改变过渡层碳靶功率在铜上沉积类金刚石膜的研究

类金刚石膜具有硬度高、 摩擦系数低、 耐腐性强、 稳定性高等优点, 是提高铜耐腐性的理想材料, 但铜 与类金刚石膜之间的结合力差。通过制备T i xC y 过渡层, 采用磁控溅射物理气相沉积与化学气相沉积法, 通过改变 过渡层碳靶功率成功在铜基体上沉积类金刚石膜。并对金刚石膜进行拉曼光谱测试、 划痕实验和电化学实验分析。 结果表明, 所制备碳膜具有典型的类金刚石结构, 膜与基体之间的结合强度大, 过渡层碳靶溅射功率为2 0 0W 时所 制备的类金刚石膜对铜基体的保护作用最好。     

类金刚石膜的制备方法和性能

分析了类金刚石(DLC)膜的结构、性能及影响因素,对类金刚石膜的应用进行了阐述,并对DLC的几种制备方法,包括物理气相沉积法、化学气相沉积(CVD)和等离子体增强化学气相沉积法进行了介绍.     

金刚石膜的拉曼光谱研究

研究了利用微波等离子体化学气相沉积方法制备的金刚石膜的拉曼光谱,讨论了金刚石膜中的非金刚石碳相与甲烷浓度、基板温度之间的关系。     

基片温度对金刚石厚膜生长的影响

采用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法制备了Ф60mm的金刚石厚膜,通过对沉积过程和结果的观察发现,由于所用沉积气压较高,基片不同区域温度不均匀,导致不同区域沉积的金刚石厚膜晶型差距较大．通过对不同区域的结果进行比较,发现850℃为较好的沉积温度,并在对沉积工艺进行优化后,采用该温度在Ф60mm的基片上制备了厚度为0．6mm取向性很好的金刚石厚膜．     

基片温度对金刚石厚膜生长的影响

采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备了ф60 mm的金刚石厚膜,通过对沉积过程和结果的观察发现,由于所用沉积气压较高,基片不同区域温度不均匀,导致不同区域沉积的金刚石厚膜晶型差距较大.通过对不同区域的结果进行比较,发现850℃为较好的沉积温度,并在对沉积工艺进行优化后,采用该温度在ф60mm的基片上制备了厚度为0.6 mm取向性很好的金刚石厚膜.     

大面积金刚石薄膜的均匀性

金刚石膜具有优异的电学、热学性质,均匀的大面积金刚石膜是其在电子领域工业化应用的前提。利用自行设计微波等离子体化学气相沉积装置在直径51 mm和76 mm硅片上制备金刚石薄膜。用扫描电子显微镜观察所得金刚石膜的表面形貌,用ZC36高阻仪测量金刚石薄膜的电阻率。通过电阻率和形貌的均匀性判断金刚石薄膜的均匀性。结果表明,基片位置的变化引起沉积温度和含碳基团的种类、浓度与原子氢浓度的改变,从而影响了金刚石薄膜的形核和生长过程,最终影响金刚石膜的均匀性。直径51 mm金刚石薄膜表面形貌比直径76 mm的薄膜更均匀,但两种尺寸金刚石膜中间和四周的电阻率数值都接近,达到108 Ω·cm,电阻率均匀性好。     

金刚石薄膜的形核研究

本文介绍了当前金刚石薄膜形核的现状及用热丝化学气相沉积法在不同的衬底上沉积金刚石膜，对Si、Ni、Cu三种衬底生长的金刚石膜进行研究如何增大形核密度、提高形核质量。得到了制备高密度和高质量的金刚石膜的方法。     

微波法制备单晶金刚石的研究进展

人工合成金刚石的方法主要有高温高压法和化学气相沉积法两种.高温高压法制备的金刚石尺寸小,无法避免金属杂质使得制备的金刚石应用受到限制.在所有的化学气相沉积中,微波等离子体化学气相沉积法具有无放电污染,能量转换效率高,工艺参数易于调节等优点.用微波等离子体化学气相沉积法制备大尺寸、高速率、高质量的单晶金刚石受到广泛重视.介绍了微波等离子体化学气相沉积单晶金刚石的制备工艺,对提高金刚石生长速率,扩大金刚石单晶尺寸两个方面的研究进展进行了综述,并对单晶金刚石的前景进行了展望.     

不锈钢(3Cr13)镀类金刚石薄膜的研究

利用脉冲真空电弧离子镀技术在3Cr13不锈钢基底上制备类金刚石(DLC)薄膜,采用X射线光电子能谱技术分析DLC薄膜中sp3键及sp2键含量和组分.采用显微硬度计测试了薄膜的显微硬度,利用扫描电镜测试了膜的表面形貌.划痕仪测试了薄膜与不锈钢基底的结合强度.结果表明:所镀制的类金刚石薄膜品质优良,类金刚石中sp3键含量较高,sp3/sp2=1.63,具有良好的表面形貌,在不锈钢上沉积DLC膜后明显提高了不锈钢的硬度,Ti过渡层的引入明显的改善了膜与不锈钢之间的结合强度.     

偏流对金刚石膜生长的影响

采用电子辅助热灯丝化学气相沉积(EA-CVD)方法沉积大面积金刚石膜,在金刚石膜的沉积过程中,偏流对金刚石膜沉积的影响会直接影响着金刚石膜的生长和质量。用Raman、SEM等手段对金刚石膜的生长特性进行了表征。     

等离子体辅助热丝化学气相沉积金刚石复合膜

运用等离子体辅助热丝化学气相沉积设备分别进行了金刚石膜和金刚石 /碳化钛复合膜的沉积。实验条件 :甲烷流量与氢气流量比为 1∶5 0 ,基体温度 860℃ ,等离子体偏压 30 0V ,沉积气压 4kPa。运用扫描电子显微镜 (SEM )分别观察了沉积膜的表面和断面形貌 ;运用能量扩散电子谱 (EDX)对沉积的复合膜进行分析 ,观察到Ti元素峰和C元素峰 ;运用X射线衍射 (XRD)得到相应的金刚石衍射峰和碳化钛衍射峰。实验表明 ,用等离子体辅助热丝化学气相沉积法可以制备出晶型良好的金刚石复合膜     

提高[100]织构金刚石薄膜相组成纯度的工艺方法

针对目前获得的[100]织构金刚石薄膜大多存在非金刚石相含量较多、从而导致薄膜电阻率不高的欠缺，采用两种改进的微波等离子体化学气相沉积(MWPCVD)工艺，即用形核一刻蚀一生长法和形核一刻蚀一生长一刻蚀一生长……循环沉积法，制备出了相组成纯净度较常规沉积工艺显著提高的[100]织构金刚石膜。SEM和XRD分析表明所获得的膜材均具有[100]的择优取向，是[100]织构膜；Raman光谱和SEM对照分析证实膜材中的非金刚石相含量显著降低，尤其是后者的R21nlan光谱中已无非金刚石相峰存在．表明得到的是一种高纯度的[100]织构金刚石薄膜。通过改进沉积工艺技术制备高纯的[100]织构膜是一种简便有效的获得高质量金刚石薄膜的技术途径．，     

热丝CVD法制备大面积金刚石厚膜

采用热丝化学气相沉积（HFCVD）设备与工艺,在直径为90mm的钨基体上,以丙酮为碳源,制备了（111）取向的大面积金刚石厚膜,厚膜平均厚度达到1．2mm．用X-ray衍射、扫描电子显微镜（SEM）和拉曼光谱（Raman）对金刚石厚膜的织构、形貌和成分进行了分析,结果表明所制备的金刚石厚膜质量很好且有较高纯度．     

热丝CVD法制备大面积金刚石厚膜

采用热丝化学气相沉积(HFCVD)设备与工艺,在直径为90 mm的钨基体上,以丙酮为碳源,制备了(111)取向的大面积金刚石厚膜,厚膜平均厚度达到1.2 mm.用x-ray衍射、扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱(Raman)对金刚石厚膜的织构、形貌和成分进行了分析,结果表明所制备的金刚石厚膜质量很好且有较高纯度.     

微波法金刚石膜的均匀沉积

采用微波等离子体化学气相沉积法,以氢气和甲烷为主要反应气源进行了大面积金刚石膜的沉积,研究了基片温度、微波功率和沉积气压对大面积金刚石膜均匀性的影响.采用红外测温仪测量基片不同区域的温度,利用扫描电子显微镜表征金刚石膜不同区域的表面形貌.结果表明:较高的微波功率有利于提高金刚石膜的沉积面积和沉积质量,但随着微波功率的提高,基片温度的均匀性也逐渐降低.在对装置的基片台和天线结构进行优化改进后,获得了均匀性较好的基片温度.在改进后的装置中产生的等离子球状态稳定,利用合适的工艺参数沉积得到了均匀性较好的大面积金刚石膜.     

不同碳源对金刚石薄膜制备的影响

采用等离子辅助热丝化学气相沉积(PAHFCVD)装置,分别用甲烷和乙醇为碳源进行了金刚石薄膜的制备。并运用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测试手段对沉积的金刚石薄膜进行了观察分析。结果表明,用乙醇制备的金刚石薄膜比甲烷制得的金刚石薄膜的生长率要高,膜的缺陷少、颗粒均匀。     

热丝化学气相沉积金刚石膜温度场的仿真模拟与应用

热丝化学气相沉积(HFCVD)是大面积生长金刚石膜的有效方法,在生长过程中衬底温度的高低和均匀性是影响金刚石膜生长的关键因素。本文综述了国内外学者针对HFCVD法沉积金刚石膜的温度场模拟和优化工艺参数的研究成果,指出了目前存在的问题,提出了下一步的发展方向。     

等离子体辅助热丝化学气相沉积金刚石膜

采用等离子辅助热丝化学气相沉积 (PAHFCVD)装置进行了金刚石薄膜的制备。并运用X射线衍射 (XRD)和扫描电子显微镜 (SEM)测试手段对沉积的金刚石薄膜进行了观察分析。在甲烷与氢气体积比为 2∶98、基体温度为 80 0℃、等离子体偏压 40 0V、沉积气压 4kPa的沉积条件下可获得晶形完整的金刚石膜 ,其沉积速率可达 1 1 μm·h- 1 。     

磁激励RF-PECVD法低温制备类金刚石薄膜及其特性

采用磁激励射频等离子体增强化学气相沉积(M-RF-PECVD)方法,室温下分别在玻璃和Si(100)衬底上制备类金刚石(DLC)薄膜,通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)和Raman光谱对不同沉积条件下制备的薄膜进行表征。结果表明,在反应压强为30 Pa、入射功率为50 W、CH4/Ar=5/90、衬底温度为40℃的实验条件下,制备的含氢DLC薄膜表面平整、结构致密,膜基结合度良好,薄膜中以sp3键为主。     

PAHFCVD金刚石膜表面形貌的研究

采用等离子辅助热丝化学气相沉积(PAHFCVD)装置进行了金刚石薄膜、碳化钛/金刚石复合膜、掺硼金刚石薄膜的制备。制备条件分别为:V(CH)4∶V(H2)=3∶100,载气流量5~50 cm3.s─1,钛源钛酸异丙酯(Ti[OC3H7]4),硼源硼酸三甲酯(BC3O4H9),基体温度820~860℃,基体偏压300 V,沉积气压4 kPa。运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能量扩散电子谱(EDX)等分析手段对PAHFCVD金刚石膜、金刚石复合膜和掺硼金刚石膜进行了表征。结果发现,金刚石/碳化钛膜和掺硼金刚石膜主要晶面为(111)面。