穿透式電子顯微鏡分析

4.10(b)所示。 圖4.11是以平板狀物的擇區繞射圖形，以[011]為晶軸方向，

其中主要的點是由奈米平板物所產生，經過計算後為立方鑽石單晶晶體繞

圖4.9 奈米平板鑽石TEM明視野影像(低倍)

圖4.10 (a)奈米平板鑽石TEM明視野影像(高倍)，(b)3D示意圖

這張暗視野影像與圖4.10明視野影相對比為互補，這也象徵著此奈米平板物

圖4.11 圖4.10奈米平板鑽石在[011]晶軸下之擇區繞射圖(SAD)

圖4.12 在[011]晶軸下，對繞射點111所作的暗視野影像

圖4.13 HRTEM影像，其所觀察的範圍是奈米平板鑽石{111}邊緣位置，即圖 4.10白色環所圈的位置，左下角為快速富利葉轉換的SAD。

圖4.14 奈米平板鑽石TEM明視野影像

圖4.15奈米平板鑽石在[111]晶軸下之擇區繞射圖(SAD)

圖4.16 圈選202 繞射點所產生TEM暗視野影像

在這片TEM試片當中，相對來說，我們觀察到大部份的奈米平板鑽石 多為<011>軸向平板鑽石，只有偶爾才會發現軸向的<111>鑽石。 因此，可 以說大部份所形成的奈米平板狀鑽石大多為<011>軸向的結構。 MPCVD方法合成鑽石中，也有類似的探討，Angus et al曾經提出平板鑽石 的研究[ 5 ]，但是與我們的論文最大的不同在於其平板鑽石的尺寸是微米尺 寸(micrometer scale)，而我們的研究是奈米尺寸(nanometer scale)。最初的發 現是在透過微波電漿化學氣相沉積法時，發現在其它鑽石晶粒旁，散佈了

圖4.17 奈米平板鑽石側面TEM明視野影像

圖4.18 對應圖4.17的繞射圖形，軸向為[110]。

圖4.19是從鑽石111繞射點成像的暗視野影像。 從暗試野影像可以清楚的觀 察到大約是5 nm 厚度之雙晶薄層，且平形於平板表面。

少量六邊形的平板鑽石，如圖4.20，透過SEM的觀察發現，每片鑽石邊緣有 一凹槽(re-entrant groove)，如圖4.21。 而這些位置就是雙晶平面與邊緣相 交的位置。 他們證明說因為這些位置的能量較高，在沉積的時候異質原子 較會沉積在這些地方，之後以橫向的方式快速沉積，這就是平板結構形成 的原因。 我們分別將奈米平板鑽石邊緣兩邊影像放大，如圖4.22及4.23，

很明顯的兩邊的結構不相同。 根據擇區繞射圖形，我們分別將兩側邊緣 的各個面給定義標示出來(標於圖上)。 從圖中我們觀察到凹槽角落是由兩 個{100}的面包含雙晶所組成。 而這樣的溝槽與一般文獻上合成雙晶平板 鑽石並不相同，文獻上指出的所有的雙晶平板鑽石的所有的邊的面皆由 {111}面所組成[5-7]。 除了所觀察到的凹槽結構外，我們也可以觀察到在 脊狀 (ridge)結構，而這個結構是由{100} and {111}兩個面所組成，在圖中 黑色箭頭所示。 值得注意的是我們所成長的奈米平板狀鑽石側向結構是

圖4.20 J.C. Angus所發現的鑽石平板雙晶體[11]

圖4.21 每個平板鑽石邊緣可觀察到凹溝[11]

圖4.22 圖4.17高倍率下左邊邊緣情形，可觀察到許多不同方向的面

圖4.23 圖4.17高倍率下左邊邊緣表面情形

的文獻所推論的機制並不相同。 但是這種所組成的脊狀和溝槽結構卻可

米平板鑽石[ 9-10]，不管是在任何的條件或是基材上合成奈米平板鑽石，大 家共同的條件便是均在高於1000-1200 °C 高溫下 。

圖4.24 針對聚集物體(aggregate)區域的 TEM 明視野影相，左上角内圖 為針對箭頭所指處的奈米平板鑽石所產生的繞射圖形。

圖4.25 由鑽石 111 環狀繞射點所成像的暗視野影像。