試片之觀察與分析方法

3.4.1 掃描式電子顯微鏡（scanning electron microscopy, SEM）

掃描式電子顯微鏡是利用電子槍施加一加速電壓產生電子束，經電磁 透鏡進行聚焦的動作，最後利用電磁線圈控制電子束掃描欲觀察的區域，

產生二次電子後由偵測器接收後產生影像。電子束撞擊材料表面會產生二 次電子及背向散射電子，藉由偵測器偵測訊號強弱以獲得物質表面形貌的 影像。本實驗使用交通大學材料所JEOL JSM-6500F、國家毫微米元件實驗 室的 Hitachi S4000 場發射電子顯微鏡及清華大學工科所 JEOLJSM-6330F 場發射電子顯微鏡來觀察鑽石薄膜表面的形貌。利用掃描式電子顯微鏡除

可觀察鑽石的表面形態，如鑽石晶粒晶形、成核密度、晶粒大小及膜厚等 相關的訊息。

3.4.2 X 光繞射分析儀（X-ray diffractometer, XRD）

X 光繞射儀屬於晶體結構的分析儀器，其原理是以特定波長之 X 光源 Powder Diffraction Standards，JCPDS）所建立的繞射檔案資料庫（powders diffraction file, PDF）進行比對，則可得知材料成分與結構。

3.4.3 拉曼光譜儀 band)、1580-1600cm^-1(G band)、1360-1590cm^-1(非晶質碳)及 1530cm^-1(類鑽

石非晶質碳)。

3.4.4 穿透式電子顯微鏡（Transmission Electron Microscopy, TEM)

穿透式電子顯微鏡是利用高能量電子束穿透材料，而電子束會與試片產生 作用(彈性散射與非彈性散射)。藉由一些電磁透鏡的組合，聚焦透鏡、物鏡 透鏡、中間鏡及投影鏡將與試片作用後電子束進行聚焦及放大的動作而產 生影像。藉由電子顯微鏡可以觀察材料的內部結構與組成的訊息。本實驗 利用電子顯微鏡觀察鑽石的晶體結構，晶體形貌、晶體與基材的界面關係 及晶體與基材的方位關係等。主要使用交通大學大貴重儀器中心 Philips Tecnai 20、清華大學工科所 JEOL 2010F TEM、國家毫微米實驗室 JEOL 2010F TEM 及茂德科技股份有限公司的 JEOL JEM-2500SE TEM 進行試片 的分析及觀察。

3.4.5 能量散佈光譜儀（Energy dispersive spectrometer，EDS）

能量散佈光譜儀是利用電子束與試片作用時會產生特徵波長 X 光，產生的 X 光由偵測器接收，偵測器內有一矽(鋰)的半導體晶體，當其接受 X 光能量

（光子），晶體會受激發而產生電子與電洞對，藉由外部電壓使得電子與電 洞移動產生脈衝，最後經由多頻道分析器（multichannel analyzer, MCA）計 數。不同的元素具有不同的特徵波長 X 光能量，藉此可以判斷試片中所含 的元素的成分及含量，是相當便捷的成方分析工具。我們主要使用交通大 學大貴重儀器中心Philips Tecnai 20、清華大學工科所 JEOL 2010F TEM、國 家毫微米實驗室 JEOL 2010F TEM 及茂德科技股份有限公司的 JEOL JEM-2500SE TEM 的能量散佈光譜儀（energy dispersive spectrometer，

EDS），進行特定區域的組成成分的定性分析。

3.4.6 電子能量損失能譜儀( Electron Energy Loss Spectropy)

電子束與試片作用時，會有一連串的能量損失，藉由電磁稜鏡可將不 同能量損失的電子區分出來，進而得知樣品的成分、化學鍵結及電子結構 等 ， 此 種 損 失 能 譜 稱 之 為 電 子 能 量 損 失 能 譜(Electron Energy Loss Spectrum；EELS) ，而一般能譜中一能量的損失大小可分成三個區域，分 別為零損失峰、電漿子能損及核損失區域，而電子能量損失能譜儀搭配能 量過濾器可擷取元素分布影像(Element mapping)。