Effect of precursor stoichiometry on morphology, phase purity, and texture formation of hot filament CVD diamond films grown on Si (100) substrate
Effect of precursor stoichiometry on morphology, phase purity, and texture formation of hot filament CVD diamond films grown on Si (100) substrate
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前驱体化学计量对 Si (100) 基底上生长的热丝 CVD 金刚石薄膜的形貌、相纯度和织构形成的影响
DOI：
10.1007/s10854-020-03395-7
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发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Piner, Edwin
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ahmed, Raju;Siddique, Anwar;Saha, Rony;Anderson, Jonathan;Engdahl, Chris;Holtz, Mark;Piner, Edwin
前驱体的化学计量的影响报告的形态，相纯度，和纹理形成的多晶金刚石薄膜。金刚石膜是在100-mm Si（100）衬底上使用热灯丝化学气相沉积在衬底温度720-750 °C下使用甲烷和氢气的混合物沉积的。气体混合物随甲烷浓度1.5%至4.5%变化。金刚石膜厚度和平均晶粒尺寸均随甲烷浓度的增加而增加。金刚石的质量检查，使用表面和横截面的紫外显微拉曼光谱。数据显示在膜的整个表面和沿着横截面上具有一致的金刚石性质。薄膜的XRD极图分析表明，3.0%的甲烷导致金刚石在该方向上的择优取向<111>，而4.5%的甲烷沉积的薄膜显示沿着该方向的织构<220>，除了<111>该方向相对于表面法线倾斜约23°。
The effect of precursor stoichiometry is reported on morphology, phase purity, and texture formation of polycrystalline diamond films. The diamond films were deposited on 100-mm Si (100) substrates using hot filament chemical vapor deposition at substrate temperature 720–750 °C using a mixture of methane and hydrogen. The gas mixture was varied with methane concentrations 1.5% to 4.5%. Diamond film thickness and average grain size both increase with increasing methane concentration. Diamond quality was checked using surface and cross-section by ultraviolet micro-Raman spectroscopy. The data show consistent diamond properties across the surface of the film and along the cross-section. XRD pole figure analyses of the films show that 3.0% methane results in preferential orientation of diamond in the <111> direction, whereas films deposited with 4.5% methane showed texture along the <220> direction in addition to <111> which was tilted ~ 23° with respect to the surface normal.
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