D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1994.03.010 第16鑾第3期 北京科技大学学报 Vol.16 No.3 19946 Journal of University of Science and Technology Beijing June 1994 微波等离子体CD金刚石薄膜的显微结构+ 袁逸杨保雄白元强王建军吕反修 北京科技大学材料科学与工程系，北京100083 精要用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对6种微波等离子体CVD金刚石薄膜的表面形 态和显徽结构进行了研究，结果表明：在金刚石晶粒长大过程中，(1)面方向长大时产生密度 很高的微孪晶缺陷，而(100)面方向长大时产生的晶体缺陷较少， 关铺词金刚石，薄膜，显微结构/MPCVD 中图分类号0613.71；076 Microstructure of Diamond Thin Films by Microwave Plasma CVD+ Yuan Yi Yang Baoxiong Bai Yuangiang Wang Jianjun Lu Fanxiu Department of Marterials Science and Engineering.USTB,Beijing 100083,PRC ABSTRACT The morphology and the microstructure of six different dianond films deposited by microwave plasma CVD have been studied by SEM and TEM.The observations of microstructure indicate that high dencity microtwins are formed during the (111)planes growth and a few of crystal defects are formed during the (100)planes growth. KEY WORDS diamond,thin films,microstructure/MPCVD 气相沉积金刚石薄膜的表面形貌和晶粒的取向与沉积条件紧密相关.Ravi等人【)认为 金刚石晶体形貌随着生长气氛中C/H比的增加由“八面体→十四面体→正方体→徽晶→ 无序相”变化.Kobashi等人I2,3)用MPCVD方法生长金刚石薄膜，在Si衬底温度8O0℃， 当CH浓度小于0.4%时，(111)刻面占优势，当CH4浓度在0.4%~1.2%时，(100)刻 面占优势；当CH,浓度高于l4%时生成微晶.Haubner等人【在微波CVD实验中，在 600℃、CH,浓度为0.3%时，(100)刻面占优势：在750℃以上(111)刻面开始占优势. 我们利用徽波等离子体CVD技术在280~850℃，于Si衬底上获得了多晶金刚石薄 膜，本文用SEM和TEM对6种不同沉积条件下的金刚石薄膜的表面形貌和显微结构特征 进行了观察和分析. 1999-10-08收稿第一作者女53岁副教授 +高技术新材料专家委员会资助项目第16 . 第 3 期 1 9 94 年 6 月 北 京 科 技 大 学 学 报 oJ 理比aL l o f U in 慨iyt o f s d en ce a dn T eC h n o l o g y eB ij in g V o l . 16 N 0 . 3 J . 笼 19 9 4 微波等离子 体C V D 金 刚石薄膜 的显微结构 + 袁 逸 杨保雄 白元强 王 建军 吕反修 北京科技大学材料科学与工 程系 . 北京 1仪幻8 摘典 用扫描电镜 (S E M ) 和 透射电镜 ( ET M ) 对 6 种微波等离子体 C V D 金 刚石薄 膜 的表 面 形 态和显微结构进行 了研究 . 结果表 明: 在金刚石 晶粒长大过程 中 , ( 11 ) 面 方 向长大时产生密 度 很高的微孪晶缺陷 . 而 ( 1田) 面方 向长大时产生 的晶体缺 陷较少 . 关扭词 金 刚石 , 薄膜 , 显微结构 / M P C V D 中圈分类号 0 6 13 . 7 1: 0 76 M i cor s tur ct uer o f D i a mo nd T h i n F il nsr b y M icr o wa ve P l a s nar C V D + uY a n iY aY n g B ao x i on g aB i uY a n q ia ” 9 Wa ” 9 J ia nj u 儿 uL aF n x i 双 D e P a rt m e n t o f M a rt e r i a l s S c i e n ce a n d E n g i n e e r i n g , U S T B , B e i j i n g 10 0 0 8 3 , P R C A BS T R A C T hT e orn rp h o l o g y a n d t h e 而cor s trU ct 峨 o f s议 d流m t d i a n o n d if 』11” d e Po s i喇 b y 而的aw ve Pl as am C VD h a v e b en s t u d ide b y SE M a n d 花M . hT e o bs ver a it o ns o f a n d a fe w O f K E Y W O R I:巧 in d ica te t h a t h ig h d en d ty 而cor t wms a re of r ll l de d un g ht e (川 ) Pal n es g or wt h c ry s atl d e俗允 a re of n n 曰 d ~ 9 ht e (l 0 ) p恤n 巴 g or wt h . d in om n d , ht in if l n ℃ , 而’cIo s trU ct uer / M P C V D 气相沉积金 刚石薄膜 的表面形 貌和 晶粒 的取 向与沉 积条件 紧密 相 关 . R a vi 等人 川 认 为 金 刚石 晶体形貌随着 生长气 氛 中 C / H 比的增 加 由 “ 八 面体~ 十 四 面体~ 正 方 体~ 微 晶~ 无 序相 ” 变 化 . K o b as ih 等 人 [ ’ , ’ 〕用 M P C VD 方法 生 长 金 刚 石 薄 膜 , 在 is 衬 底 温 度 8 0 ℃ , 当 CH 4 浓度小于 .0 4 % 时 , (l 1 1) 刻 面 占优势 , 当 C H ; 浓 度在 .0 4 % 一 1 . 2 % 时 , ( 10 0) 刻 面 占优势; 当 C H 。 浓度 高 于 1 . 4 % 时 生 成 微 晶 . H a u b ne r 等 人 〔 4 ] 在 微 波 C v D 实 验 中 , 在 6以) ℃ 、 C H 4 浓度为.0 3% 时 , (l 0 0) 刻 面 占优势; 在 7 50 ℃ 以 上 ( 1 1 1) 刻面开 始 占优势 . 我们利用微 波等 离 子 体 C V D 技 术 在 2 80 ~ 8 50 ℃ , 于 is 衬底 上 获 得 了 多 晶 金 刚 石 薄 膜 . 本文用 S E M 和 ET M 对 6 种不 同沉 积条件下 的金 刚石 薄膜 的表 面 形貌和 显 微 结构特 征 进行了观 察和分析 . 1卯3 一 or 一 08 收稿 第一 作者 女 53 岁 副教授 + 高技术新材料专家委负会资助项 目 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1994. 03. 010