Investigation of the interface between diamond film and silicon substrate using transmission electron microscopy

투과 전자 현미경을 이용한 다이아몬드 박막과 실리콘 기판의 계면 연구

Diamond film was deposited on Si substrate by using microwave plasma-enhanced chemical vapor deposition (MPECVD) system. After thinning the cross section between diamond film and Si substrate by ion milling method, we investigated its interface via transmission electron microscopy We could observe that the diamond film was grown either directly on Si substrate or via the interlayer between diamond film and Si substrate. Thickness of the interlayer was varied along the cross section. The interlayer might mainly composed of Sic andlor amorphous carbon. We could observe the well-developed electron diffraction pattern of both Si and diamond around the interface. Based on this result, we can conjecture the initial growth behavior of diamond film on Si substrate.

다이아몬드 박막을 마이크로웨이브 플라즈마 방법을 이용하여 실리콘 기판위에 증착하였다. 증착된 다이아몬드 박막과 실리콘 기판의 단면을 이온 밀링 방법으로 식각한후, 경계면을 투과 전자 현미경으로 분석하였다. 다이아몬드 박막은 실리콘 기판위에 직접 성장되거나 또는 중간층이 형성된후 성장됨을 알 수 있었다. 중간층의 구성은 주로 Sic 또는 무정형 탄소로 이루어졌으며 중간층의 두께는 경계면을 따라 다르게 변하였다. 전자 회절 패턴으로부터, 경계면 주위에 잘 발달된 실리콘 기판과 다이아몬드의 결정면들이 서로 적합하게 성장되었고 있음을 알 수 있었다. 이 결과들로부터 실리콘 기판위에 성장되는 다이아몬드 박막의 초기 성장 형태를 추론할 수 있었다.