通过液相微波等离子体CVD法高速合成高硼掺杂金刚石薄膜

摘要： 液态微波等离子体化学气相沉积（IL-MPCVD）工艺可实现醇类混合物中金刚石的快速生长。本研究首次报道了通过醇类与三氧化二硼（B?O?）混合物的IL-MPCVD工艺合成多晶掺硼金刚石（BDD）。我们同时实现了高生长速率（最高达287微米/小时）和高硼浓度（最高达7×1021 cm?3）。通过研究生长机制发现，B?O?在醇中溶解生成的水是BDD快速生长的关键因素。即使保持相同的碳氢氧比例，添加水也会导致金刚石生长速率和成核密度急剧下降。水具有强刻蚀效应，促使金刚石在富碳条件下生长。结果表明，在IL-MPCVD工艺中影响金刚石生长的不仅是碳氢氧组成比，实际使用的物质也至关重要。最后我们将生长的BDD薄膜作为金刚石电极进行评估：尽管生长速率很高，但IL-MPCVD生长的BDD在1 mM K?[Fe(CN)?]溶液中展现出与传统CVD工艺相当的3.2V电位窗口和85mV峰间距等电化学特性。凭借高生长速率优势，IL-MPCVD是合成BDD的有效技术。