摘要：目的研究不同甲烷体积分数、不同氮气流量分别对金刚石（111）面、（100）面生长的影响,实现在最佳工艺下制备高取向金刚石薄膜。方法采用微波等离子体增强化学气相沉积法制备高取向（111）面、（100）面金刚石薄膜,实验前一组（1#—3#）以CH4/H2为气源,后一组（4#—5#）以CH4/H2/N2为气源,通过采用SEM、XRD分析不同甲烷体积分数下（111）面和不同氮气流量下（100）面的生长形貌、晶粒尺寸以及金刚石晶面特征峰强弱,同时还使用Raman测试两组分别改变甲烷体积分数、氮气流量工艺下金刚石特征峰、石墨峰的变化趋势。结果前一组随着甲烷体积分数的增加,金刚石（111）面逐渐清晰可见,低甲烷体积分数为2%时,H等离子体对金刚石表面刻蚀严重,形成少量表面粗糙的（111）面,当甲烷体积分数升到4.5%时,（111）面生长非常均匀,金刚石质量较高,继续提高甲烷体积分数,薄膜中非金刚石的含量增加,金刚石质量下降。后一组随着氮气流量的增加,金刚石（100）面的生长非常整齐平滑,在氮气流量为5 cm3/min时,（100）面比较粗糙,由于有含氮基团的加入,其生长速率加快,进一步升高氮气流量到10 cm3/min时,含氮基团的择优生长促进（100）面占据整个界面,同时削弱了其他晶面的生长。结论前一组甲烷体积分数为4.5%时,（111）面占据整个生长面,生长非常均匀,同时XRD测试金刚石（111）面特征峰也达到最强。后一组氮气流量为10 cm3/min时,（100）面表面光洁度和平整度达到最佳。

关键词：mpecvd 甲烷体积分数 氮气流量 高取向 金刚石薄膜 

单位：武汉工程大学材料科学与工程学院; 武汉430074