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研究生:梁國超
研究生(外文):LIANG,GUO-CHAO
論文名稱:以化學氣相沉積法成長鑽石薄膜之研究-鹵素及化甲烷之效應
論文名稱(外文):The growth of diamond film by chemical vapor deposition methods:the effect of halogenated methane
指導教授:洪昭南洪昭南引用關係
指導教授(外文):HONG,ZHAO-NAN
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:化學工程研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1991
畢業學年度:78
語文別:中文
論文頁數:89
中文關鍵詞:化學氣相沉積法鑽石薄膜鹵化甲烷脫氫活化鍵結強度高基板溫度
外文關鍵詞:AMORPHOUS
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基於目前對CVD 合成鑽石方法中氣相成分變化之探討,顯示CHx(X=1∼3) 與氫原子濃
度對鑽石薄膜的成長有重大的影響,而且,氣相沉積法成長鑽石的速率決定步驟應為
鍍層表面的脫氫反應,因此,若能加速鍍層表面的脫氫活化,增加氣相氫原子濃度…
等,應可加快鑽石薄膜的成長速度或降低成長時的基板溫度。
鹵素是周期表中第Ⅶ A族元素,易與其他元素形成單鍵結構,由氫氣、氯氣、氯化甲
烷、甲烷及其自由基之鍵結強度分析,可看出氯分子的鍵結強度比氫分子小,所以可
在較低裂解溫度下,即或產生大量氯原子,而碳氯之間的鍵結強度亦小於碳氫鍵的強
度,因此(1) 可產生較多活性基,(2) 鍍層表面可較易脫去氯原子以形成活性位置。
另由CH /H 及CCl /Cl 的熱力學平衡圖中固體碳沉積量的比較,可發現固體碳在CCl
/H 系統中較穩定,以上列陳述可知,若以氯氣取代氫氣,可有下列幾點優勢:
(1) 在同一裂溫度下,可產生更多量原子態氯,有助於鍍層表面活化,可加快鍍膜速
率。
(2)碳-氯之間的弱鍵結強度,有助於低溫成長。
(3) 氯原子對固體碳的侵蝕性比氫原子小,可以提高鍍膜速率。
(4) 碳-氯亦是sp 鍵結,故氯可取代氯以穩定鍍層表面的sp 鍵結,抑制鑽石表面
重組成石墨形式的sp 鍵結。
這是本實驗選用氯化物的主因。
本實驗採用CH Cl 、CHCl 、CCl 取代CH 進行濃度、總壓、總流量、基板溫度及裂
解絲溫度等實驗參數之改變,以了解的氯化甲烷的效應。實驗結果顯示氯化甲烷與甲
烷最大之差異處如下:
(1) 欲得到品質良好之鑽石薄膜所能容忍的碳源進料最高濃度分別為:CH 1.0% ,CH
Cl O.7%, CHCl 0.5%及CCl 0.5%。
(2) 在低基板溫度(800℃) 時,以氯化甲烷為碳源之鑽石成核密度比使用甲烷者高出
約一個數量級,但是,在高基板溫度(900℃) 時,二者之間卻差別不大。
至于以鹵素取代氫的實驗,吾人嘗試了CHCl /He or N 與CH /Cl /He or N 之組合
,目前只能成長出非晶質(amorphous) 碳膜。

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