二氧化碳对MPCVD金刚石光学膜结构及红外透过率的影响

摘要：

以P型(100)取向的单晶硅片为衬底,采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,通过在反应气源中添加不同比例的CO2制备光学级金刚石膜.通过Raman光谱、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表征金刚石膜的结晶质量、晶粒取向和表面形貌.结果表明:增加反应气源中CO2/CH4流量比,在不改变金刚石膜物相纯度的情况下,有利于提高金刚石薄膜的结晶质量;适量的CO2/CH4流量比有利于获得晶粒形貌规则、完整且尺寸均匀的高[111]取向的金刚石膜.傅里叶变换红外光谱(FT-IR)(红外光透过率)测试发现晶界密度小、晶粒尺寸均匀、形貌规则且表面平整的自支撑金刚石膜具有更高的红外(IR)透过率,表明在反应气源中适量地引入CO2有利于提高金刚石膜的光学性能,这可能与CO2引入后产生的含氧基团能抑制非金刚石相,促进取向金刚石相的生长有关;在微波功率6 kW、气压13 kPa、基片温度850℃、CH4流量为15 ml·min-(标准状况)的条件下,CO2/CH4流量比为0.45时可制备出具有高质量和高红外透过率的金刚石光学膜.

关键词：金刚石膜、红外透过率、微波等离子体化学气相沉积、CO2/CH4流量比

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分类号：TB43;O484(工业通用技术与设备)

资助基金：国家自然科学基金委员会与中国工程物理研究院联合基金项目U1330127;国家自然科学基金青年基金项目11205127;碳纳米材料四川省青年科技创新研究团队专项2011JTD0017资助

在线出版日期：2016-05-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：428-434