氩气浓度对热丝法化学气相沉积纳米金刚石膜的影响

任瑛¹，张贵锋¹，侯晓多¹，姜辛²

1. 大连理工大学三束材料改性国家重点实验室材料科学与工程学院2. 德国锡根大学材料工程学院

摘 要：采用热丝化学气相沉积方法,以Ar+CH4+H2混合气体作为气源,通过改变氩气浓度,在单晶硅（100）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、X射线衍射仪和拉曼光谱仪等分析了纳米金刚石膜的形貌、微结构以及残余应力。结果表明:随着氩气浓度的增大,膜的晶粒尺寸逐渐减小到纳米级;由于晶粒细化导致膜内残余应力由拉应力变为压应力,并且压应力随氩气浓度的增大呈现先增大后减小的趋势;当氩气体积分数为98%时,即在贫氢的气氛中成功获得了平均晶粒尺寸为54 nm、均方根粗糙度约为14.7 nm的纳米金刚石膜。

关键词：纳米金刚石膜;热丝化学气相沉积;氩气浓度;