论文部分内容阅读
金刚石膜有许多优异的性能,具有广泛的应用前景。但化学气相沉积的CVD金刚石膜为多晶膜,晶粒较粗,且生长面的粗糙度随膜的厚度的增加而增大,导致表面凸凹不平,在许多情况下不能直接使用,CVD金刚石膜的研磨抛光平整化是必不可少的工序。
本论文的研究内容主要包括以下三个方面:(1)I-IFCVD法制备CVD金刚石膜;(2)等离子体刻蚀CVD金刚石膜的研究;(3)机械法研磨CVD金刚石膜。
I-IFCVD法制备CVD金刚石膜主要研究如何提高CVD金刚石膜的生长速度,制备高质量的金刚石膜。我们发现,提高碳源浓度、反应气体中添加少量的氧、增加偏压电流都能提高CVD金刚石膜的生长速率和增加膜的厚度,通过大量的试验研究,我们可以制备出直径为38mm、厚度为400um的金刚石厚膜,并用扫描电子显微镜、Ramau光谱等手段证明是质量较高的CVD金刚石膜。
由于CVD金刚石膜硬度高、厚度薄、整体强度低且膜极易破裂及损伤,化学惰性大,因而对其进行研磨和抛光的难度较大。普通的方法很难对它进行抛光,我们利用微波等离子体的高能量对CVD金刚石膜进行刻蚀,以期使膜的粗糙度降低,达到初步抛平的目的。等离子体刻蚀法主要探讨寻找一种合适的防护层材料对CVD金刚石膜进行选择性的刻蚀。研究表明,简单的等离子体刻蚀并不能降低膜表面的粗糙度,因为等离子体刻蚀并没有选择性,使得晶粒和晶界同时被刻蚀,当我们使用金或铜作为防护层时,选择性刻蚀效果较明显,可以使膜的表面粗糙度降低。
机械法研磨CVD金刚石膜是比较传统的抛光方法,通常效率较低,我们通过改变不同的研磨盘、调整转速、以及对CVD金刚石膜样品的压力等手段对如何进一步提高机械研磨法的效率进行了研究。我们发现随着样品压力的增大,研磨速率提高;使用金刚石微粉在铁盘上研磨的效率较高;膜对膜的方法是一种较为简单有效的方法,可以作为粗抛光。