热丝CVD金刚石薄膜沉积：等离子体发射光谱分析

"热丝CVD沉积金刚石薄膜过程中的发射光谱研究" 本文详细探讨了在热丝化学气相沉积（HFCVD）过程中，利用甲烷/H2/Ar和丙酮/H2/Ar两种碳源制备金刚石薄膜时的等离子体发射光谱（OES）特征。发射光谱是一种广泛用于等离子体过程检测和诊断的技术，它能够揭示等离子体内部的化学反应和物理变化。 在实验中，研究团队对两种碳源下的等离子体进行了原位在线测量，以理解不同碳源如何影响金刚石薄膜的沉积过程。结果显示，尽管两种碳源下的主要基团种类大致相同，但它们的光谱特性有显著差异。在丙酮/H2/Ar体系中，CH谱线表现得最为尖锐，而且未观察到H2谱线，这表明在该体系中H2可能被快速消耗或者与其他组分反应。随着气压的增加，Ha谱线强度下降，而其他基团的强度在约3.5 kPa时达到峰值。相比之下，CH4/H2/Ar体系中，Ha谱线的强度最大，且能观察到H2谱线的存在，显示出不同的反应机制。 此外，Ar基团的谱峰位置在两种碳源中也有所不同，丙酮体系中出现在433.36 nm，而在CH4体系中则出现在794.8 nm。这种差异可能与Ar在不同碳源中的作用以及它与CH或H2的相互作用有关，进一步说明了碳源选择对等离子体性质及沉积过程的影响。 这项工作对于理解热丝CVD沉积金刚石薄膜的过程具有重要意义，因为等离子体的性质直接影响到薄膜的质量和性能。通过对等离子体的精细控制，可以优化沉积条件，从而获得更理想的金刚石薄膜，应用于各种高科技领域，如半导体器件、光学涂层和机械工具等。 关键词：薄膜；热丝化学气相沉积；金刚石薄膜；丙酮/氢气/氩气等离子体；发射光谱 中图分类号：O536 文献识别码：A doi:10.3788/LOP52.103003 这项研究不仅增加了我们对热丝CVD过程的深入理解，也为未来改进金刚石薄膜的合成工艺提供了理论依据和实验参考。通过细致的光谱分析，科研人员可以更精确地调整反应参数，实现对金刚石薄膜特性的调控，推动相关技术的发展。