마이크로웨이브 화학증착법에 의한 다이아몬드 박막의 미세구조오 미세결함 = Microstructure and Microdefects of Diamond Thin Films Deposited by MPECVD

국문 초록 (Abstract)

MPECVD법을 이용하여 다이아몬드 박막을 p형 Si(100)기판 위에 증착하였다. 증착하기에 앞서, 핵생성 밀도를 향상시키기 위하여 40-$60\mu$m 크기의 다이아몬드 분말을 사용하여 6분간 초음파 전처리를 행하였다. 이런 전처리 과정 후, 다이아몬드 박막을 $^900{\circ}C$, 40Torr, 1000W microwave power에서 ${CH}_{4}$와 ${H}_{2}$사용하여 증착하였다. 이렇게 형성된 다이아몬드 박막의 순수도는 Raman spectroscopy로 측정하였으며 박막의 표면은 SEM으로 , 그리고 미세구조와 미세결함은 TEM으로 조사하였다. 반응기체 중 CH4의 농도가 증가함에 따라 다이아몬드의 정형적인 Raman peak와 더불어 다이아몬드가 아닌 제 2상의 peak가 증가하였다. SEM에 의한 박막의 표면은 ${CH}_{4}$가 증가함에 따라 박막의 표면이 뚜렷한 결정형상에서 cauliflower 형태로 변화하였다. 다이아몬드 박막의 결함밀도는 ${CH}_{4}$농도가 증가함에 따라 증가하였으며 결함 중 대부분은 {111}twin이였다. 그리고 MTP(Mulitply Twinned Particle)는 5개의 (111)면으로 형성된 결정으로, 5개의 (111)면은 각각에 대해서 Twin되어 있으며 five-fold symmetry를 나타내었다. 계면에서는 다이아몬드내의 결함들이 핵생성 site를 함유한 작은 지역에서부터 V형재로 퍼져 나갔다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Diamond thin films were deposited on p-type (100) Si wafers using MPECVD. Prior to deposition, ultrasonic striking was done to improve density of nucleation sites with dimond powder of 40~$60\mu$m size. Then diamond thin films were deposited at $^900{\circ}C$, 40Torr and 1000W microwave power using ${CH}_{4}$ and ${H}_{2}$ gases. The purity, the morphology and the microstructur'e and microdefects of diamond thin films were characterized by Raman spectroscopy, SEM and TEM, repectively. In Raman spectroscopy the peaks of non-diamond phase increased as ${CH}_{4}$, concentration increased. In SEM, the morphology of diamond thin films varied from crystalline to cauliflower as ${CH}_{4}$, concentration increased. As ${CH}_{4}$ con centration increased, the density of defects increased, with most defects being {III} twin. ${MTP}_{5}$, were formed with five (II]) planes. As these (Ill) Planes were twinned, ${MTP}_{5}$, represented five-fold symmetry. ]n the interfaces, defects in diamond thin films fanned out from small regions implying nucleation sites.