大气下燃烧火焰法合成金刚石薄膜的结构与形貌

摘要

一、前言 金刚石具有一系列优异、独特的物理性质。已成为举世瞩目的特种材料。但不论是高温高压合成的,还是天然的金刚石,都不能制成膜状金刚石。因此,多年来人们只利用了金刚石超高硬度、高耐磨的特性,其它优异的功能性质均因形态所限而未能得到充分的开发利用。1958年,美国人Eversote用低气压气相法制备金刚石薄膜获得成功。进入80年代以来,成功地发展了多种化学气相沉积(CVD)金刚石多晶薄膜的制备方法,薄膜的生长速率、沉积面积和结构性质已逐步达到可应用的程序。 在各种激活的CVD方法中,利用氧—乙炔火焰喷枪沉积金刚石是一个非常有意义的新方法,它能在大气压下工作,且设备简单,操作较易。合成颗粒状金刚石时,合成速率最高为200μm/h,平均为30～50μm/h;合成薄膜时为100μm/h,合成类金刚石膜时为200～250μm/h,合成速度比热灯丝法或微波等离子体CVD法快10倍以上。用火焰法合成的金刚石质量优异,甚至可以得到透明的高质量金刚石。近三年来的研究发展情况表明,金刚石火焰合成法已经成为低压气相合成金刚石研究领域最受重视的方法之一。