·422· 北京科技大学学报 1996年No.5 引起的相位变化，即6=(4π/)·n·d,d是薄膜的厚度.从式(I)可以看出，只要薄膜的 折射率n小于衬底的折射率ns,薄膜/衬底系统的反射率就可能低于衬底材料的反射率， 即可以观察到增透现象.当nd-1/4,即6=π时，将得到最佳的增透效果.而当下式得到 满足时，反射率将为零，即 =(ns)2 (2) 金刚石膜的折射率相对于硅衬底并不严格满足式(2)，但仍能给出很好的增透效果.如 图3所示的最大增透率达20%，最大透过率高达约80%，完全可以满足红外光学应用的要 求.由于表面粗糙度引起的对人射光的散射，文献[9]认为，表面散射近似与入射光波长的 平方成反比，这正好是图3()中所示的情况.这也更进一步说明了获得表面光学平整的金刚 膜的总义 值得指出的是，从图3b)至(d)所示的红外透射谱中，观察不到由于C-H键的存在而引 起的畋收峰，这很川能是因为膜的厚度较小的缘故，并不一定说明低温沉积的金刚石膜不 存在CH键引起的吸收. 1.0r (a)700℃ 100 0.8 80 (b)680℃ 0.6 B C 60 Og 40 0.2 20 0.0-4500350025001500500 0 50004000300020001000 波数/cm 波数/cm 100 100 (c)600℃ 80 (d)400℃ b 60 40A 40 20 20 0 5000 3000 1000 5000 3000 1000 波数/cm 波数/cm 图3 低温沉积金刚石膜的红外光学透过性能，虚线为未沉积硅衬底的透过曲线 3 结 论 ()采用高甲烷浓度形核的两段式金刚石膜沉积方法可以在较低沉积温度下(700~ 400℃)实现金刚石膜高密度形核，获得光学平整的金刚石薄膜.采用施加直流负偏压的方 法在低温下(<700℃)对金刚石形核的促进作用不显著 (2)用两段法低温沉积的金刚石膜表面平整(R,<20m),基本上消除了表面散射的有 害影响，显示了对硅衬底的明显增透作用.最大透过率达80%（增透20%），基本上可以满足· 4 2 2 · 北 京 科 技 大 学 学 报 1 9 9 6 年 N o . 5 引起 的相 位变 化 , 即 d 二 (4 汀 / 幻 · n , · d, d 是 薄膜 的厚 度 · 从式 l( )可 以看 出 , 只 要薄 膜 的 折 射率 。 F小 于衬 底 的折 射率 。 s , 薄膜 / 衬 底 系统 的反射 率就 可能 低于 衬底 材料 的反 射率 , 即 可 以 观 察到 增透 现 象 . 当 、 =dA / 4, 即 d = 二 时 , 将 得到 最佳 的 增透效 果 · 而 当下式得 到 满 足 时 , 反射 率将 为零 , 即 n F 一 ( n o n s ) , ` , ( 2 ) 金 刚石 膜 的折 射率 相 对于 硅衬 底并 不严 格满 足式 ( 2) , 但 仍 能给 出很 好的增 透效果 . 如 图 3 所 示 的 最大 增 透 率达 2 0 % , 最 大 透过 率 高达 约 80 % , 完 全 可 以 满足 红 外光 学 应用 的要 求 . 由于表 面粗 糙度 引起的 对人 射 光 的散射 , 文 献 〔9] 认 为 , 表面 散射 近 似 与人 射 光波 长 的 平方 成反 比 , 这 正 好是 图 3 (a) 中所 示 的情况 . 这 也更 进 一步说明 了 获得 表 面光学 平整 的金 刚 们 膜 的忌 、 义 . 值得 指 出 的是 , 从 图 3( b) 至 (d) 所示 的红外 透射 i勿千 , , 观 察不 到 由于 C 一 H 键 的存 在而 引 起 的 吸 收 峰 . 这 很 . J 能 是 因为 膜 的厚 度较 小 的缘 故 , 并 不 一定 说 明低 温 沉积 的金 刚 石膜 不 存 在 C 一 H 键引起 的吸 收 . 艳 On ù 0O O八0 了 CU 42 哥姻划ǎ岁à ( a )7 0 0 ℃ 一尹布 哥喇划ǎ惑 4 5 0 0 3 5 0 0 2 5 0 0 1 5 0 0 5 0 0 波数 / c m 一 , 5 0 0 0 4 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 0 波数 z e -m , 0 nU 4 , ù 不 哥峭划ǎ求à 。 ) 60 0 0C 了护 , 心 、 、 、 一 曰户月 . 1 〔 、 内 二 - . - - - 一 、 ~ 溉 1 0 0 1 ` d、 4。。 co “ ” 「 、 ~ 6 0巴丁少. . 一 户“ , 州喊一 · 护认 , 丫 , 402086 0 评明划ǎ罗à 5 0 0 0 图3 3 0 0 0 1 0 0 0 波数 / c m 一 ’ 0 1一一 5 0 0 0 3 0 0 0 1 0 0 0 波数 / c m 一 , 低温沉积金刚石膜 的红外光学透过性 能 , 虚 线为未沉积硅衬底的透过曲线 3 结 论 (l ) 采 用 高 甲烷 浓 度 形 核 的 两 段 式 金 刚 石 膜 沉积 方 法 可 以 在 较 低 沉 积 温 度 下 ( 7 0 0 一 40 0 ℃ ) 实 现金 刚 石膜 高密 度 形核 , 获得 光 学平 整 的金 刚石 薄 膜 . 采 用 施加 直 流 负偏 压 的方 法在 低 温下 (< 70 0 ℃ )对金 刚石形 核 的促 进作 用不 显著 . (2) 用 两 段法 低温 沉 积 的金 刚石 膜 表 面平 整 (aR < 20 n m ) , 基 本 上 消除 了 表面 散射 的有 害影 响 , 显 示 了 对 硅衬底 的 明显 增 透作 用 . 最 大透 过率 达 80 % ( 增 透 20 % ) , 基 本上 可 以 满足