Role of the plasma composition at the surface on diamond growth

Abstract
The predominant role of hydrogen atoms and CH₃ radicals in diamond growth mechanism in moderate pressure reactors is now generally accepted. Measuring the densities of these species at the growing diamond surface, as a function of the deposition parameters is essential for predicting growth rate, film morphology and quality. Since experimental measurments of CH₃ radicals are difficult, we have chosen to develop model able to run in H₂ + CH₄ plasma. This model predicts plasma and surface composition as well as growth rate. It is partially validate with experimental measurements of H-atoms and growth rates.

Résumé
Le rôle important joué par les atomes d'hydrogène H et par le radical méthyle CH₃ dans la croissance du diamant est largement admise. La connaissance des concentrations de ces espèces au voisinage de la surface de diamant en cours de croissance et la corrélation de ces mesures aux conditions du procédé paraît donc capitale pour contrôler de la vitesse de croissance, la texture et la qualité des films. Puisque la mesure des radicaux CH₃ n'est pas facile, nous avons choisi de développer un modèle capable de calculer un plasma H₂ + CH₄ ainsi que la vitesse de croissance. Le modèle est partiellement validé d'une part grâce à la mesure de la concentration d'hydrogène atomique et d'autre part grâce aux mesures des vitesses de croissance.