氨气对热阴极CVD法制备纳米金刚石膜的影响

黄海亮¹，马红安²，王丹¹，刘艳凤¹，左桂红¹，姜宏伟¹，彭鸿雁¹

1. 牡丹江师范学院新型碳基功能与超硬材料省重点实验室2. 吉林大学超硬材料国家重点实验室

摘 要：采用直流热阴级化学气相沉积（DC-PACVD）方法,以NH3+CH4+H2混合气体作为气源,通过改变氨气浓度,在单晶硅（111）基片上沉积纳米金刚石膜.采用扫描电子显微镜、原子力显微镜和拉曼光谱仪分析了不同氨气浓度下制备的纳米金刚石膜。结果表明:在基体温度为700℃条件下,随着氨气浓度的增大,纳米金刚石膜中的金刚石相含量增加,非金刚石相含量相对减少;晶粒的平均粒度减小。在一定范围内氨气浓度增加,有助于提高纳米金刚石膜质量;在氨气流量达到8 mL/min时,获得了质量最好的纳米金刚石膜,其平均晶粒尺寸约为64 nm、均方根粗糙度约为27.4 nm。并提出了掺氮纳米金刚石薄膜的生长模型,对相应现象给出了解释。

关键词：纳米金刚石膜;直流热阴极化学气相沉积;氨气浓度;