采用電子輔助化學氣相沉積法(EA-CVD)制備摻氮金剛石薄膜，研究了不同氮氣流量對金剛石膜的生長速率、表面形貌和膜品質(zhì)的影響。實驗發(fā)現(xiàn)，在較低的氮氣流量下，金剛石膜的生長速率增加，在較高的氮氣流量下生長速率減小。利用SEM、Raman光譜、XPS等測試手段對樣品的表面形貌及品質(zhì)進行了表征。結(jié)果表明，當?shù)獨饬髁繛?sccm時金剛石膜的結(jié)晶比較完整；當?shù)獨饬髁繛?sccm時生成與(100)面共存的“菜花狀”。氮氣流量的進一步增加，“菜花”表面(100)晶面顯露的數(shù)量明顯降低，非金剛石碳含量和氮雜質(zhì)含量增加，金剛石膜的品質(zhì)明顯下降。
關鍵詞：金剛石膜；氮氣；生長速率；表面形貌；膜品質(zhì)；EA-CVD方法

在天然金剛石和人造金剛石中，氮元素是一種不可忽略的代表性雜質(zhì)。以氮雜質(zhì)含量為依據(jù)天然金剛石可分為I型和II型金剛石[1]。I型金剛石根據(jù)氮雜質(zhì)在基體中的不同存在形式細分為Ia和Ib型。目前，對天然金剛石和高溫高壓金剛石中氮的存在狀態(tài)以及其對金剛石性質(zhì)的影響已有廣泛而深入的研究，而氮摻雜對CVD金剛石膜影響的報道很少。CVD金剛石膜為多晶材料，含有大量晶界、非金剛石相以及多種缺陷，研究氮在金剛石膜中的存在方式及對金剛石膜特性的影響具有較大的實際意義。據(jù)文獻報道，氮雜質(zhì)除了對結(jié)構(gòu)和形貌的影響外[2]，已經(jīng)證實氮雜質(zhì)還對金剛石膜的物理性能也有很明顯的影響，例如光學透過性能、熱導性能和電子發(fā)射性能等[3,5]。本文系統(tǒng)地研究了摻氮金剛石膜的結(jié)構(gòu)、形貌與品質(zhì)的變化。