等离子体化学气相堆积技能较有影响的使用之一是使用该技能制备金刚石膜。因为膜状的金刚石能够在超硬保护涂层、光学窗口、热沉资料、微电子等多个领域有重要意义,因而科学家认为当人类彻底掌握金刚石膜的制备技能,特别是单晶金刚石膜的制备技能后,依靠资料的前史将从硅资料年代很快进入金刚石年代。不过目前关于等离子体化学气相堆积金刚石膜的机理并没有彻底清楚,特别是异质外延单晶金刚石膜还有很大困难,其主要原因是:低温等离子体处于热的非平衡状态,所用的反应气体也是多原子分子,反应系统杂乱,根底数据不足。但是经过20多年很多的理论和试验研究,人们不只发展了多种等离子体化学气相堆积技能来制备金刚石膜,并且经过对试验数据的剖析总结,对影响金刚石膜的成长的要素有了必定的了解。对多晶金刚石膜的成长来说,形核是关键的,而影响形核的要素又是多方面的,包含等离子体条件,基体资料和温度等要素。
在等离子体化学气相堆积金刚石膜时,首先要经历金刚石的形核进程,而形核一般可分为两阶段:DI一阶段是含碳基团到达基体外表,并向基体内部分散。第二阶段是到达基体外表的碳原子在在基体外表以缺陷、金刚石籽晶等为中心的成核、成长。
因而决议金刚石的形核要素包含:
1,基体资料:因为形核取决于基体外表碳的饱和程度以及到达构成核心的临界浓度,[Joflreau,P.O.Haubner, R.and Lux, B., j.Ref.Had Metals 7(4)(198):186-194]因而基体资料的碳的分散系数对形核有重要影响。分散系数越大,就越不容易到达形核所需求的临界浓度,如铁、镍、钛等金属基体,直接在这些资料上形核就非常困难;对于碳分散系数较低的资料,如钨、硅等,金刚石能够快速形核。
2,基体外表研磨:一般金刚石的形核能够经过金刚石微粉对基体外表的研磨来促进。用SiC、 c-BN、Al2O3等资料的研磨对形核也有促进效果。研磨可促进形核的机制主要有两点:一是经过研磨,金刚石微粉的碎屑留在基体外表起晶种的效果;二是研磨能够在基体外表产生很多的微缺陷,外表缺陷是自发形核的高能有利位置。研究表明研磨资料的晶格常数与金刚石的越接近,增强形核的效果越好,因而一般的研磨资料是选用高温高压法制备的金刚石微粉。
,3,等离子体参数:在金刚石形核初期,因为碳向基体内的分散会在基体的外表构成一个界面层,研究表明等离子体参数对界面层也有重要影响,如硅基体上堆积金刚石膜时,甲烷浓度对SiC界面层的生成就有直接的影响。[Williams, B.E. and Glass, m J.T., J.Mater. Res. 4(2)(1989):373-384]
,4,偏压增强形核:在微波等离子体化学气相堆积中,基体一般是加负偏压,即基体的电位相对于等离子体来说是低电位。负偏压的效果是增加了基体外表邻近的离子浓度。过高的偏压会因为过多的高能离子对基体外表和前驱核的溅射而抑制形核,因而偏压增强形核时偏压的大小要合适。,
微信同号:13328020789(本部)
昆山西威迪高科有限公司所有 网站地图 苏ICP备14036688号-8