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제안 방법
- Ni 기판에 증착된 soot층과 다이아몬드 층을 주사전자현미경, Raman spectroscopy# 이용하여 분석하였다. 증착된 시편의 증착상을 분석하기 위하여 micro-Raman scattering 분석을 하였다.
- 6 cm, 높이 62 cm의 스테인레스강 소재 반응기 상부에 원료가스 주입부가 있고 그 밑에 graphite 지지대가 있으며, graphite 지지대 중심에 기판이 위치하게 된다. 기판의 온도는 graphite 지지대 하부에 R-type 열전대를 접촉시켜 측정하였다.
- 즉 Ni 기판에서 다이아몬드 합성 전에 soo층이 형성되는 조건에서 기판 표면에 soot층을 형성시킨 후, soo층의 형성이 억제되는 조건에서 석출된 흑연을 식각과 함께 흡수시켜 기판 표면에 탄화층을 형성시켜 다이아몬드의 핵생성을 촉진시키고자 하였다. 두 번째 방법에서는 기판에 전압을 인가하여 다이아몬드의 핵생성을촉진시키는 bias enhanced nucleation(BEN) 법을 이용해 기판 표면의 탄화 과정을 거치지 않고 직접 Ni 기판에 다이아몬드 박막을 증착하고자 하였다.
- 반응 용기 내의 압력은 60 torr, 수소와 메탄가스의 유링은: 각각 4, 200 standard cubic centimeters per minute (seem)로 유지하였다. 기판 탄화 재료로 soot를 이용하는 2-step 실험에서는 기판의 온도를 81O~95O℃로 유지하고 10시간까지 증착하였다.
- 본 연구에서는 microwave plasma CVD법을 이용해다 결정 Ni에 다이아몬드 박막을 증착하기 위해 두 가지 다른 접근법을 택하였다. 첫 번째는 Ni 기판에서 쉽게 형성되는 soot층을 기판 탄화 재료로 이용하는 2-step 법이다.
- 첫 번째는 Ni 기판에서 쉽게 형성되는 soot층을 기판 탄화 재료로 이용하는 2-step 법이다. 즉 Ni 기판에서 다이아몬드 합성 전에 soo층이 형성되는 조건에서 기판 표면에 soot층을 형성시킨 후, soo층의 형성이 억제되는 조건에서 석출된 흑연을 식각과 함께 흡수시켜 기판 표면에 탄화층을 형성시켜 다이아몬드의 핵생성을 촉진시키고자 하였다. 두 번째 방법에서는 기판에 전압을 인가하여 다이아몬드의 핵생성을촉진시키는 bias enhanced nucleation(BEN) 법을 이용해 기판 표면의 탄화 과정을 거치지 않고 직접 Ni 기판에 다이아몬드 박막을 증착하고자 하였다.
- 증착된 시편의 증착상을 분석하기 위하여 micro-Raman scattering 분석을 하였다. Raman 분석에 사용된 laser의 광원은 Ar ion laser로 파장은 514 nm이다.
대상 데이터
- 증착된 시편의 증착상을 분석하기 위하여 micro-Raman scattering 분석을 하였다. Raman 분석에 사용된 laser의 광원은 Ar ion laser로 파장은 514 nm이다. 측정영역은 wave number의 범위가 1200~1700 cn「로 2 cm-1 간격으로 분석하였으며 시편에 조사된 laser beam의 지름은 2 μm이었다.
- 기판은 넓이가 lOXIOmn?이고 두께가 약 5 mm이며 순도 99.9%인 Ni 다결정 박판을 人]용하였다. 기판 표면은 SiC 사포 1200번까지 연마한 후, 알루미나 연마제 3 gm 입도까지 미세연마하고, 알코올과 아세톤으로 각각 5분간 초음파 세척하였다.
이론/모형
- Ni 기판에 저온에서 soot층을 형성시킨 후 soot 층의 형성이 억제되는 고온으로 증착 조건을 변화시키는 2- step법을 통해 다이아몬드를 합성할 수 있었다. 810℃에서 1시간 증착하여 기판에 soot층을 형성시킨 후 925℃ 에서 5시간 증착했을 때 soot 층은 없어지고 양질의 다이아몬드가 합성되었다.
- 실험은 일반적인 microwave plasma CVD 시스템에서 진행되었다. 본 연구에서 사용한 장치의 개략도를 Fig.
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