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为了研究通入O2对不同形核密度生长的金刚石薄膜的生长速率影响，将生长后的两个样品进行了SEM表征，两个图分别是不同形核密度条件下进行的断面表征。在其它生长条件不变的情况下，将O2(0.2ml/min)通入到反应室内，O2的加入和H2相比，能对寄生相起着有效地刻蚀作用，因此可以提高沉积金刚石薄膜的速率，并且还能够对薄膜的质量有一定的提高。除此之外，所选用的基底材料Si在沉积过程中的掺入量也可以降低。对于薄膜的厚度的测量，主要是通过观察其断面，可以从图中看出，形核密度高的样品在生长过程中的平均速率得到了较大的提高，由1μm•h-1提高到了1.5μm•h-1。 图5a和5b是两个不同形核密度条件下的金刚石薄膜SEM照片，可以看出，两个图中的金刚石薄膜断面形貌有明显差异，图5a中，可以清晰的看出所生长的大部分金刚石薄膜的晶形和颗粒大小，两个样品金刚石膜的生长都是柱状生长的，薄膜各个方向的生长速率很均匀，中间的颗粒尺寸较小，可能原因是在形核过程中的形核密度较小，生长速率比其它颗粒大的尺寸快，另一种可能是在生长过程中，这些小颗粒是由二次形核过程中生长的，在和其它方向上的金刚石薄膜相比，生长速率相同，所以尺寸也较小。图5b相比于图5a是图b具有更高的形核密度，图中很直观的可以看到生长的尺寸要大于图5a，并且图5b是高速率生长的柱状模式，断面层的表面看不出有明显的晶形，在样品中加入了少量的O2，等离子体中就会出现O和OH自由基[15]，使得甲烷在等离子体中进一步分解:可以用如下方程式表示：CH4+O→CH3+OH CH4+OH→CH3+H2O 可以看出最后的CH3的浓度增加,最后金刚石膜的沉积速率得到了提高。另外一方面产生的OH使得基片表面的H脱离，产生更多的悬挂键，从而利于金刚石膜的沉积，因此形核密度高时，低浓度的O2有利于提高金刚石薄膜的沉积速率。 |
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