硼掺杂金刚石薄膜的制备和性能研究

摘要

通过热丝化学气相沉积法,在硅基上沉积硼掺杂金刚石薄膜,研究硼源流量对硼掺杂金刚石薄膜的导电性能、晶粒尺寸、晶面方向及残余应力等的影响.结果表明:随硼流量增加,金刚石薄膜电阻迅速降低;超过一定流量后,薄膜的缺陷和杂质增多,阻碍了电阻的进一步下降.硼流量在0～25 mL/min内逐渐升高时,金刚石薄膜平均晶粒尺寸从3.5 μm增长到8.3 μm,硼元素促进了(111)晶面的生长;硼流量继续增大到35 mL/min时,对(111)晶面的促进作用减弱,晶粒尺寸减小且晶粒表面缺陷增多而失去完整性.X射线衍射分析表明:随硼流量增加,金刚石薄膜(111)晶面和(110)晶面的衍射峰面积比,呈先增加后减少的趋势,在硼流量为20 mL/min时达到最大值;且硼掺杂金刚石薄膜残余应力为压应力.在硼源流量小于10 mL/min时,应力随流量的增加而减小;当硼流量大于30 mL/min时,应力随流量的增加而增大.