CVD掺硅金刚石残余应力的X射线衍射和拉曼光谱分析

• Published in: 中国有色金属学报（英文版） 2012, Vol.22 (12), p.3021-3026
• Main Authors: 陈苏琳, 沈彬, 张建国, 王亮, 孙方宏
• Format: Article
• Language: Chinese
• ISSN: 1003-6326
• DOI: 10.1016/S1003-6326(11)61565-3

采用X射线衍射(XRD)和拉曼光谱2种方法测量了不同硅碳比的CVD掺硅金刚石薄膜的残余应力.采用偏压增强热丝化学气相沉积装置在硬质合金基底上制备了掺硅金刚石薄膜,将正硅酸乙酯以不同的体积比溶解在丙酮中以使得反应气体中的硅碳比从0.1％变化到1.4％,从而控制掺硅金刚石薄膜的掺杂浓度.SEM和XRD的表征结果显示,随着硅掺杂浓度的增加,金刚石薄膜的晶粒尺寸减小,而金刚石(110)的晶面则逐渐占优.XRD法是测量入射角从0°到45°变化时对应的金刚石(220)面XRD衍射峰,并采用sin2ψ方法计算掺硅金刚石薄膜的残余应力.拉曼谱法则是通过检测金刚石特征峰偏移1332 cm-1位置的偏移量来测量残余应力.2种方法测得的残余应力随着硅掺杂含量的升高显示出良好的一致性,所有的硅掺杂金刚石的残余应力均为压应力,Si/C摩尔比为0.1％的薄膜具有最高的残余应力,为～1.75 GPa(拉曼谱法)或～2.3 GPa(XRD法).随着硅掺杂浓度的进一步升高,薄膜的残余应力则稳定在～1.3 GPa左右.