【摘 要】
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钻石拥有极其优异的材料特性,但是一般微晶钻石膜,因其表面具有明显的刻面菱线与菱角,造成钻石膜表面粗糙不平,限制了工业应用方面之发展,为了提升钻石膜于光电元件或微机电系统(MEMS)之应用,合成晶粒尺寸为奈米等级之钻石膜(Nano Crystalline Diamond films),被视为最佳解决方法,其中超奈米钻石膜(Ultra Nano Crystalline Diamond films)因其
【机 构】
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台北科技大學機械工程學系 台北科技大學機電科技研究所
【出 处】
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2009海峡两岸现代精度理论及应用学术研讨会
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钻石拥有极其优异的材料特性,但是一般微晶钻石膜,因其表面具有明显的刻面菱线与菱角,造成钻石膜表面粗糙不平,限制了工业应用方面之发展,为了提升钻石膜于光电元件或微机电系统(MEMS)之应用,合成晶粒尺寸为奈米等级之钻石膜(Nano Crystalline Diamond films),被视为最佳解决方法,其中超奈米钻石膜(Ultra Nano Crystalline Diamond films)因其晶粒更小(＜10nm),可大大降低薄膜表面因钻石刻面造成之高低落差,进而提升钻石膜表面平整度以利光电半导体之应用。实验中成长钻石膜使用的系统为实验室自组装之微波电聚束(化)学气相沉积系统(Microwave Plasma Jet Chemical Vapor Deposition),以Ar-rich气氛之电浆促进二次成核并配合适当的前处理,可在n-type(100)的矽基板上成长平滑超奈米晶钻石膜(UNCD),本研究主要是将所成长之超奈米钻石膜(UNCD)进行High-Resolution Transmission Electron Microscopy、SEM 、Visible Raman Spectroscopy、AFM 及 X-ray Photoelectron Spectroscopy等检测,已确定其为UNCD膜,同时了解超奈米钻石膜之材料特性；此外,研究中还探讨微米钻石膜、奈米钻石膜及超奈米钻石膜的表面形貌与微结构之不同.实验结果显示在孕核阶段以MPJCVD系统进行电浆碳化法前处理及成长阶段使用Ar-rich制程,成功地提高成核率与促进二次成核,获得均匀且平坦(Ra=10.2 nm)的UNCD膜,同时以TEM证实其晶粒尺寸确实小于10nm,亦即为所谓的超奈米晶钻石膜(UNCD).研究中除了检测薄膜外,还使用临场(in-situ)电浆诊断技术之(OES)分析及量测电浆种与性质,结合钻石薄膜的特性分析,可清楚分辨CH4+H2电浆、CH4+Ar+H2电浆及CH4+Ar电浆之光学放射光谱与成长环境之异同.
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