于1420cm-',推测可能是非晶态的sp2结构所引起。低温沉积金刚石薄膜的X-射线衍射 谱证明，从435℃直至290℃的温度范围内，金刚石所有(111)、(220)、(400)、(311)、衍射峰 均可分辨。衍射谱中其余衍射峰来自硅衬底和界面过渡层。本研究中发现在700℃下，界面 过渡层为a-SiC(菱方结构：a=0.3073nm,c=5.278nm)。而在290℃时，除a-SiC之外， 还发现有B-SiO2的存在（四方结构：a=0,4971nm,c=0.6918血m),这是迄今为止尚未见 报道的。限于篇幅，有关低温沉积金刚石薄膜界面结构的研究结果将另行发表。 令Diamond n No growth 00 7)℃ cartoanand 580C Orientation line 435℃ 3e0℃ nofnud 335'℃ a1-di0mpI寸Gafb91 growth region 290℃ co, CH 1200 1400 1600 :No grwth region: Raman shift/cm-1. 图6低温沉积金刚石薄蔬的Rama血散射谱 图7气相生长金刚石的C-H.O相图（按文献〔12）) Fig.6 Raman spectra of diamond Fig.7 C-H-O phase diagram for diamond thin films deposited at low growth from vapour phase (accor- temperatures ding to reference (12]) 2.3低温气相沉积金刚石薄膜的C-H-0相图 自Spitsyn和Sato11)等首先取得在非金刚石衬底上气相生长金刚石薄膜的突破以 来，.已成功地实现了金刚石薄膜的气相生长。这些方法的共同点是：(1)采用了C-H-O系统 的气体组成：(2)采用了一种适当的激化方法得到含C活化基团、原子态氧和原子态氢。最 近Bachm3n等人12)综合了大量文献数据，首次提出气相生长金刚石薄膜的C-H-O相图的 概念（见图7)，发现几乎所有成功沉积的气体组成均落在一确定的狭窄区域内。在此区域 外靠C顶点一侧为非金刚石碳生长区域，在此区域内只能得到石墨和非晶碳，而在靠O顶点 的一侧观察不到任何沉积。图7所示的相图是在通常沉积温度下(800-1000℃)得到的。如 果把本研究所有数据点（包括本文未加讨论的）置人图中（见图8），则会发现绝大部分实 验点仍落在图7所示的高温生长相区之中，说明在沉积温度降低时，生长区域变化并不太 大。从数据点7和8的位置来看，随着沉积温度的降低，金刚石生长相区应移向O顶点方 向。即为保证低温沉积，应增加氧的加人量，这和本研究的结果是完全吻合的。图中数据点 4~8位于通过顶点的联线上，沿此方向CH:加人量不变，而O2加人量逐渐增加。从前节的 讨论结果可知金刚石薄膜的质量也相应增加。无疑，Bachman等人提出的C-H-O相图对金 刚石薄漠的气相沉积，特别是对于本文所讨论的低温沉积是有一定的指导意义的。目前，我 们的研究工作仍在继续进行，旨在大致地建立各个温度截面的C-H-O相图。 1732 子 O 1 4 也c 一 ` , 推测可能 是非晶态的sP Z结构所引起 〔 ` , 。 低温沉积金刚石薄膜的 X 一 射线衍时 谱 证明 , 从4 3 5 ℃ 直至 2 9 0 ℃ 的 温度 范围 内 , 金 刚 石所 有 ( 1 1 1 ) 、 ( 2 2 0 ) 、 ( 4 0 0 ) 、 ( 3 1 1 ) 、 衍射峰 均 可 分辨 。 衍 肘谱 中其 余 衍射峰来 自硅衬底 和界 面过 渡层 。 本研究 中发现在7 0 ℃ 下 , 界面 过渡层为 a 一 S IC ( 菱方结构 : a = o 。 3 o 7 3 o m , e = 5 . 2 7 8 n m ) 。 而在2 9 0 ℃时 , 除 a 一 S IC之 外 , 还发 现有 户 51 0 : 的存 在 (四 方结构 : a = 。 . 4 9 7 1n m , c 二 0 . 6 9 1 8n 。 ) , 这是迄今 为 止尚未 见 报道 的 。 限于篇幅 , 有关低温沉积金刚 石 薄膜 界 面 结 构 的 研究结果 将 另行 发表 。 7 6〕 , 曰 , . , 80 D 一a m o rl d N o g r。 倒 t卜- N o n 一 d l a m ; n d 亡 a r b o n Po s 一 t j o n o 留 n 0 u n d飞 l u t e d e o呻 o o n。 沪 · ` o r i e n t日 t i o n 王工 r, . 丫 丫丫 \ ?C 称办 一 ,J : 、 、 马 ` 只 J m口 叮l j C a T L卜 r o g 呈o n n 介e t 介d 日1 “ a t J 凡七,广沪é( 习工T万的二au 即沪产朴()0 1 2 0 0 1 4 0 0 1 6 门O R a m a n 5 1 1 上 几 / e 几 一 , 飞 护黯沙 沂 ` “ 糯 _ _ _ 一: 一 、 _ 一 几 几一介 一 又 、 价共尹气 图 6 低温 沉积 金刚石薄膜的 R a m a n 散射 谱 F 19 。 6 R a m a n s P e e t r a o f d i a m o 红 d t h i n f i l口 5 d e P o s i t e d a t 1 0 份 t c m P e r a t u r e , 图了 气相生 长金刘石 的 C 一 H 一 O 拍图 ( 按文献〔1 2〕) F i g . 7 e 一 H 一 0 P h a s e d i a g r a m r o r d i a 正 o n d g r o w t h f r o ln v 盆 P o u r p h a , c ( a c c o r - d i n g t o r e f e r e n c e 〔 12〕) 2 。 3 低沮气相沉积金 哪石鹅膜的 C 一 H 一 O 相困 自S p 计 sy n 仁 , ” 和 S a ot ` 1 1 ” 等首先取得在非金刚 石衬底上气相生长金 刚石薄 膜 的 突 破 以 来 , . 已 成功地实现了金lK 石薄膜的 气相 生长 。 这些方法 的 共同点是 : (1 ) 采用 了 C 一 H 一 O 系 统 的 气体 组成 , ( 2) 采用 了一种适当的激 化方法 得到含 C活 化基团 、 原子 态氧 和 原子态 氢 。 最 近 B ac h nZ : n 等 人 〔 ` “ ’ 综合了大 量文献数据 , 首次提出气相 生长金 刚 石薄膜的 C 一 H 一 O 相 图的 概念 ( 见图 7 ) , 发现几乎所有成功沉积的气体组 成均落在一确定的狭 窄 区域内 。 在此 区域 外 靠 C 顶点 一侧为非金刚 石碳生长 区域 , 在此区 域内只能 得 到 石墨和非晶 碳 ; 而 在靠 O 顶点 的 一侧观 察不到任 何沉积 。 图 7 所示的相 图 是在通常 沉积温度下 (8 。 0 一 1 。。 。℃ ) 得到 的 。 如 果把本研究所有数据点 ( 包括本文未加讨论的) 置人图 中 ( 见图 8 ) , 则 会 发现绝大部分 实 验 点仍落在图 7 所示的 高温生长相 区之 中 , 说明在沉积温 度降低时 , 生 长区域 变 化 并 不太 大 。 从数据点 7 和 8 的 位置 来 看 , 随着沉积温度的 降低 , 金刚 石生长相 区 应 移 向 o 顶 点 方 向 。 即 为保证低温沉 积 , 应增加氧 的加 人量 , 这 和本研究 的结果 是完全吻合的 。 图 中数据点 4 一 8 位于 通过顶点的 联线上 , 沿此方向 C H ` 加人 量不 变 , 而 0 2 加 入量逐渐 增加 。 从前 节的 讨论结果可 知 金刚 石 薄膜的质 量也相应增加 。 无疑 , B a hc m a 。 等人提出 的 C 一 H 一 O 相 图对金 刚石薄膜的 气相沉积 , 特别 是对于 本文所讨 论 的低温沉积是有一定的 指导意义的 。 目前 , 我 们 的研究工作仍在继续进行 , 旨在大致地建立各个温度截面的 C 一 H 一 O相图 。 弄7 3