微波電漿法合成鑽石薄膜之研究

Abstract

本文採用微波電漿化學汽相沉積法做鑽石合成之研究。原料反應氣體為甲烷與氫氣。 實驗條件如下：沉積溫度５００－９５０℃；CH4 ／H2濃度比０﹒５－４％；壓力２ ０－４０torrs ；流量１００－２００cc／min 。 研究重心在於（１）利用下列分析儀器如AES ，ESCA，RAMAN ，XRD ，等來鑑定辨識 沉積膜內各種碳結構之鍵結組態且互作比較，以瞭解各儀器之優弊。（２）配合 SEM 所得之形貌，探討結構與形貌之粗略關連。（３）利用鑽石膜之SEM 形貌，簡略探討 鑽石膜之成長演進模式。（４）探討沉積參數對沉積層形貌與結構之影響。 實驗結果顯示： （１）由於鑽石膜為絕緣體，以致做AES ，ESCA分析時，表面有充電現象，使得測得 之束縛能會因表面上之穩態靜電荷而位移，因此不能確認鑽石結構。相較之下 RAMAN 能辨識各種碳結構之鍵結組態，所以是較適切。 （２）由鑽石膜之SEM 形貌得到粗略的成長模式，當甲烷／氫濃度比較高時，形貌將 由（１００）鑽石面構成，此時之成長屬於多次成核成長之演進模式。 （３）當溫度過低時，結構為非晶質碳膜，溫度太高時則變為石墨，祇有適當溫度下 才能長成鑽石膜，而甲烷／氫濃度比過時，結構也將由鑽石轉變成石墨。