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CVD条件对金刚石薄膜_钼基体界面层的影响.pdf
第 23 卷 第 3 期 武 汉 化 工 学 院 学 报 V o l. 23 N o. 3 2001 年 9 月 J. W uhan Inst. Chem. T ech. Sep. 2001 文章编号: 1004 4736 (2001) 03 0039 04 CVD 条件对金刚石薄膜钼基体界面层的影响 1, 2 1 2 马志斌 , 汪建华 , 邬钦崇 ( 1. 武汉化工学院材料科学与工程系, 湖北武汉 430073; 2. 中国科学院等离子体物理研究所, 安徽合肥 230031) 摘 要: 用微波等离子体化学气相沉积法( ) 在 基片上沉积金刚石薄膜时, 界面层钼的碳化程度与 M PCVD M o 初始沉积条件有关. 利用XRD , SEM , ED S 对界面层进行的研究表明: 在化学气相沉积的开始阶段, 较低的甲 烷浓度有利于碳向基体内的扩散从而让表面的M o 充分碳化, 形成富含M o C 的界面层. 甲烷浓度过高时有 2 利于金刚石的形核而不利于碳向基体内的扩散。在金刚石薄膜的生长过程中, 碳向基体内的扩散很少, 界面 层的组成结构保持不变. 关键词: 化学气相沉积; 界面层; 碳化物 中图分类号: O 484. 3; O 539 文献标识码:A 体化学气相沉积装置上完成. 钼片首先分别用 0 引 言 N aOH 溶液和 HNO 3 溶液清洗以去除表面的氧 金刚石薄膜与基体的附着力主要取决于金刚 化物杂质, 然后放入丙酮溶液中超声清洗, 风干. 石与基体间的界面反应以及二者的热膨胀系数的 为排除其它碳源对碳化物界面层形成的影响, 钼 [ 1, 2 ] 差异 . 金刚石薄膜在钼基片上可以具有较好 片未用金刚石细粉研磨. 的附着力, 通常认为是由于在金刚石的形核和生 为研究金刚石薄膜的生长过程中碳化物界面 长过程中, 碳向基体内的扩散而导致在基体表面 层的变化, 样品A 首先采用较高的甲烷浓度 ( 首先形成一层碳化物. 碳化物界面层的形成改善 3% ) 沉积 20 m in 以促进金刚石形核, 再以体积分 了膜基间的匹配从而增强了金刚石薄膜在钼基体 数为 0. 7% 的甲烷氢气工作气体沉积 6 h 制得金 [ 3 ] 上的附着力 . 但是一些研究结果表明, 在利用压 刚石薄膜, 其它沉积条件分别为: 微波功率: 550 痕法测试金刚石薄膜在钼基片上的附着力时, 薄 W ; 气压: 6. 0 kPa; 基片温度: 680℃; H 2 流量: 100 膜的开裂往往发生在界面层, 即碳化物界面层的 3 ( ) 标准状态下 .
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