D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2000.03.019 第22卷第3期 北京科技大学学报 Vol.22 No.3 2000年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing June 2000 CVD金刚石薄膜的织构分析 毛卫民》陈楠2 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)石油大学判北京)材料科学与工程系，北京102200 摘要采用极图和取向分布函数法分析CVD金刚石薄膜的不同织构，分析表明，高的多重 性因子使得{110}面织构有更高的出现概率.具体分析了221}面织构出现的孪生机制，强调了 织构与性能关系研究的重要性，并推荐使用先进织构分析手段. 关键词金刚石薄膜；面织构；化学气相沉积；织构生成 分类号TB303 化学气相沉积(CVD)金薄膜工艺的出 异性的利用及其性能进一步的提高，本文利用 现，使得以较低价格制造较入尺寸金刚石成为 现代织构检测技术分析了CVD金刚石薄膜织 可能，从而为金刚石材料的发'提供了重要的 构，并探讨了相关织构的形成原理. 技术基础.CVD金刚石薄膜彤一种多晶材料， 晶粒取向分布可以是随机的旷，也可以有{100}， 1实验与结果分析 {110}或{111}面织构2-7，但{110}面织构是最常 采用本校的CVD金刚石薄膜制备设备制 见的一种面织构2.织构的存在使得薄膜存在 备出金刚石膜.用D5000型X射线衍射仪(Co 各向异性，因而为进一步提高薄膜性能提供了 靶)测量其{111}，{220}和{113}3张不完整极图， 可能.例如Geis认为刊，具有{111}面织构的金刚 并用Bunge法计算取向分布函数.图1和图2 石薄膜有与单晶金刚石相近的电学性质，因而 给出了2种沉积工艺条件下实测的{220}极图 可以大大提高其使用性能.但是在CVD金刚石 和所计算的取向分布函数的P2=459截面图.由 薄膜领域目前大多只采用非常简单方法检测与 图1可以看出两试样中均有{220}面平行于膜 分析织构，对织构的认识还很不深入，对CVD 面的织构，试样2中的织构较为锋锐.图2(a)给 金刚石薄膜织构生成原理的许多细节尚不清 出了各种面织构在取向分布函数2=459截面 楚.虽然人们已经认识到了织构存在的普遍性， 图上的位置，由此可以观察到更多的织构细节， 但至今没有关于织构与性能关系的系统性研究 除了{220}面织构外，试样1中有{221}面织构， 工作报导.这些都妨碍了CVD金刚石薄膜各向 而试样2中有{111}面织构（图2）. (a) b) 图1多晶金刚石薄膜的(220)极图（密度水平：1,2,4,8,16）；(a)试样1(max:10.8),(b)试样2(max:20.8) Fig.1 (220)pole figure of polyerystalline diamond thin films 20000410收稍毛卫民男，49岁，教投 *国家“863”工程重点资助课题0No.863-715-Z3803)第 卷 第 期 侧 年 ‘ 月 北 京 科 技 大 学 学 报 几 钾 花 艳 哪万 砚幼 金刚石薄膜的织构分析 毛卫 民 ” 陈 楠 ’为 北京科技大学材料科学与工程学院 ， 北京 以 石油大学 北京 材料科学与工程系 ， 北京 摘 要 采用 极图和取 向分布 函数法分析 金 刚石薄膜的不 同织构 分析表明 ， 高的多重 性 因子使得 面织构有 更高的出现概率 具 体分析 了 毛 面织构出现 的孪生机制 ， 强调 了 织构 与性 能关系研究的重 要性 ， 并推荐使用先进织构分析手段 关键词 金 刚石 薄膜 面织构 化学气相沉积 织构生成 分类号 化学气相 沉积 金刚礴膜工 艺 的 出 现 ， 使得 以较低价格制造 较 人尺寸金 刚石 成 为 可 能 ， 从 而 为金 刚石材料 的发 戈提 供 了重 要 的 技术基 础 金 刚石 薄膜 厂 一 种 多晶材料 ， 晶粒取 向分布 可 以是 随机 的哎也 可 以有 ， 或 面织构〔卜刀， 但 面 织 构是 最常 见 的一种面 织构 【 朋 织 构 的存在使得 薄膜 存在 各 向异性 ， 因而 为进 一 步提 高薄膜性能提供 了 可 能 例如 认 为 汇 ， 具有 面 织构 的金 刚 石薄 膜 有 与单 晶金 刚石 相 近 的 电学性 质 ， 因而 可 以大大提高其使用性 能 但 是 在 金 刚石 薄膜领域 目前大 多只采用 非 常简单 方法检测 与 分析织构 ， 对 织构 的认 识 还很不 深 入 ， 对 金 刚 石 薄 膜 织 构 生 成 原 理 的 许 多 细 节 尚不 清 楚 虽 然 人们 已经 认 识到 了织 构存在 的普遍性 ， 但至今没有关于 织构与性 能关 系 的系统性研究 工 作报 导 这 些 都妨碍 了 金 刚石 薄膜各 向 异性 的利用及其性能进一 步 的提 高 本文 利用 现代织 构检测 技术分析 了 金 刚石 薄膜织 构 ， 并探 讨 了相 关织构 的形 成原 理 实验与结果分析 采用 本校 的 金 刚石 薄膜制备设 备制 备 出金 刚石 膜 用 型 射线衍射仪 。 靶地组量其 ， 和 笼 张不完整极 图 ， 并用 法计 算取 向分 布 函 数 【司 图 和 图 给 出 了 种沉 积工 艺条件下 实测 的 极 图 和 所 计算 的取 向分 布 函 数 的 势 二 截 面 图 由 图 可 以看 出两试样 中均 有 面 平行 于 膜 面 的织 构 ， 试样 中的织 构较 为锋 锐 图 给 出 了各种 面 织构在 取 向分布 函 数 价 二 。 截 面 图上 的位 置 ， 由此可 以观察 到 更 多 的织构细 节 除了 面织 构外 ， 试样 中有 夏 面织构 ， 而 试样 中有 面 织构 图 图 多晶金刚石薄膜的 极图 密度水平 ， ， ， ， 试样 ， 试样 咭 · 仃 五】 以力戒阿 收稿 毛 卫 民 男 ， 岁 ， 教授 国家 “ ” 工程 重 点资助课题困。 名 一 一 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2000．03．019