维告瓷讯http://www,cqvip.com ,136· 北京科技大学学报 第16卷 本研究分别采用不均匀涂覆，即将工业聚乙烯颗粒滴加甲苯，使之直接溶解在未经任何 处理的抛光单晶硅片上并均匀涂覆（即将未经任何处理的单晶硅片直接在聚乙烯甲苯稀溶液中 用Dip-Coating的方法处理基片)，干燥后用作沉积金刚石膜的衬底， 采用微波等离子体辅助的化学气沉积方法(MPCVD)生长金刚石.具体工艺条件为： 沉积温度810℃，H2:CH,=100:0.7,沉积室压力为2.66kPa,微波功率500~600W 2实验结果及讨论 图1所示为不均匀涂覆聚乙烯的硅衬底，在前述沉积工艺条件下沉积2h后的扫描电镜 照片，图1()颜色较浅的圆形区域已形成致密连续的金刚石膜.这显然是原先聚乙烯球的 遗留位置.图1b)为()中金刚石的生长区的高倍放大像，金刚石晶粒的平均尺寸小于 1m.由此估计，此区域金刚石的形核密度应在10/cm2~10/cm之间，这一水平已与报 道的C)、C对金刚石形核的促进作用相当.而在同样条件下，在既未涂覆聚乙烯也未经 过金刚石粉研磨处理的抛光单晶硅衬底上，未观察到任何金刚石形核现象· 图2所示为均匀涂覆(Di加-Coating)聚乙烯的硅村底在同样沉积条件下沉积后所拍摄 的扫描电镜照片，图2(a)为沉积2h后的金刚石生长形貌，可见由于均匀涂覆聚乙烯，金刚 石的形核也较均匀，只是由于Dip一Coating涂覆聚乙烯量较少的缘故，金刚石的形核密度 不如图1中的那样大，图2b)为同一块样品在相同沉积条件下又沉积24h后金刚石膜的形 貌，可见虽然原先金刚石形核密度不是很大，但经过较长时间的生长，也已连续成膜，再从 X射线衍射谱可以看出金刚石的(111)、(220)、(331)和(400)衍射峰十分锋锐， 图1不均匀涂夏聚乙烯的硅村底在810℃沉积2h后的扫描电镜照片 Fig.1 SEMI micrograph of the diamond film growu in 2 bours at 810 C on sTlicon substrat ueven coated with polyedylene 从上述实验结果不难看出，聚乙烯对金刚石的形核有十分显著的促进作用·在适当的条 件下（如不均匀涂覆时），其作用并不亚于最近所发现的C引、C对金刚石形核的促进作用. 聚乙烯对金刚石形核的促进作用，可以从其分子结构与金刚石结构的相似性上得到定性 的解释.聚乙烯分子结构（图3a)》可以描绘成长链式锯齿结构.长链的主轴为C-C-C． 136- 北 京 科 技 大 学 学 报 第 16卷 本研究分别采 用不均匀 涂覆 ，即将工 业聚乙烯 颗粒 滴加 甲苯，使之直接溶解在未 经任何 处理 的抛光单 晶硅 片上 并均匀涂覆 (即将未经任何处理 的单 晶硅片直接在 聚乙烯 甲苯稀溶液中 mDip—Coat~ 的方法处理基 片)，干燥后 用作 沉积金 刚石膜 的衬底 ． 采用微波等离子体辅助 的化 学气沉积方法 (MPCVD) 生长金刚石 ．具体工艺条件 为： 沉积温度 810℃ ，H2：CH4=100：0．7，沉积室压力为 2．66kPa，微波功率 500～600W． 2 实验结 果及 讨论 图 1所示为不均匀涂覆 聚乙烯 的硅衬底 ，在前述沉积工 艺条 件下沉 积 2h后 的扫描 电镜 照片 ．图 1(a)颜 色较浅 的圆形 区域 已形成致 密连续 的金 刚石 膜 ．这显 然是 原先 聚 乙烯球 的 遗留位置 ．图 1(b)为 (a) 中金 刚石 的生 长 区 的高倍 放大 像 ．金 刚石 晶粒 的平 均 尺寸小 于 1／an．由此估计 ，此 区域金 刚石的形核密度 应在 10 ／c ～ 10’／cm 之 间， 这一 水 平 已与报 道的 C．52、c 对金刚石形核的促进作用相当 ．而在同样条件下，在既未涂覆聚乙烯也未 经 过金 刚石粉研 磨处 理的抛光单晶硅 衬底上 ，未观 察到 任何 金刚石形 核现 象 ． 图 2所示为均匀涂覆 (Dip—Coating)聚乙烯的硅 衬底在 同样 沉积条 件 下 沉积 后所拍 摄 的扫描电镜照片 ．图 2(a)为沉积 2h后 的金 刚石 生长形貌 ，可见 由于均匀涂 覆 聚乙烯 ，金 刚 石的形核也较均 匀，只是 由于 Dip-Coaling涂 覆聚 乙烯量 较 少 的缘 故，金 刚石 的形核 密 度 不如图 1中的那样大 ．图 2(b)为 同一块样 品在相 同沉积条件下 又 沉积 24h后金 刚石膜 的形 貌 ， 可 见 虽 然 原 先 金 刚 石 形 核 密 度 不 是 很 大 ，但 经过 较 长 时 间 的生 长 ，也 已 连 续 成 膜 ．再从 x射线衍射谱可 以看 出金 刚石的 (111)、 (220) (331)和 (400)衍射峰十分锋锐 ． 围 1 不均匀浍曩聚 乙烯的硅衬底在 810℃ 沉积 2h后的扫描电镜照片 Fig．1 S1~~1 删 ∞ of di~w ntl劬 growl 2 at810℃ Oil蚵．咖 鲫 舡丑t 叫 哪 珈删 '．itIIp口 从上述 实验结 果不难看 出， 聚乙烯对金 刚石的形核有十分显著 的促进作 用 ．在适 当的条 件下(如不均匀涂覆时)，其作用并不亚于最近所发现 的 cg c 对金刚石形核的促进作用． 聚乙烯对金刚石形 核 的促进作用 ，可 以从 其分 子结构与金 刚石结构 的相 似性 上得 到定 性 的解释 ．聚乙烯分子结构 (图3(a))可 以描 绘 成长链 式锯齿 结构 ．长链 的主轴 为 C—C—C 维普资讯 http://www.cqvip.com