diamond，diamond 的尺寸比較小，平均大小大約為 20 nm 左右。從圖 5-2 (a)可看到，一些圓錐物的頂端的 diamond 是無序的多晶 diamond，
尺寸只有數 nm 大小。圖 5-2 (b)是圖 5-2 (a)較高倍的 SEM 影像，從圖 中 可 發 現 也 有 大 量 的 圓 錐 物 頂 端 的 diamond 是 呈 菱 形 形 狀 的 單 晶 diamond。從圖中也可發現，diamond 只會在圓錐物頂端形成，不會在 基材底部或圓錐物的側邊生成。上述所得的結果經 TEM 輔助(圖 5-3) 觀察後得到證實，如後所述。
圖 5-2 (a) 試片經 5% CH4濃度和偏壓 1 min 的 SEM 影像，(b)是(a)的 放大圖。
5. 3. 2 圓錐物的 TEM 分析
接下來對圓錐物作橫截面的 TEM 分析，圖 5-3(a)為 TEM 的明場 影像，可發現有類似菱形形狀的 diamond 在圓錐物的頂部形成，和 SEM 所觀察的結果類似。圖 5-3(b)和(c)分別為圖 5-3(a)Region 1 和 2 的放大 圖，從這二張圖中可知，皆具有相同的形貌。圖 5-3(d)和(e)分別是圖 5-3(b)和(c)沿著 Si [011] 軸向的選區繞射圖(selected-area diffraction；
SAD)，可知圖 5-3(b)和(c)的結構也是相同的，都是由 Si cone、SiC 和 diamond 由下而上組合而成。而從 SAD 的觀察 diamond 的 facets 可能 {111}繞射點存在外，並沒發現其他多餘的隨意分佈的 diamond 繞射 點，因此研判此二圓錐物上面的 diamond 都是單晶的。有趣的是，從
圖 5-3 (a)圓錐物沉積在 Si(100)基材上的 HRTEM 橫截面明場圖，(b)和 (c)是分別為圖 5-3(a)Region 1 和 2 的放大圖，(d)和(e)分別是(b)和(c)沿 著 Si [011] 軸向的選區繞射圖(SAD)，顯示典型的 cubic SiC {111}(實 線)和 diamond {111}(虛線)。
{111} SiC {111} Diamond
{111} Diamond
{111} SiC
5. 3. 3 在頂端無 diamond 之圓錐物
圖 5-4 為圓錐物上無生成 diamond 例子的 HRTEM 影像。圖 5-4(a) 的 HRTEM 顯示，在此處只有 Si cone 生成，形成具(111) steps 的 Si 圓 錐測邊。從圖 5-4(b)的 lattice fringes 和 fast Fourier transform (FFT) pattern，可知有二個 SiC 晶體剛好分別磊晶在 Si cone 的二側，導致在 Si cone 頂端形成 V 型溝槽，同時也可觀測到，二側的 SiC 都具有{111}
的面。圖 5-4(c)為另一個核種上生成 SiC 例子，尺寸比圖 5-4(b)還大，
顯示是經過成長的 SiC，從圖 5-4(c)中可知在二個 SiC 晶體間形成一條 晶粒邊界，且二個 SiC 晶體是沒有任何方向性的關係，其位置如圖 5-4(c) 裡白色箭頭所指之位置。這晶粒邊界的 misorientation 可能是由平面缺 陷和差排所導致。而 V 型溝槽，也因此隨著 SiC 的成長，而隨之越變 越大。圖 5-4(d)為圖 5-4(c)核種和鄰近基材表面的交接處，可發現 SiC 只長在 Si cone 上，在基材表面不會生成。
(a)
(c)
(b)
圖 5-4 圓錐物上無生成 diamond 情形的 HRTEM 影像。(a) 只有 Si cone 生成，(b)生成 Si cone 和 SiC，在圖中插入的圖形為(b)的 FFT pattern，
顯示 SiC 磊晶在 Si cone，(c) 為另一個生成 Si cone 和 SiC 例子，尺寸 比(b)還大，顯示在 SiC 間形成晶粒邊界，(d)為圖(c)圓錐物和鄰近基材 表面的交接處，可發現 SiC 只長在 Si cone 上，在基材表面不會生成。
(d)
SiC
Si
Epoxy
5. 3. 4 圓錐物上生成單晶 diamond
圖 5-5(a)為圓錐物上生成單晶 diamond 的 HRTEM 影像，可知圓錐 物是由 Si cone、SiC 和 diamond 由下而上組合而成，而經 lattice fringes 的判斷，知道此處 diamond 是單晶的情形。圖 5-5(b)是圖 5-5(a)在黑色 箭頭附近區域的放大圖，此位置為 diamond 和 SiC 界面的區域。SiC{111}
和 diamond{111}的 lattice fringes 間距分別為 0.25 nm 和 0.206 nm 都可 很 清 楚 從 圖 中 觀 測 到 。 而 二 邊 的 SiC 晶 體 彼 此 間 似 乎 有 些 許 的 misoriented，和圖 5-4(c)觀測的結果是一樣的。圖 5-5(c)和(d)是分別從 圖 5-5(b)中白色框線的左邊和右邊擷取的 FFT patterns，經比較二圖 後，可知 diamond 和右邊的 SiC 晶體才有磊晶的關係。而稍加注意 diamond 和 SiC 晶體的位置，可知 diamond 是和 SiC 晶體上 V 型溝槽 的底部相接觸，因此我們得到一個推論，鑽石成核一開始是從 SiC 的 V 型溝槽的底部位置開始。這樣的結果，Lee 等人在先前也有提出類似 的說法[16]。對於這樣的情形，我們提出一個較合理的解釋，為 SiC 頂 端的 V 型溝槽會提供階梯(steps)的表面來輔助 diamond 成核，隨後磊 晶側向成長的單晶 diamond 會從沿著 SiC 表面的其中一邊開始生成。
圖 5-5 (a) 圓錐物上生成單晶 diamond 的 HRTEM 影像，(b)為圖(a)在黑 色箭頭附近區域的放大圖，(c)和(d)分別是從(b)中左邊和右邊白色框線 區域裡擷取的 FFT patterns，顯示 diamond 和 SiC 間有磊晶的關係。
5. 3. 5 圓錐物上生成多晶 diamond
圖 5-6(a)為圓錐物上生成多晶 diamond 的 HRTEM 影像，可知在此 的圓錐物也是由 Si cone、SiC 和 diamond 由下而上組合而成。圖 5-6(b) 是 從 圖 5-6(a)中 diamond 和 SiC 區 域 擷 取 的 FFT pattern， 可 看 到 diamond{111} reflections，顯示 diamond 在此確實是生成多晶的情形，
而從圖5-6(a)的 lattice fringes 可得知在此的多晶 diamond 是由四顆鑽石 組合而成。圖 5-6(c)是圖 5-6(a)在黑色箭頭附近區域的放大圖。SiC{111}
和 diamond{111}的 lattice fringes 間距分別為 0.25 nm 和 0.206 nm 都可 很從圖 5-6(c)量測到。仔細觀察 SiC 的 V 型溝槽底部和 diamond 間之 diamond lattice fringe，可發現在白色框線的區域 diamond 是呈現單晶 的 情 形 ， 而 這 單 晶 diamond 的{111}平面也和 SiC{111}平面平行(圖 5-6(d)為黃色框的 FFT 圖)，顯示此單晶 diamond 相對於 SiC 是具高方 向性的，且 diamond 一開始是從 SiC 的 V 型溝槽底部開始成核。這初 始單晶 diamond 的生成，有助於隨後 diamond 磊晶的成長。diamond 二次成核的情形應該是 SiC 的 V 型溝槽處表面不平整所造成，且會隨 著圓錐物尺寸的變大而變多。從以上結果可知，如欲成長具高方向性 的磊晶 diamond 時，最好在 diamond 初始成核為單晶 diamond 時即要 執行。因此本實驗條件使用 1 min 偏壓成核的時間尚須修正，其成核時 間應該需少於 1 min，以避免 diamond 產生二次成核。
圖 5-6 (a) 圓錐物上生成多晶 diamond 的 HRTEM 影像，(b)是從圖(a) 中 diamond 和 SiC 區域所擷取的 FFT pattern，(c)為圖(a)在黑色箭頭附 近區域的放大圖，顯示在 SiC 的 V 型溝槽的底部，只有單顆 diamond 生成。
上述在 SiC 頂端的 V 型溝槽底部會有鑽石開始成核的現象，在 Kawarada et at [17]所發表的 paper 中，也有看到相同的情形，他們是使 用 β-SiC 來成長鑽石，發現 β-SiC 經 BEN 的過程中，會先在表面形成 後一排排的 protrusions，鑽石會從 β-SiC protrusions 間的溝槽開始成核 (圖 5-7(a))，隨後沿著沿著溝槽成長。
圖 5-7 顯示 Volmer-Weber growth of diamond films on β-SiC(001)。(a) 鑽石成核在 β-SiC protrusions 間的溝槽裡(dark area)，(b)鑽石沿著溝槽 成長[17]。