退火和氧化性酸处理对HFCVD法制备金刚石薄膜质量的影响

摘要

以H2和CH4为反应气源,采用热丝化学气相沉积法(hot filament chemical vapor deposition,缩写HFCVD),于不同温度下,在金属Mo表面上制备金刚石薄膜,并分别对薄膜进行退火和氧化性酸处理.采用场发射扫描电镜(FESEM)、拉曼光谱(Raman)及物相分析(XRD),研究沉积温度与后处理工艺对薄膜质量和薄膜表面内应力的影响.结果表明,在700℃下沉积的薄膜晶型良好,晶粒尺寸大且均匀,平均粒径为0.5 μm,薄膜中存在2.72 GPa的压应力；该薄膜在氢气气氛中退火后质量得到提升,金刚石的Raman特征峰强与石墨的Raman特征峰强的比值从2.780 0上升至4.451 6,薄膜中无定型碳和石墨成分的总含量(质量分数)下降37.6％；采用过氧化氢氧化处理后,薄膜中无定型碳和石墨的总含量(质量分数)下降26.8％,薄膜中69.0％～73.0％(质量分数)的trans-PA被氧化处理掉,热应力得到释放.