直流辉光放电CVD法均匀生长纳米金刚石薄膜的研究

人工晶体学报, 2015, 44(10): 2746-2750.

直流辉光放电CVD法均匀生长纳米金刚石薄膜的研究

游志恒 ^1, , 满卫东 ^2, , 吕继磊 ^3, , 阳硕 ^4, , 何莲 ^5, , 徐群峰 ^6, , 白华 ^7, , 江南 ^8,

1.武汉工程大学湖北省等离子体化学与新材料重点实验室,武汉430073;中国科学院宁波材料技术与工程研究所,中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室,浙江省海洋材料与防护技术重点实验室,宁波315201

2.武汉工程大学湖北省等离子体化学与新材料重点实验室,武汉,430073

3.中国科学院宁波材料技术与工程研究所,中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室,浙江省海洋材料与防护技术重点实验室,宁波315201

4.武汉工程大学湖北省等离子体化学与新材料重点实验室,武汉,430073

5.武汉工程大学湖北省等离子体化学与新材料重点实验室,武汉,430073

6.中国科学院宁波材料技术与工程研究所,中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室,浙江省海洋材料与防护技术重点实验室,宁波315201

7.中国科学院宁波材料技术与工程研究所,中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室,浙江省海洋材料与防护技术重点实验室,宁波315201

8.中国科学院宁波材料技术与工程研究所,中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室,浙江省海洋材料与防护技术重点实验室,宁波315201

基金项目: 国家自然科学基金(11175137,A050610)

关键词：直流辉光放电 , 化学气相沉积 , 纳米金刚石 , 摩擦系数

Uniform Growth of Nano-crystalline Diamond Thin Films by DC-glow Discharge CVD

Keywords： DC glow-discharge , chemical vapor deposition , nano-crystalline diamond , friction coefficient

采用直流辉光放电化学气相沉积设备,以H2/CH4/Ar混合气体为工作气体,在2英寸硅片沉积出了晶粒尺寸为20～ 40 nm的纳米金刚石薄膜.采用SEM、Raman、微摩擦试验机等分析了不同CH4浓度、Ar浓度对NCD薄膜生长特性的影响.研究结果表明:金刚石薄膜的晶粒尺寸随着CH4浓度的增加而减小,但是过高的CH4浓度会导致石墨相大量生成;随着Ar浓度的增加,金刚石薄膜的晶粒尺寸逐渐细化,但过量Ar的掺入会降低金刚石薄膜的质量;在合适的工艺参数下,薄膜摩擦系数最低可以降低到0.12,NCD薄膜的最大沉积直径为140 mm.

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