The effect of nitrogen on the deposition and structure of polycrystalline diamond films

• Autorzy: Benzhour K. , Rozpłoch F.

Warianty tytułu

PL

Wpływ azotu na wzrost i strukturę polikrystalicznych warstw diamentowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this study, thin polycrystalline diamond films were deposited on (100) Si substrate by HF-CVD using a mixture of hydrogen, propane-butane and nitrogen. During investigations the pressure, temperature of substrate and the gas flow of hydrogen and propane-butane were kept constant, only the gas flow of nitrogen was varied from 10 cm³/min to 40 cm³/min. Scanning electron microscopy analysis revealed that the addition of nitrogen to the gas phase influenced the growth rate and film structure. The occurrence of texture from a nitrogen containing gas phase depends critically on the deposition temperature and the gas phase activation. An increase of nitrogen concentration provokes an increase in non-diamond phase. The quality of these films was investigated with the use of the Raman spectroscopy.

PL

W niniejszej pracy, polikrystaliczne warstwy diamentowe były odkładane metodą gorącego włókna z fazy gazowej (HF-CVD) na monokrystalicznym podłożu krzemowym o orientacji powierzchni (100). Gazem roboczym była mieszanina wodoru, propanu-butanu i azotu. Całkowite ciśnienie, temperatura podłoża i przepływy gazów (wodór i propan-butan) były utrzymywane na stałym poziomie podczas wszystkich procesów odkładania. Jedynie przepływ gazu azotu był zmieniony od 10 cm³/min do 40 cm³/min. Badania morfologii uzyskiwanych warstw diamentowych za pomocą elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM) wykazały, że uzyskiwane warstwy są polikrystaliczne o orientacji zmieniającej się od (111) do (100) wraz ze wzrostem koncentracji azotu. Jakość warstw diamentowych badana była spektroskopią ramanowską. We wszystkich widmach Ramana widoczne były dwie typowe linie, pierwsza pochodząca od obszarów o fazie sp³ i druga pochodząca od obszarów o fazie sp² atomów węgla.

Słowa kluczowe

EN

nitrogen; diamond films; HF CVD; scanning electron microscopy; Raman spectroscopy

PL

azot; warstwy diamentowe; HF-CVD; elektronowy mikroskop skaningowy; spektroskopia ramanowska

• Wydawca: Wydawnictwo Górnicze Sp. z o.o.
• Czasopismo: Karbo
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 2
• Strony: 65--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Benzhour K.

• Nicolaus Copernicus University, Bygdoszcz

autor

Rozpłoch F.

• Nicolaus Copernicus University, Bygdoszcz

Bibliografia

• 1. Jin S., Moustakas T. D., Effect of nitrogen on the growth of diamond films. Appl. Phys. Lett., 1994, t. 65, s. 403.
• 2. Mort J., Machonkin M. A., Okumura K., Compensation effects in nitrogen‐doped diamond thin films. Appl. Phys. Lett., 1991, t. 59, s. 3148.
• 3. Catledge S. A., Vohra Y. K., Effect of nitrogen addition on the microstructure and mechanical properties of diamond films grown using high-methane concentrations. J. Appl. Phys., 1999, t. 86, s. 698.
• 4. Stolk R. L., van Herpen M. M. J. W., terMeulen J. J., Schermer J. J., Relation between gas phase CN radical distributions, nitrogen incorporation, and growth rate in flame deposition of diamond. J. Appl. Phys., 2000, t. 88, 3708.
• 5. Wild C., Kohl R., Herres N., Müller-Sebert W., Koidl P., Oriented CVD diamonds films: twin formation, structure and morphology. Diamond and Related Materials, 1994, t. 3, s. 373.
• 6. Bohr S., Haubner R., Lux B., Influence of nitrogen additions on hot-filament chemical vapor deposition of diamond. Appl. Phys Lett., 1996, t. 68, s.1075.
• 7. Sun B., Zhang X., Lin Z., Growth mechanism and the order of appearance of diamond (111) and (100) facets., Phys. Rev. B., 1993, t. 47, s. 9816.
• 8. Tsang R.S., May P.W., Ashfold M.N.R., Modelling of the gas phase chemistry during diamond CVD: the role of different hydrocarbon species. Diamond and Related Materials, 1999, t. 8, s. 242.
• 9. Tsang R.S., Rego C.A., May P.W., Ashfold M.N.R., Rosser K.N., Examination of the effects of nitrogen on the CVD diamond growth mechanism using in situ molecular beam mass spectrometry. Diamond and Related Materials, 1997, t. 6, s. 247.
• 10. Rozpłoch F., Fitzer E., Some remarks on Raman spectroscopy of carbon structures. High Temperatures-High Pressures, 1988, t. 20, s. 449.
• 11. Benzhour K., Patyk J., The influence of nitrogen on the deposition and structure of polycrystalline diamond films. Karbo, 2001, t. 11, s. 378.