MPCVD制備金剛石中的光譜分析

黃宏偉，張田田，丁康俊，馬志斌*，付秋明

1.武漢工程大學材料科學與工程學院，湖北武漢 430074；2.等離子體化學與新材料湖北省重點實驗室（武漢工程大學），湖北武漢 430074

MPCVD制備金剛石中的光譜分析

黃宏偉1，2，張田田1，2，丁康俊1，2，馬志斌1，2*，付秋明1，2

1.武漢工程大學材料科學與工程學院，湖北武漢 430074；2.等離子體化學與新材料湖北省重點實驗室（武漢工程大學），湖北武漢 430074

在微波等離子體化學氣相沉積（MPCVD）多晶金剛石的過程中，利用發射光譜法（OES）診斷等離子體中活性基團的分布情況，研究了沉積氣壓、CH4體積分數以及氣體流量對等離子體中基團譜峰強度的影響，討論了相關基團與金剛石沉積速率和質量之間的關系.結果表明：在微波功率800W下，氣壓從12 kPa增加到16 kPa，等離子體中各基團濃度均顯著增加，有利于提高金剛石的沉積速率.氣壓16 kPa、功率800 W時，CH4體積分數從2%增加到7%，C2基團峰值強度從12 600 cps增加到24 800 cps，而氫原子峰值強度從60 000 cps變為61 000 cps，導致C2基團與氫原子濃度比值從0.21增加到0.40，金剛石的沉積速率雖然提高，但沉積質量下降.當沉積氣壓和CH4體積分數分別從16 kPa、4%提高到18 kPa、6%時，C2基團峰值強度從28 000 cps增加到37 000 cps，同時保持了C2基團與氫原子濃度比值約0.28不變，既保證了金剛石沉積質量又顯著提高了金剛石的沉積速率.等離子體體系中基團濃度基本不受氣體流量變化的影響.

微波等離子體化學氣相沉積；發射光譜；CH4體積分數；活性基團

在微波等離子體化學氣相沉積法（m icrowave plasma chemical vapor deposition，MPCVD）沉積金剛石時，利用等離子體發射光譜在線診斷……