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第六章 結論
6.1 拉曼光譜量測
晶粒大小介於(15nm~1μm)的 CVD 鑽石薄膜以 514nm 的雷射 光進行拉曼光譜量測時,代表 SP2 碳原子結構所形成的 D-band
(~1350cm-1)及 G-band(1580cm-1)隨著晶粒越大強度越小,表示 當 成 長 的 鑽 石 晶 粒 越 大 時 , 位 於 表 面 或 晶 界 中 的 非 鑽 碳 (non-diamond carbon)比例就越少。位於 1150cm-1的 TPA 結構隨著 晶粒越小強度越大,與文獻中提到此種結構位於晶粒邊界(grain boundary)是互相吻合的。而以 325nm 的紫外光進行拉曼光譜量測 時,1332cm-1的結晶鑽石訊號比用可見光(514nm)量測更易於觀察 出,且此鑽石訊號也隨著晶粒變大而強度明顯增強,證實以紫外 光拉曼光譜來鑑定(characterization)CVD 鑽石膜中的結晶鑽石成 分是不錯的量測工具。
以不同氮摻雜的 UNCD 可見拉曼光譜,可以發現隨著氮氣摻 雜量增加,SP2 的結構也有微小的增加。這些微小的增加是因為 隨著氮氣的增加,對鑽石膜本身的晶形(morphology)改變,晶界 之間的寬度增大,使得 SP2結構也有增加的趨勢。
6.2 紅外線光譜量測
不同晶粒大小的紅外線光譜,在 15nm 及 1μm 分別有最多的 CHX位於 2800cm-1~3100cm-1吸收峰,這是因為 C-H 結構存在於 鑽石膜晶界 (grain boundary),晶粒越小晶界越多,以及摻雜
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(incorporate)入鑽石本體(bulk)之中,並且隨著成長時間越長,厚 度越厚所含的量就約多的原因。
而在 UNCD 的部分,未摻雜氮的樣品明顯比其他摻雜的樣品 具有較多的 CHx成分,推測這原因是由於氮摻雜進入晶界之中,
取代了原本 CHX的位置,而減少了其含量。
6.3 功函數量測
不同晶粒大小鑽石薄膜,在 15nm~1μm 的範圍內功函數變化 並不大,這是因為在「表面」皆含有許多 SP2碳結構成分,這些 成分決定了功函數的大小。而在經由酸化的表面處理之後去除了 表面的這些 SP2碳的成分,所以整體的功函數皆降低,而不同晶 粒之間有微小的差異主要由於於表面 CHx鍵結多寡導致。
UNCD 因為表面所有的 SP2碳成分極少,所以比起 NCD 及 MCD 有較高的功函數值。在酸化之後功函數整體降低,是因為 酸化過程改變了表面的鍵結。