ダイヤモンドCVD成長における核生成サイト炭素質材料の周定

金刚石 CVD 生长中碳质材料成核位点的识别

基本信息

批准号：
10137211
负责人：
光田好孝
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

熱力学的準安定環境下のダイヤモンドCVD法において未だに生成機構は解明されていない。これまでに,予め基板上へ堆積させた炭素質微細粒が核生成サイトとして働き,微細粒上にダイヤモンドが成長し,微結晶レベルでのカーボンアロイが形成することが判明した。そこで,この核生成サイトとして働く炭素質微細粒を同定することを目的とする。SiC(#100)を用いた超音波処理した基板上に高過飽和気相状態から形成された炭素質微細粒は1000nm程度の晶癖面を持つ多結晶粒子であり,この気相条件を長時間続けた場合に堆積する球状粒子とは異なった粒子が堆積する。表面増感ラマン散乱法により同定を試みたところ,この微細粒表面はグラッシーカーボンに近い構造であることが判明した。また,微細粒の走査トンネル分光解析から、炭素質微細粒は低伝導率の物質であることもにより明らかとなり,両者の結果は一致した。また,窒化ホウ素中間層上においても同様の実験を行ったところ,高密度に炭素質微細粒が形成されダイヤモンド核生成密度を格段に増大させることに成功した。これは,ホウ素と炭素との親和力によるものと考えられる。しかし,窒化ホウ素上で通常のダイヤモンド堆積を行った場合にはグラファイトに近い炭素膜が得られており,更に詳細な研究が必要である.また,プラズマ診断が可能なようにマイクロ波プラズマCVD装置の改造も行い,反応空間に存在する二原子分子までの発光分光解析,および吸光分光解析が可能となった。これまでに未解析であったOHラジカルに関して,発光スペクトルより回転エネルギー分布について解析を進め,回転温度がダイヤモンド成長条件下においてはおよそ5500Kであると判明した。

在热力亚稳态环境下，在钻石CVD方法中尚未阐明形成机制。已经发现，提前沉积在基材上的碳质细晶粒用作成核位点，钻石在细粒上生长，在微晶水平上形成碳合金。因此，目的是确定充当成核位点的细碳颗粒。由高度过饱和气相状态在底物上形成的细碳质颗粒是使用SIC进行超声检查的（＃100）的是多晶粒子，其结晶习惯平面约为1000 nm，与在这些气相条件持续很长一段时间时与所沉积的球形颗粒不同。通过表面敏化的拉曼散射方法尝试了识别，发现细粒表面具有类似于玻璃碳的结构。此外，细晶粒的扫描隧道光谱表明碳质细晶粒是电导率低的材料，两者的结果均保持一致。另外，在硝酸硼夹层上进行了类似的实验，并以高密度形成细碳颗粒，从而导致钻石成核密度显着增加。这被认为是由于硼和碳之间的亲和力。但是，当对氮化硼进行正常的钻石沉积时，可以获得接近石墨的碳膜，并需要进一步详细的研究。此外，已经对微波等离子体CVD装置进行了修改以允许血浆诊断，从而允许对反应空间中存在的发射和光谱分析进行光谱分析和光谱分析。关于到目前为止尚未分析的OH自由基，分析是从发射光谱进行旋转能量分布的，并且发现在钻石生长条件下，旋转温度约为5500K。