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本實驗採用微波電漿化學氣相沉積法,以CH4和H2作為反應氣体原料,在F 型(100)矽基上板上沉積多晶鑽石薄膜。其後以化學蝕刻除去基材,使之成 為鑽石自持膜,膜厚約為2∼10μmo藉由FTIR的量測,分析薄膜的紅外線光 學穿透及反射性,並探討製程參數對鑽石膜品質及其光學性質的影響,以尋 求改善其光學穿透率的方法o 沉積膜是以SEM,RAMAN,X-RAY繞射法分分析 其特性 。實驗結果顯示,隨著甲烷濃度,沉積時間,微波功率,氣氛壓力的 改變 ,鑽石膜的品質,厚度,表面粗糙度亦隨之不同,因而影響其紅外線穿 透性o其中,甲烷濃度和沉積時間對表面粗糙度的影響最為明顯,因此對紅 外線穿透性影響最大o 在沉積條件為: 甲烷濃度=0.4% ; 沉積時間=24 hr ; 微波功率=200W (690∼710 C) ; P=20 torr 所沉積之鑽石膜 (2.1 μm)品質最好且IR(5000∼500cm-1)平均穿透率最好,約高於60% 。本實 驗並嘗試以二階段式成長法沉積鑽石薄膜,亦即於短時間內先通入高甲烷 濃度氣氛 (2∼10分,甲烷/氫氣=2.0%) ,而後再降低甲烷濃度 (甲烷/氫 氣=0.4%) 以便沉積鑽石膜 。其目地在於不嚴重影響鑽石膜的品質條件 下,藉第一階段沉積來提高成核密度,使得第二階段成長晶粒較為細小的鑽 石膜 。結果顯示,二階段式成長法確能降低薄膜之表面粗糙度,進而改善 其穿透率 ; 但是,若第一階段沉積之含非晶質與石墨層太厚, 亦會造成較 明顯之吸收效應而降低其紅外線光學穿透性 。
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