林 晨，李义锋，张锦文

(1. 北京大学 微电子学研究院，微米/纳米加工技术国家级重点实验室，北京 100871；2. 河北省激光研究所，石家庄 050081)

0 引 言

纳米金刚石薄膜(nanocrystalline diamond，简称NCD)保留了单晶金刚石的多种优异特性[1]，可以通过掺杂来改变其导电特性[2]以及通过表面修饰调节其亲疏水性[3]和选择透过性[4]等多种性质，并且可以沉积在多种异质衬底上。因此，纳米金刚石薄膜被广泛研究并应用于耐磨镀层材料[5]、多孔电化学电极[6]、超级电容[7]以及生物传感器[8]等领域。1990年，W. Yarbrough等首次通过微波等离子体化学气相沉积法(microwave plasma chemical vapor deposition, 简称MPCVD)成功制备出了纳米金刚石薄膜[9]。自此，基于化学气相沉积发展出了一系列的纳米金刚石薄膜生长方法。除了MPCVD外，还有射频化学气相沉积法(RFCVD)、热丝化学气相沉积法(HFCVD)和直流电弧化学气相沉积法(DCCVD)等。其中，以MPCVD和HFCVD两种方法最为成熟和常用。

为了得到纳米金刚石薄膜，生长时需要更高的成核密度和二次成核速率。因此，MPCVD生长纳米金刚石薄膜的研究主要集中在两个方面。一方面，探索不同的衬底预处理方法以提高成核密度，例如机械刮擦、离子轰击、含碳中间层和晶种等。另一方面，优化生长条件以提高二次成核速率和生长速率，主要包括温度、碳源气体种类、碳源气体与氢气浓度比、气压、微波功率以及其他辅助气体的加入。可以看出，MPCVD技术可调参数多，利于控制纳米金刚石薄膜的类型、质量和厚度。另外，MPCVD可以在众多异质衬底上外延生长纳米金刚石薄膜，常见衬底材料主要包括硅、钛、二氧化钛和不锈钢等。……