激光淀积类金刚石-金刚石膜生长过程原位光发射谱研究

建立了一套先进的脉冲激光淀积系统（PLD），包括进口的Nd;YAG四倍频脉冲激光器、超高真空样品室和原位光发射谱诊断设备。用此设备生长出类金刚石和金刚石薄膜，用喇曼光变等方法表征所生长材料的结构和成份，研究了从类金刚石到金刚石转变的过程，生长气氛、衬底温度、激光波长和能量是造成这个转变的主要因素。利用本装置生长出含量超过95%的金刚石膜的优化条件是：氢气分压90到100Pa，电离偏压700伏，衬底温度750℃，激光波长266纳米，峰值能量60毫焦耳。用空间分辨CCD光谱仪原位检测了生长过程气相基团的种类及其空间分布，发现原子氢在生长表面基本上耗尽，说明原子氢用于刻蚀非金刚石成分，对金刚石成分的生长起关键作用。