On the growth mechanisms of nanocrystalline diamond films

Physica Status Solidi (A) Applications and Materials Science

Volumn 203, Issue 2, 2006, Pages 203-219

  Kulisch, Wilhelm ^a,b   Popov, Cyril ^a  

^a UNIVERSITY OF KASSEL   (Germany)

^b BULGARIAN ACADEMY OF SCIENCES   (Bulgaria)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIAS VOLTAGE; GROWTH MECHANISMS; MACROSCOPIC SCALE;

CARBON; CHEMICAL VAPOR DEPOSITION; COMPOSITION; CRYSTAL GROWTH; MORPHOLOGY; NANOSTRUCTURED MATERIALS; NUCLEATION;

DIAMOND FILMS;

EID: 32144464400     PISSN: 18626300     EISSN: 18626319     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/pssa.200521123     Document Type: Article

References (112)

1. D. M. Gruen, Annu. Rev. Mater. Sci. 29, 211 (1999).
2. D. M. Gruen, Mater. Res. Soc. Bull. 26, 771 (2001).
3. K. Okada, in: Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology, edited by H. S. Nalwa, Vol. 7 (American Science Publishers, Stevenson Ranch, Cal., 2004), p. 691.
4. J. C. Angus, A. Argoitia, R. Gat, Z. Li, M. Sunkara, L. Wang, and Y. Wang, Philos. Trans. R. Soc. Lond. A 342, 195 (1993).
5. J. E. Butler and R. L. Woodin, Philos. Trans. R. Soc. Lond. A 342, 209 (1993).
6. K. E. Spear and J. P. Dismukes (Eds.), Synthetic Diamond: Emerging CVD Science and Technology (John Wiley & Sons, New York, 1994).
7. J. Wilson and W. Kulisch (Eds.), Diamond Thin Films (Akademie Verlag, Berlin, 1996).
8. P. W. May, Philos. Trans. R. Soc. London A 358, 473 (2000).
9. P. Koidl and C.-P. Klages, Diam. Relat. Mater. 1, 1065 (1992).
10. S. P. Hong, H. Yoshikawa, K. Wazumi, and Y. Koga, Diam. Relat. Mater. 11, 887 (2002).
11. C. Popov, W. Kulisch, P. N. Gibson, G. Ceccone, and M. Jelinek, Diam. Relat. Mater. 13, 1371 (2004).
12. P. K. Bachmann and W. v. Enckevort, Diam. Relat. Mater. 1, 1021 (1992).
13. W. Kulisch, Deposition of Superhard Diamond-Like Materials, Springer Tracts on Modern Physics (Heidelberg Berlin, 1999).
14. H. Eto, Y. Tamou, Y. Ohsawa, and N. Kikuchi, Diam. Relat. Mater. 1, 373 (1992).
15. S. A. Catlegde and Y. K. Vohra, J. Appl. Phys. 84, 6469 (1998).
16. D. M. Bhusari, J. R. Yang, T. Y. Wang, K. H. Chen, S. T. Lin, and L. C. Chen, Mater. Lett. 36, 279 (1998).
17. D. Zhou, D. M. Gruen, L. C. Qin, T. G. McCauley, and A. R. Krauss, J. Appl. Phys. 84, 1981 (1998).
18. Y. F. Zhang, F. Zhang, Q. J. Gao, D. P. Yu, X. F. Peng, and Z. D. Lin, Chin. Phys. Lett. 18, 286 (2001).
19. T. Lin, G. Y. Yu, A. T. S. Wee, X. Y. Shen, and K. P. Loh, Appl. Phys. Lett. 77, 2692 (2000).
20. V. I. Konov, A. A. Smolin, V. G. Ralchenko, S. M. Pimenov, E. D. Obraztsova, E. N. Loubnin, S. M. Metev, and G. Sepold, Diam. Relat. Mater. 6, 159 (1997).
21. D. Zhou, T. G. McCauley, L. C. Qin, A. R. Krauss, and D. M. Gruen, J. Appl. Phys. 83, 540 (1998).
22. D. M. Gruen, S. Liu, A. R. Krauss, J. Luo, and X. Pan, Appl. Phys. Lett. 64, 1502 (1994).
23. K. Wu, E. G. Wang, Z. X. Cao, Z. L. Wang, and X. Jiang, J. Appl. Phys. 88, 2867 (2000).
24. D. Zhou, A. R. Krauss, L. C. Qin, T. G. McCauley, D. M. Gruen, T. D. Corrigan, R. P. H. Chang, and H. Gnaser, J. Appl. Phys. 82, 4546 (1997).
25. T. P. Ong and R. P. H. Chang, Appl. Phys. Lett. 55, 2063 (1989).
26. K. Okada, K. Kanda, S. Komatsu, and S. Matsumoto, J. Appl. Phys. 88, 1674 (2000).
27. K. Teii, H. Ito, M. Hori, T. Takeo, and T. Goto, J. Appl. Phys. 87, 4572 (2000).
28. D. M. Gruen, X. Pan, A. R. Krauss, S. Liu, J. Luo, and C. M. Foster, J. Vac. Sci. Technol. A 12, 1491 (1994).
29. N. Jiang, K. Sugimoto, K. Eguchi, T. Inaoka, Y. Shintani, H. Makita, A. Hatta, and A. Hiraki, J. Cryst. Growth 222, 591 (2001).
30. C. Z. Gu and X. Jiang, J. Appl. Phys. 88, 1788 (2000).
31. T. Sharda, M. Umeno, T. Soga, and T. Jimbo, J. Appl. Phys. 89, 4874 (2001).
32. S. Takeuchi, S. Oda, and M. Murakawa, Thin Solid Films 388/389, 238 (2001).
33. A. Hogmark, P. Hollman, A. Alahelisten, and P. Hedenquist, Wear 200, 225 (1996).
34. S. N. Kundu, M. Basu, A. B. Maity, S. Chaudhuri, and A. K. Pal, Mater. Lett. 31, 303 (1997).
35. S. N. Kundu, M. Basu, A. B. Maity, S. Chaudhuri, and A. K. Pal, Vacuum 48, 435 (1997).
36. G. Amaratunga, A. Putnis, K. Clay, and W. Milne, Appl. Phys. Lett. 55, 634 (1989).
37. G. A. J. Amaratunga, S. R. P. Silva, and D. R. McKenzie, J. Appl. Phys. 70, 5374 (1991).
38. S. Mitura, A. Mitura, P. Niedzielski, and P. Couvrat, Chaos Solitons Fractals 10, 2165 (1999).
39. M. Zarrabian, M. Fourches-Coulon, G. Turban, H. Marhic, and M. Lancin, Appl. Phys. Lett. 70, 2535 (1997).
40. S. Ravi, P. Silva, S. Xu, B. X. Tay, and W. Milne, Appl. Phys. Lett. 69, 491 (1996).
41. M. E. Kozlov, K. Yase, N. Minami, P. Fons, H.-A. Durand, A. N. Obraztsov, K. Nozaki, and M. Tokumoto, J. Phys. D 29, 929 (1996).
42. Z. Y. Chen, J. P. Zhao, T. Yano, T. Ooie, M. Yoneda, and J. Sakakibara, J. Cryst. Growth 226, 62 (2001).
43. M. Novotny, M. Jelinek, J. Bulir, J. Lancok, V. Vorlicek, and J. Bonarski, Appl. Phys. 79, 1267 (2004).
44. T. G. McCauley, D. M. Gruen, and A. R. Krauss, Appl. Phys. Lett. 73, 1646 (1998).
45. D. M. Gruen, C. Zuiker, A. R. Krauss, and X. Pan, J. Vac. Sci. Technol. A 13, 1628 (1995).
46. M. Sternberg, P. Zapol, L. A. Curtiss, T. Frauenheim, and D. M. Gruen, Phys. Rev. B 65, 045403 (2003).
47. M. Sternberg, P. Zapol, and L. A. Curtiss, Phys. Rev. B 68, 205330 (2003).
48. P. K. Bachmann, D. Leers, and H. Lydtin, Diam. Relat. Mater. 1, 12 (1991).
49. S. Yugo, T. Kanai, T. Kimura, and T. Muto, Appl. Phys. Lett. 58, 1036 (1991).
50. X. Jiang, R. Six, C.-P. Klages, R. Zachai, M. Hartweg, and H.-J. Füsser, Diam. Relat. Mater. 2, 407 (1992).
51. W. Kulisch, L. Ackermann, and B. Sobisch, phys. stat. sol. (a) 154, 155 (1996).
52. W. B. Yang, X. F. Lü, and Z. X. Cao, J. Appl. Phys. 91, 10068 (2002).
53. R. Erz, W. Dötter, K. Jung, and H. Ehrhardt, Diam. Relat. Mater. 2, 449 (1993).
54. L. C. Chen, K. H. Kichambare, J. J. Wu, J. R. Yang, and S. T. Lin, J. Appl. Phys. 89, 753 (2001).
55. C. Popov and W. Kulisch, in: Proceedings of the CVD XVI and EUROCVD-14 Conference (Pennington, N.J., 2003), p. 1079.
56. C. Popov, M. Novotny, M. Jelinek, S. Boycheva, V. Vorlicek, M. Trchova, and W. Kulisch, Thin Solid Films, in press - published online doi:10.1016/j.tsf.2005.08.109 (2005).
57. C. Popov, M. Jelinek, S. Boycheva, V. Vorlicek, and W. Kulisch, J. Metastable Nanocryst. Mater. 23, 31 (2005).
58. W. Kulisch, C. Popov, S. Boycheva, L. Buforn, G. Favaro, and N. Conte, Diam. Relat. Mater. 13, 1997 (2004).
59. C. Popov, W. Kulisch, S. Boycheva, K. Yamamoto, G. Ceccone, and Y. Koga, Diam. Relat. Mater. 13, 2071 (2004).
60. W. Kulisch, C. Popov, S. Boycheva, G. Beshkov, V. Vorlicek, P. N. Gibson, and G. Georgiev, Thin Solid Films 469/470, 99 (2004).
61. S. Boycheva, C. Popov, J. Bulir, A. Piegari, and W. Kulisch, Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructu-res 13(S1), 457 (2005).
62. C. Popov, W. Kulisch, and S. Boycheva, in: Proceedings of the 3rd International Conference on Nanosciences and Nanotechnology (NANO'04) (Vutium, Brno, 2004), p. 97.
63. W. Kulisch, C. Popov, S. Boycheva, M. Jelinek, P. N. Gibson, and V. Vorlicek, Surf. Coat. Technol., in press - published online doi:10.1016/j. surfcoat.2005.04.007 (2005).
64. C. Popov, W. Kulisch, M. Jelinek, A. Bock, and J. Strnad, Thin Solid Films 494, 92 (2006).
65. P. E. Pehrsson, F. G. Celii, and J. E. Butler, in: Diamond Films and Coatings, edited by R. F. Davis (Noyes, Park Rigde, NJ, 1993), chapter 4.
66. C. Popov and W. Kulisch, unpublished data (2004).
67. E. Givargizov, A. N. Stepanova, E. S. Mashkova, V. A. Malchonov, F. Shi, P. Hudek, and I. W. Rangelow, Microelectron. Eng. 41/42, 499 (1998).
68. B. Lux, R. Haubner, H. Holzer, and R. C. de Vries, Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 15, 263 (1997).
69. W. A. L. Lambrecht, C. H. Lee, B. Segall, J. C. Angus, Z. Li, and M. Sunkara, Nature 364, 607 (1993).
70. J. C. Angus, Z. Li, M. Sunkara, C. H. Lee, W. A. L. Lambrecht, and B. Segall, in: Proceedings of the Third International Symposium on Diamond Materials, edited by J. P. Dismukes, K. V. Ravi, K. E. Spear, B. Lux, and N. Setaka, Vol. 93 (Pennington, NJ, 1993), p. 128.
71. S. Iijima, Y. Aikawa, and K. Baba, Appl. Phys. Lett. 57, 2646 (1990).
72. C. J. Chen, L. Chang, T. S. Lin, and F. R. Chen, J. Mater. Res. 10, 3041 (1995).
73. D. Gruen, private communication, 2002.
74. D. M. Gruen, S. Liu, A. R. Krauss, J. Luo, and X. Pan, J. Appl. Phys. 75, 1758 (1994).
75. X. Jiang and C. J. Lia, Appl. Phys. Lett. 80, 2269 (2002).
76. C. Wild, P. Koidl, W. Müller-Sebert, H. Walcher, R. Kohl, N. Herres, R. Locher, R. Samlenski, and R. Brenn, Diam. Relat. Mater. 2, 158 (1993).
77. A. van der Drift, Philips Res. Rep. 22, 267 (1967).
78. J. Butler, Electrochem. Soc. Interface 12, 22 (2003).
79. E. Oesterschulze, C. Mihalcea, W. Scholz, D. Albert, B. Sobisch, and W. Kulisch, Appl. Phys. Lett. 70, 435 (1997).
80. R. Freudenstein and W. Kulisch, Thin Solid Films 420/421, 132 (2002).
81. S. Koizumi and T. Inuzuka, Jpn. J. Appl. Phys. 32, 3920 (1993).
82. L. Wang, P. Pirouz, A. Argoitia, J. S. Ma, and J. C. Angus, Appl. Phys. Lett. 63, 1336 (1993).
83. T. Tomikawa and S. Shikata, Jpn. J. Appl. Phys. 32, 3938 (1993).
84. W. Kulisch and C. Popov, paper submitted to Appl. Phys. A (2005).
85. R. Beckmann, PhD thesis, University of Kassel (1994).
86. E. Kondoh, T. Ohta, T. Mitomo, and K. Ohtsuka, Appl. Phys. Lett. 59, 488 (1991).
87. K. A. Snail and C. M. Marks, Appl. Phys. Lett. 60, 3135 (1992).
88. S. Hadenfeldt, PhD thesis, University of Hamburg (2004).
89. R. Beckmann, B. Sobisch, and W. Kulisch, Diam. Relat. Mater. 4, 256 (1995).
90. N. A. Prijaya, J. C. Angus, and P. K. Bachmann, Diam. Relat. Mater. 3, 129 (1993).
91. J. C. Angus and C. C. Hayman, Science 241, 913 (1988).
92. R. Messier, A. R. Badzian, T. Badzian, K. E. Spear, P. Bachmann, and R. Roy, Thin Solid Films 153, 1 (1987).
93. J. C. Angus, Y. Wang, and M. Sunkara, Annu. Rev. Mater. Sci. 21, 221 (1991).
94. E. Vietzke, V. Philipps, K. Flaskamp, P. Koidl, and C. Wild, Surf. Coat. Technol. 47, 156 (1991).
95. T. R. Anthony, Vacuum 41, 1356 (1990).
96. X. Jiang, W. J. Zhang, M. Paul, and C.-P. Klages, Appl. Phys. Lett. 68, 1927 (1996).
97. W. J. Zhang and X. Jiang, Appl. Phys. Lett. 68, 2195 (1996).
98. L. C. Nistor, J. van Landyut, V. G. Ralchenko, E. D. Obraztsova, and A. A. Smolin, Diam. Relat. Mater. 6, 1073 (1995).
99. W. A. Yarbrough, J. Vac. Sci. Technol. A 9, 1145 (1991).
100. P. K. Bachmann, H. J. Hagemann, H. Lade, D. Leers, D. U. Wiechert, H. Wilson, D. Fournier, and K. Plamann, Diam. Relat. Mater. 4, 820 (1995).
101. D. M. Gruen, A. R. Krauss, C. D. Zuiker, R. Csencsits, L. J. Terminello, J. A. Carlisle, I. Jiminez, D. G. J. Sutherland, D. K. Shuh, W. Tong, and F. J. Himpsel, Appl. Phys. Lett. 68, 1641 (1996).
102. C. Zuiker, A. R. Krauss, D. M. Gruen, X. Pan, J. C. Li, R. Csencsits, A. Erdemir, C. Bindal, and G. Fenske, Thin Solid Films 270, 154 (1995).
103. A. N. Goyette, Y. Matsuda, L. W. Anderson, and J. E. Lawler, J. Vac. Sci. Technol. A 16, 337 (1998).
104. A. N. Goyette, J. E. Lawler, L. W. Anderson, D. M. Gruen, T. G. McCauley, D. Zhou, and A. R. Krauss, J. Phys. D 31, 1975 (1998).
105. J. Coburn and M. Chen, J. Appl. Phys. 51, 3134 (1980).
106. R. E. Walkup, K. L. Saenger, and G. S. Selwyn, J. Chem. Phys. 84, 2668 (1986).
107. J. E. Greene, J. Vac. Sci. Technol. 15, 1718 (1978).
108. R. Beckmann, S. Reinke, M. Kuhr, W. Kulisch, and R. Kassing, Surf. Coat. Technol. 60, 506 (1993).
109. P. W. May, E. Crichton, E. Harvey, R. Sage, M. N. R. Ashfold, and J. N. Harvey, paper presented at the 9th International Conference on New Diamond Science and Technology (Tokyo, Japan, March 26-29, 2004).
110. P. W. May, private communication, 2004.
111. K. E. Spear and M. Frenklach, in: Synthetic Diamond: Emerging CVD Science and Technology, edited by K. Spear and J. Dismukes (John Wiley & Sons, 1994), chapter 8, p. 243.
112. M. Loh and M. Capelli, Diam. Relat. Mater. 2, 454 (1993).