出，随着反应气体中氧加人量的增加，位于1332心m~1的金刚石特征峰的峰高和敏锐程度均显 著增加，同时位于1550cm-1的丘状漫散峰则 .5 随之降低，在氧量大于2%时几乎完全消失图 3的结果意味着，随着氧加入量的增加，所沉 积的金刚石薄膜纯度增加，高含氧量时可以做 到几乎不含非金刚石成分。1332cm~1特征峰 的半高宽亦示于图中。半高宽的数值主要与金 刚石的品体缺陷（如层错、李晶、位错、晶界 等)有关(8)，因此半高宽随氧含量增加而降 低意味着金刚石晶体质昼的提高。天然Ia型 金刚石半高宽约3cm~1。图3中当氧加入量为 3%时，所得金刚石薄膜R3man峰半高宽仅为 1200 1400 1600 4.5cm-',已和天然金刚石接近。氧的这种改 Raman shift/cm-1 善金刚石薄膜质量的有益作用有着十分重要的 图3在700℃，2%CH4时，不同氧加人量 意义。 对金刚石薄膜Raman谱的影响 图4为在同样沉积工艺余件下加氧与不加 Fig.3 Effect of the addition of 氧时所得薄膜的扫描电镜照片，不加氧时晶粒 oxygen on Raman spectrum of diamond thin film 呈球团状。若在反应气氛中引入2%的氧，晶 deposited at700℃，2%CH4. 粒则呈现典型的金刚石结晶特征。实际上，如 果没有氧的加入，所沉积的薄膜已基本上没有多少金刚石的特征。Y,Lio等c5)的研究结果 表明，原子态氧和原子态氢一样是非金刚石相的有效刻蚀剂，在较高温度下能大大加快金刚 石晶粒的生长速度，而在较低温度下对石器和类金刚石的刻蚀作用，远比原子态氢强烈得多 图」在35C,5%CH4时，氧对金刚百藏膜沉积的影的 Fig.4 Effect of oxygen on the deposition of diamond film at435℃，5%CH4 从而大大加快对非金刚石相的消除速度，使金刚石薄膜的低温沉积得以顺利进行。这和本研 究的结果是完全符合的。 2.2低温沉积金刚石薄膜及莫表征 图5所示为在700一290℃的不同温度下，沉积薄膜的扫描电镜照片。可以看出，在 171出 , 随着反应气体中氧加人量的 增加 , 位于 1 3 3 2 c m 一 ` 的金 刚石特征峰的峰高和敏锐程度均显 一 州招侧夕明广z 、 曰贬 著增加 , 同时 位于 1 5 5 O c 。 一 ` 的 丘状 漫散峰则 随之 降 低 , 在氧 量大 于 2 写时 几乎 完全消 失 。 图 3 的 结果意 味着 , 随着 氧加人 量 的增加 , 所 沉 积的金 刚 石薄 膜纯 度增加 , 高含氧 量对 可 以 做 到 几乎不 含非金 刚石 成分 。 1 3 3 2 o m 一 ’ 特 征 峰 的 半高宽亦示于 图 中 。 半高宽的 数值主 要与 金 刚石 的晶 体缺陷 ( 如 层错 、 李 晶 、 位错 、 晶界 等 ) 有 关 〔 “ ’ , 因此 半高宽随 氧含量 增加 而 降 低 意味着 金 刚 石晶 体质量 的提高 。 天 然 亚a 型 金 刚石半高宽 约 3 c m 一 ` 。 图 3 中当氧加 人量 为 3 %时 , 所得金 刚石 薄膜 R a m a n 峰半高宽仅 为 4 . sc m 一 ’ , 己和 天 然金 刚石 接近 。 氧的这 种改 善金刚石 薄 膜 质量 的 有益 作用 有着十分 重要 的 意 义 。 图 4 为 在同样 沉积 工 艺条件 下加 氧 与 不加 氧时 所得 薄膜 的扫描电镜照片 , 不加 氧时 晶粒 呈 , 球团状 。 若在反应气氛 中引人 2 % 的氧 , ,是 粒 则呈 现 典型 的 金刚 石结 晶特 征 。 实 际上 , 如 _~ - 志 , . ~ 上- _ _ _七 ` _高 _ _ _ , J 一 一J一 ~ 二 ~~ ~ 司` 一J ~ . 一 . J 之0 0 1 介0 0 , 6 0 0 R a : 丁l a r、 : h i f 一 t / c : ,1一 1 图3 在 70 0℃ , 2 % C H 4 时 , 不 同氧 加人量 对金刚石薄膜 R a m a n 谱的影响 F 1 9 . 3 E f f e e t o f t h e a d d i t i o n o f o x y g e n o n R a m a n s P e C t r u m 0 f d i a m o n d t h i n f i l m d e P o s i t “ d a t 7 0 0 oc , 2 % C H ; . 果 没 有氧的加 入 , 所沉 积 的薄 膜 已基本上没有 多少金 刚石 的特 征 。 Y . iL o n 等 〔 5 〕 的研究结果 表 明 , 原子态 氧和 原子 态 氢一洋是 非金 刚石 相 的有 效刻 蚀 剂 , 在较 高温度下 能大 大加 快金刚 石 晶粒 的生 长 速度 , 而 在较 低 温度下 对石墨 和类金 刚石 的 刻蚀 作用 , 远比 原子态 氢强 烈得 多 图 姜 在43 5 c , 5 % C H 4 时 , 氧 对金 刚 石 薄膜沉 积 的影响 F 19 . 4 E f f e e t o f o x y g e n o n t h e d e P o 。 工t i o n o f d i a m o n d f i l m a t 4 3 5 ℃ , 5 % C H ; 从而大 大加 快 对非金 刚石相 的消除 速度 , 使金刚石 薄膜 的 低温沉积得 以顺 利进 行 。 这和 本研 究的 结果 是 完全 符合 的 。 2 . 2 低 温沉 积 金刚 石 薄膜 及其表 征 图 5 所示 为在 7 0 一29 0 ℃ 的不同 温度下 , 沉积薄膜的扫描 电镜 照 片 。 可 以 看 出 , 在 1 7王