Vol.24N0.4 张恒大等：CVD金刚石膜中的缺陷 ·427 完美的面接触，在形核过程中，形核密度不高， 16 (a) 形核面晶粒与晶粒之间存在着没有愈合的显微 14 裂缝，见图2(a). 12 10 8 6 2 1100120013001400150016001700 Raman谱/cml 21 (b) 20 18 15 14 11001200 13001400150016001700 Raman谱/cm 图3两组金刚石膜试样的Raman谱 Fig.3 Raman spectrum of diamond film samples 图2CVD金刚石膜的形核面缺陷；(a)显微裂纹，(b)针 尖孔 图3可以定性地说明金刚石膜中存在的非 Fig.2 Defects in nucleation side of CVD diamond films 金刚石相（主要是石墨相）.激光Raman谱用于 鉴定金刚石膜中的石墨相.由图3可以看出在 金刚石膜形核面的第2类缺陷是一种类似 针孔的缺陷如图2b)所示，这类缺陷来源有2个 1550cm有一宽带峰，此即为非晶碳相的特征 峰.在1332附近的尖锐峰为金刚石的特征峰. 方面，一是在衬底预处理过程中，对衬底表面清 洗不干净，表面留有杂质；二是在高频引弧过程 1.4金刚石膜的裂纹 图4显示了金刚石膜试样内部的贯穿裂纹 中电极烧蚀可能溅射到衬底表面而导致金刚石 (a)和网状裂纹b).研究发现，在金刚石膜内部 膜形核不均形成针孔. 的显微裂纹不一定会贯穿膜的厚度，但数量可 在制备金刚石膜中，为了增加金刚石膜的 能很多.这种裂纹缺陷严重地降低了金刚石膜 形核密度而采用金刚石微粉研磨预处理的方法 的性能 常常会在衬底上产生许多划痕，其中较宽大的 金刚石膜内部产生大量的内裂纹，一方面 划痕处在金刚石的形核阶段很难形核，而只能 与沉积方法（包括工艺条件）有关，更重要的是 通过周围晶粒张大而覆盖的机理生长，从而在 与沉积过程中可能引起金刚石膜变形和产生的 金刚石膜上产生一个倒“V”形划痕（图2b). 各种应力有关.如何控制在沉积过程中可能引 13晶界缺陷和杂质 起应力或变形的每一因素对于减少这类裂纹至 金刚石膜通过在基体表面形核长大，多晶 关重要，金刚石膜的沉积过程均可以分为3个 膜中包含有大量的晶界.晶界常常聚集了一些 阶段网：(1)基片从室温加热到沉积温度；(2)金 杂质，特别是存在一些非金刚石相（主要是石墨 刚石膜的沉积；(3)从沉积温度冷却到室温， 相).这些因素对于金刚石膜的性能存在着一定 这3个阶段对于获得完整的大面积膜都十 的影响.对于2组试样进行了分析.测试断口的 分重要，每一环节都可能引起金刚石膜的变形 Raman谱，结果如图3