Crystalline Growth Properties of Diamond Thin Film Prepared by MPCVD

Boron doped conducting diamond thin films were grown on Si substrate by microwave plasma chemical vapor deposition from a gaseous feed of hydrogen, acetone/methanol and solid boron. The doping level of boron was ca. $10^2ppm\;(B/C)$. The Si substrate was tilted ca. $10^{\circ}$ to make Si substrate, which have different height and temperature. Experimental results showed that different crystalline of diamond thin films were made by different temperature of Si substrate. There appeared $3\~4$ steps of different crystalline morphology of diamond. To characterize the boron-doped diamond thin film, Raman spectroscopy was used for identification of crystallinity. To survey surface morphology, microscope was used. Grain size was changed gradually by different temperature due to different height. The Raman spectrum of film exhibited a sharp peak at $1334cm^{-1}$, which is characteristic of crystalline diamond. The lower position of diamond film position, the more non-diamond component peak appeared near $1550 cm^{-1}$.

Microwave plasma chemical vapor deposition을 이용하여 붕소가 도핑된 전도성 다이아몬드 박막을 제조하였다. 탄소원으로는 아세톤과 메탄올을 사용하였으며, 붕소원으로는 $B_2O_3$를 사용하고, 운반가스로는 수소를 사용하였다. 이때 붕소의 도핑농도는 약 $10^2ppm\;(B/C)$이였다. Si 기질 각 부분의 온도와 플라즈마에서의 거리를 다르게 하기 위해서 Si 기질을 배치함에 있어 약$10^{\circ}$를 기울여 다이아몬드 박막을 성장시켰다. 실험결과 모두 동일한 조건 이였으나 같은 Si 기질 위에 높이에 따른 온도구배가 형성되었으며, 그에 따라 다이아몬드의 결정 또한 각기 달랐다. 다이아몬드 박막에 나타난 결정형태의 분포는 약 $3\~4$부분으로 나뉘어 있었다 제조된 다이아몬드 박막의 특성을 확인하기 위해 Raman spectrum을 이용해 다이아몬드의 결정성을 확인하였고, 표면의 형태를 관찰하기 위해 현미경을 사용하였다. 입자의 크기는 각기 다른 Si기질의 높이에 의한 온도구배로 인하여, 기질의 높이에 따라 서서히 달라졌다. 다이아몬드 박막의 Raman spectrum측정결과 $1334cm^{-1}$에서 강한 peak가 발견되었으며, 이것은 결정성 다이아몬드의 일반적인 특성 이였다. Si 기질 중 낮은 곳에 위치한 부분의 Raman spectrum은 비다이아몬드의 peak인 $1550cm^{-1}$ 부근에서 넓게 peak가 상승된 것이 관찰되었다.