열필라멘트 CVD에서 전압 인가에 의한 다이아몬드의 핵생성 촉진

Abstract

열필라멘트 장치에서 다이아몬드의 핵생성을 촉진시키기 위하여 기판에 음의 전압을 인가한 후, 다이아몬드의 핵생성에 미치는 여러 변수, 특히 필라멘트 온도와 기판 온도의 영향에 관하여 연구하였다. 핵생성 밀도는, 기판 온도를 다이아몬드 핵생성의 임계 온도인 730℃ 근처로 유지한 조건에서, 필라멘트의 온도를 올릴수록 증가하였다. 필라멘트 온도 2300℃,기판 온도 750℃, 인가 전압 300V, 메탄 농도 20%의 조건에서 2시간 동안 처리하여, 최대 ∼2×10<SUP>9</SUP>/㎠의 핵생성 밀도를 얻을 수 있었다. 이 값은 다른 연구자들이 열필라멘트 장치에서 BEN 공정으로 얻은 최대 핵생성 밀도값과 유사하다. 한편, 같은 기판 온도에서도 실험 조건에 따라 핵생성 밀도가 1000배 이상 차이를 보였는데 이 결과는 이전의 결과와는 다른 것이다. 기판 온도가 800℃ 이상이 되면 누에 모양의 탄소 상이 반구형의 미세결정질 다이아몬드와 함께 증착되었는데, 그 양은 기판 온도가 증가할수록 많아졌다. 이 상을 라만 분석한 결과, 흑연 soot와 같은 스펙트럼을 나타내었고 다이아몬드 증착 조건에서는 식각되어 다이아몬드의 핵생성 밀도에는 영향을 미치지 않았다.