MICROWAVE PLASMA ASSISTED CHEMICAL VAPOR DEPOSITION OF DIAMOND

Abstract

Des cristaux et des couches polycristallines de diamant ont été déposés à partir de mélanges CH4/H2 par CVD assistée par plasma microonde. On a fait varier la concentration initiale en méthane, la pression, le flux total et la puissance microonde dans de larges domaines. La morphologie des dépôts a été étudiée par Microscopie Optique et à Balayage et la structure par Diffraction des Rayons X et Spectroscopie Raman. Les morphologies qui varient, en fonction des conditions expérimentales, depuis des dépôts sphérulitiques microcristallins jusqu'à des dépôts à facettes avec différentes orientations, sont corrélées à la qualité de la structure cristalline. La discussion du processus global de dépôt est basée sur l'examen des étapes successives de nucléation et de croissance. On propose, comme paramètre important qui contrôle ces deux étapes, le rapport entre les concentrations en neutres hydrocarbonés et en atomes d'hydrogène à l'interface gaz-solide. Couplées à la température de surface, les variations de ces concentrations permettent de représenter l'influence de tous les paramètres expérimentaux et sont ensuite corrélées à la qualité cristalline des dépôts et aux différentes morphologies. Etant donné que différentes combinaisons des paramètres expérimentaux peuvent conduire à des conditions de dépôt similaires à l'interface gaz-solide, ceci permet d'expliquer certains désaccords entre des résultats de la littérature et de déduire des caractéristiques générales importantes pour le dépôt du diamant.