為了精確控制薄膜生長(zhǎng)速率，缺陷合并，以及在二維/非二維基底上沉積生 長(zhǎng)的薄膜結(jié)構(gòu)與形貌，必須需要詳細(xì)了解薄膜生長(zhǎng)表面發(fā)生的物理化學(xué)過(guò)程，尤 其是均一性，相對(duì)濃度和關(guān)鍵化學(xué)基團(tuán)的空間分布，以及基底變化和等離子體溫 度。

光發(fā)射光譜（OES）能夠?qū)Φ入x子體進(jìn)行非接觸式的檢測(cè)，檢測(cè)對(duì)象來(lái)自于 等離子體發(fā)射光。由于激發(fā)的等離子體基團(tuán)復(fù)合時(shí)產(chǎn)生的發(fā)射光強(qiáng)度與他們的空 間密度成正比，并且與電子能分布函相關(guān)，因此等離子體光發(fā)射譜是進(jìn)行成分檢 測(cè)的有效工具，通過(guò)監(jiān)測(cè)元素特有譜線的存在與否實(shí)現(xiàn)。

本文通過(guò)對(duì)碳薄膜等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)過(guò)程的光發(fā)射譜的研究，提 供了等離子不同區(qū)域氣相基團(tuán)濃度的空間掃描圖和電子溫度，并且為優(yōu)化薄膜沉 積參數(shù)和解釋不同性質(zhì)碳材料的形成機(jī)制提供了理論依據(jù)。

實(shí)驗(yàn)中碳沉積過(guò)程在直流放電 PECVD 系統(tǒng)中進(jìn)行，CCD 相機(jī)和光度高溫計(jì) 分別用于原位等離子體觀測(cè)和基底溫度監(jiān)測(cè)，光發(fā)射譜由 HR4000-UV-NIR

（Oceanoptics）光譜儀采集，實(shí)驗(yàn)裝置如圖 1 所示。

圖 1  與 PECVD 沉積腔體相連的光發(fā)射譜檢測(cè)裝置示意圖.

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖 2  所示為 H2-甲烷（3.7%）混合氣體中測(cè)得等離子體發(fā)射光譜，C2  峰-516.5nm，Ha 和 Hb 峰分別位于 656nm 和 486nm。在菱形結(jié)構(gòu)和多壁碳納米管（MWCNT）形成階段，各種基團(tuán)濃度發(fā)生改變，并且觀測(cè)到等離子體的電子溫 度改變達(dá)到極大值，這一結(jié)論可以解釋在納米鉆石和納米石墨 CVD 薄膜中形成 充分石墨化的針狀結(jié)構(gòu)的原因。

圖 2 H2-甲烷（3.7%）混合氣體中測(cè)得等離子體發(fā)射光譜.

  圖 3 a)  納米金剛石和 b)  多壁碳納米管沉積過(guò)程，C2 基團(tuán)光譜線發(fā)射強(qiáng)度的空間分布.