研究目的
利用微波腔扰动系统展示氮掺杂纳米晶金刚石薄膜的非接触、无损电导率测量。
研究成果
该研究展示了一种非接触式探针，可用于快速、无损地评估氮掺杂纳米晶金刚石（NCD）薄膜的电导率。该技术无需破坏薄膜即可快速确定生长参数如何影响薄膜的整体电导率，具有极高价值。
研究不足
电导率的下限测量值由样品基底的微波介电特性决定。该技术仅适用于检测电导率远超基底的导电纳米晶金刚石薄膜。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用微波腔扰动系统进行非接触、无损的电导率测量。通过调节微波等离子体辅助化学气相沉积过程中CH4气体浓度来控制薄膜电导率。
2：样品选择与数据来源：
在n型Si(100)衬底上生长氮掺杂纳米晶金刚石薄膜。采用SEM、拉曼光谱、XPS和EELS对薄膜进行表征。
3：实验设备与材料清单：
MCP测量使用铝制矩形微波腔谐振器完成。薄膜在ASTeX 6500系列MPCVD反应器中生长。
4：实验流程与操作步骤：
将薄膜置于微波腔中，测量薄膜引起的扰动。通过退极化模型提取电导率。
5：数据分析方法：
通过分析频率和Q因子的变化来推断薄膜的电导率。
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FEI Quanta 200 FEG scanning electron microscope
Quanta 200 FEG
FEI
Used for characterizing the surface morphology and thicknesses of the NCD films.
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ASTeX 6500 series MPCVD reactor
6500
ASTeX
Used for growing nitrogen doped nano-crystalline diamond films.
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Horiba Jobin Yvon T64000 micro-Raman spectrometer
T64000
Horiba Jobin Yvon
Used for examining the crystalline quality and the bonding structure of the films.
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X-ray photoelectron spectroscopy
PHI 1600
PHI
Used for examining the bonding structure of the films.
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Core-loss electron energy loss spectroscopy
Gatan Enfina
Gatan
Used for examining the bonding structure of the films.
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