周文龙，张 铭，宋雪梅，严 辉

(北京工业大学 材料科学与工程学院，北京100124)

金刚石薄膜在微电子学、光学、微观结构的电子材料等方面有着很好的潜在应用价值，随着化学气相沉积技术的日益发展，采用各种不同的化学气相沉积方法沉积金刚石薄膜得到广泛的研究。然而，由于金刚石薄膜的表面粗糙度较大，单晶金刚石薄膜制造困难等，因此，金刚石薄膜没有得到大规模的应用。纳米金刚石薄膜因其具有比微米金刚石薄膜更小的表面粗糙度，更高的硬度、耐磨性、热导率、光透过滤、电子发射效率以及更低的摩擦因数，优良的化学稳定性而吸引了研究者的广泛关注[1-5]。随着电子信息化的发展，显示器件变得越来越重要。纳米金刚石薄膜具有负的电子亲和势和较低的功函数[6-7]，可以应用于场发射冷阴极而得到广泛的研究，对其场发射性能的研究成为热点问题。本文作者以CH4和H2为反应气源，采用等离子体增强化学气相沉积的方法在大面积Si衬底上制备了厚度超过十微米的纳米金刚石薄膜，用X射线衍射仪、拉曼光谱、扫描电镜、原子力显微镜和场发射测试仪对薄膜的组成结构及性能进行了表征与测试。

1 实验

1.1 样品制备

本试验中样品采用等离子体增强化学气相沉积方法制备，制备纳米金刚石(Nanocrystallinediamond,NCD)薄膜所采用的工艺参数如表1所列。制备薄膜样品所使用的衬底是直径为10cm的低掺杂n型(100)硅片，在沉积薄膜之前，硅衬底在含有几个纳米尺寸级别的金刚石颗粒丙酮溶液中超声处理1h，然后用去离子水超声冲洗干净。……