基片台结构和生长参数对单晶金刚石和多晶金刚石膜质量的影响

摘要

调整基片台的结构，在自制的微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）设备上成功地批量生长了单晶金刚石，并沉积了直径为100 mm的多晶金刚石膜。通过对基片台上方的电场强度分布模拟研究发现，从衬底钼（Mo）或硅（Si）上表面到Mo片上表面之间的距离h对基片台上方的电场强度分布有重要影响，对决定金刚石生长质量的等离子体环境有重要作用；等离子体中甲烷（CH₄）与氢气（H₂）的体积比对单晶金刚石和多晶金刚石膜的生长质量有重要影响。研究表明：当h保持在0.8～1.0 mm、CH₄与H₂体积比为5%时的等离子体环境适合单晶金刚石的大面积生长；而h<0.2 mm、CH₄与H₂体积比为2%时的等离子体环境沉积的多晶金刚石膜具有较高的均匀性。利用两种不同结构的基片台在不同的CH₄与H₂体积比条件下成功地获得了数量较多、质量较好的单晶金刚石以及质量和形貌较均匀的大面积金刚石膜。

关键词

单晶金刚石 / 多晶金刚石膜 / 微波等离子体 / 基片台

基金资助

湖北省教育厅科学研究计划（Q20201512）