ECR微波等离子体对单晶金刚石表面的碳纳米墙修饰

摘要

利用电子回旋共振(ECR)微波等离子体,在CH4/H2体系下,对高温高压单晶金刚石表面进行了碳纳米墙修饰。通过等离子体发射光谱研究ECR等离子体内基团的谱线强度在不同工作气压、CH4浓度下的变化规律,结合扫描电子显微镜对单晶金刚石表面的微观形貌进行分析,进一步研究了工作气压和CH4浓度对碳纳米墙修饰结果的影响。结果表明:碳纳米墙的取向性受工作气压影响大,低气压(0.07 Pa)条件下生长的碳纳米墙垂直取向明显,金刚石表面也出现垂直刻蚀形貌;在高气压(5 Pa)条件下生长的碳纳米墙取向性较差。同时,碳纳米墙生长的临界CH4浓度也与工作气压有关:低气压条件下碳纳米墙生长的临界CH4浓度高,工作气压为0.07 Pa时,碳纳米墙生长的临界CH4浓度为3%;工作气压升至5 Pa时,碳纳米墙生长的临界CH4浓度降为1%,碳纳米墙密度随CH4浓度升高而增大。