ダイヤモンド薄膜気相合成における活性種の測定

金刚石薄膜气相合成中活性物质的测量

• 批准号: 06228221
• 负责人: 平木 昭夫
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06228221/
• 关键词: 赤外レーザ吸収分光法; メチルラジカル; プラズマCVD; ECR放電; パルス変調; ダイヤモンド薄膜

本研究では赤外レーザー吸収分光法(IRLAS)によってECRプラズマCVDを用いたダイヤモンド気相成長雰囲気中のメチル(CH_3)ラジカルを測定し、成長速度との関連を調べた。初めにメタン/水素の混合ガスでプラズマを発生させ、692.493cm^<-1>の位置にCH_3ラジカルのν_2=1←0R(4,0)の吸収を確認した。メタン濃度を増加させた場合に吸収強度が増加すること、マイクロ波電力を変化させても大きくは変化しないことがわかった。次に実際にダイヤモンド薄膜作製に用いているメタン/二酸化炭素/水素の混合ガスで放電させ、ダイヤモンド成長環境下でのCH_3ラジカル密度、およびアセチレンと供給した二酸化炭素の密度を測定した。マイクロ波電力が2kW以下の場合にはCH_3ラジカル密度とアセチレンの密度はほとんど一定で、CH_3ラジカル密度は2〜3×10^<11>cm^<-3>程度である。マイクロ波電力を増加させると二酸化炭素の分解が進み、それに伴ってCH_3ラジカルとアセチレンの密度が増加する。マイクロ波電力5kWではCH_3ラジカル密度は8×10^<11>cm^<-3>に達する。ダイヤモンド薄膜の成長速度はマイクロ波電力2kWまではほとんど0で、マイクロ波電力2kWを越えると急激に増加する。この傾向は定性的にはCH_3ラジカルの密度の変化と一致するが、2kW以下でCH_3ラジカル密度は必ずしも0でないにも関わらずダイヤモンドの成長がまったく認められないことから、CH_3ラジカル以外に成長に関与する活性種の存在が予想される。また、パルス変調放電を行なった結果、放電開始時のCH_3ラジカルの生成速度、放電後の消滅の速度を測定した。メタン/水素混合ガスでは放電終了直後にCH_3ラジカルの増加が認められた。これは親ガス(メタン)と水素ラジカルまたはCH_2との反応と考えている。

This study で は red outside レ ー ザ ー 収 absorption spectrometry (IRLAS) に よ っ て ECR プ ラ ズ マ CVD を with い た ダ イ ヤ モ ン ド 気 phase growth 雰 囲 気 in の メ チ ル (CH_3) ラ ジ カ ル を し, growth と の masato even を adjustable べ た. Early め に メ タ ン / water element の mixed ガ ス で プ ラ ズ マ を 発 raw さ せ, 692.493 cm ^ < 1 > の position に CH_3 ラ ジ カ ル の argument (4, 0) _2 = 1 please 0 r の suction 収 を confirm し た. メ タ ン concentration を raised さ せ た occasions に 収 absorption strength が raised す る こ と, マ イ ク ロ wave power を variations change さ せ て も big き く は variations change し な い こ と が わ か っ た. Time に be interstate に ダ イ ヤ モ ン ド film for making に い て い る メ タ ン / 2 acidification carbon/water element の mixed ガ ス で discharge さ せ, ダ イ ヤ モ ン ド growth environment で の CH_3 ラ ジ カ ル density, お よ び ア セ チ レ ン と supply し た two acidification carbon の density measurement し を た. マ イ ク ロ wave power が under 2 kw の occasions に は CH_3 ラ ジ カ ル density と ア セ チ レ ン の density は ほ と ん ど で, CH_3 ラ ジ カ ル density は 2 ~ 3 x 10 ^ < 11 > cm ^ 3 > < - degree で あ る. マ イ ク ロ wave power を raised plus さ せ る と acidification carbon decomposition が の into み, そ れ に with っ て CH_3 ラ ジ カ ル と ア セ チ レ ン の density が raised plus す る. The wave power is 5kWで で CH_3ラジカ <s:1> density is 8×10^<11>cm^<-3>に up to する. の ダ イ ヤ モ ン ド film growth は マ イ ク ロ wave power 2 kw ま で は ほ と ん ど 0 で, マ イ ク ロ wave power 2 kw を more え る と nasty shock に raised plus す る. こ の tendency は qualitative に は CH_3 ラ ジ カ ル の の density variations change consistent と す る が, under 2 kw で CH_3 ラ ジ カ ル density は will ず し も 0 で な い に も masato わ ら ず ダ イ ヤ モ ン ド の growth が ま っ た く recognize め ら れ な い こ と か ら, CH_3 ラ ジ カ ル outside に growth に masato and す る active の existence が to think さ れ る. ま た, パ ル ス - adjustable discharge line を な っ た results, discharge at the beginning of the の CH_3 ラ ジ カ ル の generating speed, discharge の after eliminating の を determination し た. After the メタ められた / water-hydrogen mixture ガスで <s:1> discharge is completed, にCH_3ラジカ ラジカ <s:1> <s:1> <s:1> increases が recognition められた. こ れ は pro ガ ス (メ タ ン) と water element ラ ジ カ ル ま た は CH_2 と の anti 応 と exam え て い る.

项目成果

Takuya Yara他: "Low Temperature Fabrication of Diamond Films with Nanocrystal Seeding" Jpn.J.Appl.Phys.34. 312-315 (1995)

Takuy​​a Yara 等人：“采用纳米晶体晶种的金刚石薄膜的低温制造”Jpn.J.Appl.Phys.34 (1995)。

A.Hatta他: "Pulse modulated electron cyclotron resonance plasma for chemical vapor deposition of diamond films" Appl.Phys.Lett.66(印刷中). (1995)

A.Hatta 等人：“用于金刚石薄膜化学气相沉积的脉冲调制电子回旋共振等离子体”Appl.Phys.Lett.66（出版中）。