金刚石材料无与伦比的优异性能已经引起了人们的广泛关注。近年来,出现了各种各样人工合成金刚石的方法。随着人们对低压CVD合成金刚石薄膜技术的深入研究,金刚石薄膜的质量有了很大的提高。然而,生长速率慢一直是低压CVD法制备金刚石薄膜存在的主要问题,影响了金刚石材料的广泛应用。 本文主要围绕“金刚石薄膜的高速生长”这一课题展开讨论,根据实验室已有条件,首先提出了应用直流等离子体喷射辅助HFCVD这一新式的复合方法来研究金刚石薄膜的高速生长工艺。通过深入研究直流等离子体喷射技术的原理,对原有的HFCVD设备作了改进,自行设计加工了直流等离子体喷射阵列。这一独创性设计将两种沉积金刚石薄膜方法的优点恰到好处地结合起来,构成了直流等离子体喷射辅助HFCVD快速生长金刚石薄膜的新方法。 文章重点研究了直流等离子体喷射辅助HFCVD条件下,金刚石薄膜的快速生长工艺。通过探讨直流辅助电压对生长速率的影响、直流辅助电压对成核的影响、直流辅助电压参数的优化以及此工艺下碳源浓度、衬底温度、反应室压强等关键参数对生长速率的影响等问题,获得了提高薄膜生长速率的优化工艺条件。实验结果表明:在保证金刚石薄膜质量的前提下,与传统HFCVD相比,直流等离子喷射辅助HFCVD法的确能大幅度地提高金刚石薄膜的生长速率。