Diamond deposition and effect of adding hydrogen in C□H□-CO□ mixture by MPCVD

Abstract

近來，我們致力於尋找能成長鑽石的新氣體源之際，發現不需加入大量氫氣也能合 成鑽石之氣體源。本研究採用微波電漿化學氣相沈積法。首先探討以CO□替代大量 氫氣的添加，嘗試以丙烷＋二氧化碳作為反應氣體源，來合成鑽石的可能性和薄膜 的成長速率及析出物的表面形態，其次是探討在丙烷＋二氧化碳系中添加微量的氫 氣，對合成鑽石的影響。 實驗結果顯示，使用CO□取代大量氫氣時，可以得到高品質的鑽石。並且可提高成 長速率生成的鑽石晶體為星形銳角多結晶體。在溫度 840℃時，丙烷＋二氧化碳系 中鑽石薄膜的最大成長速率為 2.2μm/hr。這個值大約是在相同溫度下，丙烷＋氫 系鑽石成長速率的一倍。反應溫度在 920℃時，可得最大成長速率，此時鑽石薄膜 的成長速率約可達 2.7μm/hr。當添加微量的氫氣時，鑽石的品質隨著氫氣的添加 量而逐漸變差，顯示除了碳氫化合物之微量氫氣之外，不需要添加額外的氫氣，即 能合成高品質的鑽石薄膜。