感应耦合等离子体源制备硬质类金刚石膜的研究

采用感应耦合等离子体源(ICPS)成功地实现化学气相沉积硬质类金刚石(DLC)膜,并考察了基片负偏压对类金刚石膜沉积过程和薄膜性质的影响。薄膜的微观形貌、显微硬度、沉积速率以及结构成分分析表明感应耦合等离子体源适于制备硬质类金刚石膜,并且在相对较低的基片负偏压条件就可以获得高硬度的类金刚石膜。基片负偏压对类金刚石膜化学气相沉积过程和薄膜性质都有显著影响。     

ICPECVD类金刚石膜沉积过程的发射光谱诊断研究

利用发射光谱(Optical emission spectroscopy,OES)对感应耦合等离子体增强化学气相沉积(Inductivelycoupled plasma enhance chemical vapor d印osition,ICPECVD)类金刚石(Diamondlike carbon,DLC)膜过程中的各种基团进行分析,并对不同条件下薄膜沉积速率以及薄膜显微硬度进行测试.分析结果发现,感应耦合等离子体源激发甲烷等离子体中存在比较突出的碳氢离子成分,从而促进形成高硬度的DLC膜.而且射频功率、沉积气压等沉积参数的变化对DLC薄膜沉积过程的中性基团、离子基团以及原子氢等成分都有着明显影响,从而最终影响薄膜沉积过程及薄膜性质.     

核辐射探测器金刚石膜制备技术研究

根据核辐射探测器的要求,研究了不同处理方式下的基片对金刚石膜质量的影响以及气源中不同甲烷浓度对金刚石膜质量的影响。采用微波等离子体化学气相沉积法在Si(100)基片上制备出了金刚石薄膜,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射和激光Raman光谱分别对金刚石膜的表面及截面形貌、晶体取向和纯度进行分析。实验结果表明:用金刚石粉研磨基片有利于金刚石膜沉积;甲烷浓度过高或过低都不利于制备高质量的金刚石膜;当CH4/H2为1.4/400时制备的金刚石薄膜(111)晶面择优取向最好。根据研究所获得的对金刚石薄膜质量影响规律,制备了达到辐射探测器质量要求的金刚石膜。     

脉冲负偏压对沉积类金刚石薄膜结构和摩擦性能的影响

在不同的基台脉冲负偏压下,利用微波-ECR等离子体化学气相沉积技术在单晶硅表面制备了类金刚石薄膜,利用傅立叶变换红外吸收光谱和原子力显微镜对薄膜的结构和形貌进行了表征,最后对薄膜的摩擦系数进行了测试.结果表明:制备的薄膜具有典型的含H类金刚石结构特征,薄膜致密均匀,表面粗糙度很小.随着负偏压的增大,红外光谱中2800-3000 cm-1波段的C-H伸缩振动吸收峰的强度先升高后降低,并在负偏压为200 V时达到最大;薄膜的摩擦系数而是先降低再升高,在负偏压为200 V时达到最小.     

微波ECR等离子体物理汽相沉积研究和应用(英文)

研究了用微波电子回旋共振(ECR)技术蒸发镀Ti膜、Cu膜。沉积速率达50.0nm/min左右,基片温度50～150℃。获得了附着力强的非晶态膜层。进行了ECR溅射镀膜,采用较高的等离子体密度、电离度及负的基片电位,制作了YBaCuO超导薄膜。该膜层致密、呈非晶态、膜厚1.0μm,沉积速率达10.0nm/min。结果表明,ECR等离子体沉淀技术是能够在低压下产生高密度、高电离度的等离子体,这种等离子体是薄膜沉积工艺和表面处理技术中最合适的等离子体源。     

微波ECR等离子体物理汽相沉积研究和应用

研究了用微波电子回旋共振(ECR)技术蒸发镀Ti膜、Cu膜。沉积速率达50.0nm/min左右,基片温度50～150℃。获得了附着力强的非晶态模层,进行了ECR溅射镀膜。采用较高的等离子体密度、电离度及负的基片电位,制作了Y-Ba-Cu-O超导薄膜。该膜层致密,呈非晶态,膜厚1.0μm,沉积速率达10.0nm/min。结果表明,ECR等离子体沉淀技术是能够在低压下产生高密度、高电离度的等离子体,这种等离子体是薄膜沉积工艺和表面处理技术中最合适的等离子体源。     

用于金刚石沉积的一种简单微波等离子体源

我们描述一各上简单的为等离子体辅助化学气相沉积金刚石薄膜而建造的微波等离子体源。用700W 民用微波炉磁控管，把微波功率输进一个用水冷却的圆柱形不锈钢真空容器中。把放进容器中的甲烷／氢气混合气，通过微波激发来产生一个界面清晰、不与容器壁发生相互作用 的等离子体球。它在容器中的位置，可以通过轴向电场分布的冷腔计算来预测。该容器有几个不改变共振条件的诊断口。金刚石沉积在各种基片上。其片位于等离子体球下而在石墨盖顶的石英支架上。本文介绍和讨论了某些结果。     

等离子体辅助化学气相沉积的新技术

等离子体辅助化学气相沉积译沉积薄膜具有许多优点。在膜生长期间使用离 能轰击膜是生产致密结构的一种重要技术。本文讨论了在高能轰击对用等离子体沉积工艺生产的膜的应力水平及结构的影响方面研究的最近进展。诊断设备，诸如原位椭圆汁，能量选择质谱仪及残余气体分析器，能对ＰＡＣＶＤ过程仔细监测，因此可精确地控制生长面的条件。新的等离子体源，比如螺旋波等离子体源，可发射出高的离子通量。     

W/BDD薄膜电极制备及其电化学性能

<正>利用化学气相沉积法(CVD)研制了一种钨基硼掺杂金刚石(W/BDD)薄膜电极,通过扫描电镜(SEM)和拉曼(Raman)光谱考察了钨基硼掺杂金刚石薄膜电极的性质(图1、2),利用循环伏安法和方波伏安法测定了其在LiCl-KCl熔盐中的电化学窗口和电化学性能,并长时间进行了考验。结果表明,研制的W/BDD薄膜电极表面的硼掺杂金刚石膜表面的金刚石颗粒生长致密,且连续分布,晶粒的尺寸在μm级。电极表面薄膜主要以金     

低压促进的金刚石薄膜的低温生长

本文研究了气压对热丝化学气相沉积金刚石薄膜沉积温度的影响.扫描电子显微镜(SEM)结果表明,同常规热丝化学气相沉积的气压(5.32 kPa)相比,采用较低的气压(0.67 kPa)、在500℃的低温下可获得常规气压下不大容易获得的、小颗粒的金刚石薄膜.Raman结果进一步证实了这种薄膜具有同5.32 kPa、700℃条件下沉积的薄膜的可比拟的质量.低温低压下高质量的金刚石薄膜的获得同气压在决定衬底表面的碳氢分子活性基团浓度的两种相反的作用密切相关.同相同温度其它气压条件相比,在500℃的衬底温度、0.67 kPa气压下到达衬底表面的碳氢分子活性基团具有较高的浓度,从而导致了常规气压下不大可能获得的高质量,小颗粒金刚石薄膜的低温沉积.     

PⅢD技术制备Ti/DLC纳米多层薄膜

采用等离子体浸没离子注入与沉积(PⅢ&D)技术在2Cr13钢表面制备了Ti/DLC纳米多层薄膜.分析了膜层的微观结构和机械特性.实验结果表明:纳米多层膜具有完整、清晰的调制层结构,薄膜的显微硬度均得到明显的提高.硬度较低的膜层具有较好的膜基结合强度和优良的摩擦性能,从综合性能看:纳米多层薄膜保持了类金刚石(DLC)薄膜低摩擦系数的特性,具有良好的承载能力以及膜一基结合特性.     

α-C_xN_y:H_(1-x-y)薄膜的制备和光学性能分析

采用外置式电容耦合低压等离子体化学气相沉积法,以高纯CH4/N2/H2作为反应气体,制备非晶α-CxNy:H1-x-y薄膜。研究了薄膜沉积速率和入射功率之间的关系,随着功率增大,薄膜沉积速率先增大后减小;SEM图像表明薄膜无层状、柱状结构;AFM图像表明薄膜粗糙度在0.2～0.3nm之间;傅里叶红外光谱(FTIR)显示了薄膜的成键情况;紫外-可见-近红外光谱表明,随着入射功率的增大,薄膜的光学带隙逐渐减小。     

CHN薄膜的制备

文章简要描述了空心阴极等离子体化学气相沉积(HPCVD)的原理，以及用HPCVD方法制备CHN薄膜的工艺和实验结果。用XPS和AFM分别分析了CHN薄膜中C和N的成分及表面形貌，并得到了一定条件下的薄膜沉积速率。     

CVD金刚石核探测材料与器件

金刚石膜因其优异的电学、光学等性能已成为优越的辐射探测器材料,但探测器性能强烈地依赖于薄膜质量.本工作利用热丝化学气相沉积(HFCVD)法获得了 (100)取向不同质量的金刚石薄膜,并制备了CVD金刚石辐射探测器.应用5.9 keV 55Fe X射线测试了探测器的光电流响应和脉冲高度分布.50 kV/cm外电场作用下晶粒为10 μm的CVD金刚石探测器的暗电流和光电流分别为16.3和16.8 nA.光电流随辐照时间延长而增大,尔后趋于稳定.脉冲高度峰与噪声明显分离.探测器具有较高的计数效率和信噪比.     

复合离子镀膜技术制备Cr+Ti+TiNC/TiNC+C/DLC膜性能研究

结合中频孪生靶非平衡磁控溅射、电弧离子镀和霍尔离子源辅助沉积三种工艺,制备了Cr Ti TiNC/TiNC C/DLC硬质膜.硬质膜呈深黑色,表面比较光滑,顶层为掺N的类金刚石(Diamond-like Carbon,DLC)膜,中间层为含C的TiNC,底层为含Ti和Cr的TiNC,力学性能良好.     

铀上激光辅助化学气相沉积镍薄膜研究

为防止金属铀的腐蚀,本文采用激光辅助化学气相沉积(LACVD)方法在铀上制备了镍薄膜。采用SEM、XRD分析了薄膜的形貌、物相以及界面特性,采用黏胶拉伸测试表征了膜-基结合性能,采用电化学极化法分析了薄膜的抗腐蚀性能。结果表明:压力和温度对化学气相沉积(CVD)方法制备镍薄膜的质量有较大的影响。随着基底温度和沉积气压的降低,薄膜变得致密、平整,质量提高。在优化的工艺条件165℃、3Pa下,CVD方法所得镍薄膜非常致密。采用LACVD方法时,激光能量为200mJ时所制得的薄膜致密,300mJ时膜变得粗糙。无激光辅助时,CVD方法所制得的薄膜较易剥落,激光辅助下所得薄膜的膜-基结合力较好。LACVD方法大幅提高了薄膜的抗腐蚀性能,抗腐蚀性能的提高主要源于激光辅助使薄膜致密化,提高了薄膜与基底的结合力。     

制备工艺对自支撑薄膜粗糙度的影响

利用磁过滤等离子沉积技术,以甜菜碱、油酸钾、抛光NaCl单晶基片、自支撑火棉胶膜和自支撑SiN薄膜为衬底制备了自支撑Ni膜。采用原子力显微镜和场发射扫描电子显微镜对薄膜表面形态和粗糙度进行了分析。结果表明：自支撑Ni膜的粗糙度与衬底材料密切相关,等离子体的沉积角度直接影响纳米薄膜的微观结构,采用60°倾斜沉积在自支撑火棉胶膜衬底上,可获得表面粗糙度为1.5nm的自支撑Ni膜。     

EACVD沉积金刚石过程中气相化学研究

利用热阴极直流等离子体化学气相沉积技术分别在ＣＨ４－Ｈ２和Ｃ２Ｈ５ＯＨ－Ｈ２两种不同的工作环境中沉积金刚石膜,同时利用发射光谱对等离子体气相环境进行了原位诊断。在ＣＨ４－Ｈ２和Ｃ２Ｈ５ＯＨ－Ｈ２两种体系中,探测到Ｈ原子和ＣＨ、ＣＨ＾＋、Ｃ２等多种碳氢粒子,发现ＣＨ和ＣＨ＾＋有益于金刚石生长,而Ｃ２是非金刚石相的生长基团。与ＣＨ４－Ｈ２体系所不同的是,在Ｃ２Ｈ５ＯＨ－Ｈ２体系中,还产生了ＣＨＯ、ＣＨ     

PIIID技术制备Ti/DLC纳米多层薄膜

采用等离子体浸没离子注入与沉积（PIII＆D）技术在2Cr13钢表面制备了Ti／DLC纳米多层薄膜,分析了膜层的微观结构和机械特性。实验结果表明：纳米多层膜具有完整、清晰的调制层结构,薄膜的显微硬度均得到明显的提高,硬度较低的膜层具有较好的膜基结合强度和优良的摩擦性能,从综合性能看：纳米多层薄膜保持了类金刚石（DLC）薄膜低摩擦系数的特性,具有良好的承载能力以及膜-基结合特性。     

用于微波等离子体沉积金刚石薄膜的UHV反应器的设计

已建造了一个ＵＨＶ兼容沉只系统，用地通过２．４５ＧＨｚ微波等离子体化学气相沉积生长金刚石薄膜。这个系统包括一个负载锁定装置和一个球形沉积室。在该室中加热的１００ｍｍ直径的基处处一暴露于反应等离子体环境，设计设置了一些孔，以便利用椭圆率测量术，发光光谱测定法，质谱测定法和激光反射测定法进行原位监测。也可以供后面附加的如ＸＰＳ的分析室之用。