人工晶体学报

作者：张帅, 安康, 邵思武, 黄亚博, 杨志亮, 陈良贤, 魏俊俊, 刘金龙, 郑宇亭, 李成明

单位：1.北京科技大学新材料技术研究院,北京 100083; ；2.北京科技大学顺德研究生院,佛山 528399

关键词：金刚石薄膜,MPCVD,沉积压力,微波功率,均匀性,数值模拟,

基金：国家磁约束核聚变能发展研究专项资助(2019YFE100200);国家自然科学基金(52102034);中央高校基本科研业务费(FRF-MP-20-48);北京科技大学顺德研究生院博士后研究经费(2020BH015)

微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备的高质量金刚石在很多领域均有广泛应用前景。本研究采用9 kW微波功率,分别在13 kPa、14 kPa、15.5 kPa、17 kPa的腔室压力下进行薄膜沉积实验,发现在15.5 kPa、17 kPa的腔室压力下沉积的薄膜在中心区域出现异常生长情况,具体表现为中心存在明显的阶梯式凸起。为揭示薄膜中心出现异常沉积的原因,使用SEM和Raman分析薄膜表面形貌和质量,通过数值模拟进行沉积过程建模计算和分析功率密度和流场分布。结果表明在相同功率下,提高腔室压力,压缩等离子体,因平均自由程较短,扩散能力不足,将导致衬底中心区域比边缘区域更易密集生长,金刚石薄膜中心区域出现明显的阶梯。同时,薄膜整体的生长速率、均匀性、质量均会在超过压力极值后降低。

来源：2022年第5期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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