甲烷體積分?jǐn)?shù)對納米金剛石薄膜形貌的影響

編號：NMJS06061

篇名：甲烷體積分?jǐn)?shù)對納米金剛石薄膜形貌的影響

作者：熊禮威 ;彭環(huán)洋 ;汪建華 ;崔曉慧 ;龔國華

關(guān)鍵詞：納米金剛石薄膜 MPCVD 晶粒尺寸 表面粗糙度 甲烷體積分?jǐn)?shù) 表面形貌

機(jī)構(gòu)： 武漢工程大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,武漢430074

摘要： 目的研究不同甲烷體積分?jǐn)?shù)對納米金剛石（NCD）薄膜生長的影響,實(shí)現(xiàn)較小晶粒尺寸、高平整度的NCD薄膜的制備。方法采用微波等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的方法制備NCD薄膜,以CH4/H2為氣源,在生長階段控制其他條件不變的前提下,探討不同甲烷體積分?jǐn)?shù)對NCD晶粒尺寸、表面形貌以及表面粗糙度的影響。采用SEM、XRD等觀測NCD薄膜的表面形貌和晶粒尺寸大小,并利用Raman對NCD薄膜的不同散射峰進(jìn)行分析。結(jié)果隨著甲烷體積分?jǐn)?shù)的增加,薄膜晶粒尺寸有減小的趨勢。甲烷體積分?jǐn)?shù)較低時(shí),晶形比較完整,但致密度較小;甲烷體積分?jǐn)?shù)較高時(shí),晶形雜亂無章,但致密度較好。當(dāng)甲烷體積分?jǐn)?shù)為9%時(shí)NCD薄膜平均粒徑達(dá)到最小,為21.3 nm,表面粗糙度較好,但非晶金剛石成分開始大量生成,NCD薄膜質(zhì)量開始變差;當(dāng)甲烷體積分?jǐn)?shù)為8%時(shí)其形貌最好,且此時(shí)最小表面粗糙度小于20 nm。通過Raman分析可知NCD薄膜中出現(xiàn)了硅峰和石墨烯特征峰。結(jié)論甲烷體積分?jǐn)?shù)對NCD薄膜形貌有較大影響,甲烷體積分?jǐn)?shù)為8%時(shí)是表面平整度由較差變好再逐漸變差的分界點(diǎn),且平均晶粒尺寸為23.6 nm,薄膜表面具有較好的平整度。