偏压方式对金刚石薄膜生长的影响研究

摘要

采用脉冲偏压和直流偏压辅助热丝化学气相沉积装置在硅片表面制备了金刚石薄膜,对比研究了两种方式施加的偏压大小对薄膜表面形貌以及质量的影响。利用扫描电子显微镜和拉曼光谱分别表征了薄膜的形貌和质量,采用等离子体光谱诊断分析了薄膜生长过程的气相化学反应。结果表明:两种偏压方式下偏压的大小对薄膜的形貌及品质均有较大影响。相比直流偏压法,用脉冲偏压法制备的金刚石薄膜的晶粒较大、均匀性较好,薄膜的内应力较小;偏压过大时,薄膜表面晶粒棱边会出现电子流轰击刻蚀作用导致的晶粒细化,直流偏压下发生这种情况需要的电压较脉冲偏压低,表明持续的电子流轰击更易造成表面晶粒棱边的刻蚀。高偏压下同时伴随二次形核晶粒细化现象。光谱诊断结果表明,产生这些差异的主要原因是活性基团强度随偏压增大而增加,脉冲偏压能产生更强的活性粒子。