氧等离子体对金刚石膜的刻蚀研究

用微波放电法产生氧等离子体，通过改变系统中氧的浓度和金刚石膜的温度研究了氧等离子体对CVD多晶金刚石膜刻蚀的影响。实验结果表明：随着氧浓度的增加和金刚石膜温度的提高，刻蚀作用加剧；而在较低的氧浓度和金刚石膜温度条件下金刚石膜的晶界处首先被刻蚀，说明金刚石膜的境界处含有较多的非金刚石碳相。并且从等离子体对(100)和(111)面的刻蚀现象可知(100)面的生长是二维生长，(111)面的生长是岛状生长。     

CVD金刚石厚膜的稀土化合物浆料刻蚀

与现有的金刚石膜势光工艺相匹配的高效刻蚀技术,是目前研究的热点,自行研制的稀土化合物浆料对CVD金刚石厚膜进行了刻蚀研究,刻蚀过程在低于金刚石氧化点的温度下和大气环境中完成,其刻蚀结果,用扫描电子显微镜给出。实验表明,该工艺采用廉价的稀土化合物为原料,具有简单、完全、高效的特点。     

类金刚石碳膜的制备工艺

用射频－直流等离子体化学气相沉积法制备出类金刚石膜，用多因素和单因素正交试验设计方法对类金刚石的沉积工艺进行了研究，结果表明，极板偏压、真空度和气体成分是影响膜沉积速率的主要因素。沉积速率与ＰＶ成正比，且随反应气体深度单调增加，但当Ｃ２Ｈ２浓度低于１０％时，几乎不能成膜。     

高气压下温度对金刚石膜择优取向的影响

采用自主改进的圆柱谐振腔式MPCVD装置,以H2-CH4为气源、反应腔压强30kPa、微波功率6kW、CH4浓度2%,在不同的沉积温度下进行了多晶金刚石膜的制备研究。采用扫描电镜、X-射线衍射技术对所制备样品的表面形貌、物相及晶面取向进行了分析。结果表明,在高气压条件下,沉积温度由800℃升高至900℃时,金刚石膜的表面形貌由(111)晶面择优取向逐渐转向(100)晶面择优取向;沉积温度由900℃升高至1050℃时,金刚石的表面形貌由(100)晶面择优取向逐渐转向(111)晶面择优取向。     

CO2对MPCVD制备金刚石膜的影响研究

应用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）技术,以CH4／H2／N2为主要气源,通过添加CO2辅助气体,并与未添加CO2辅助气体进行对比,进行了金刚石膜沉积。研究了添加不同浓度CO2对生长金刚石膜的影响。结果表明：当CO2流量在0～25cm3／min范围变化时,金刚石膜表面粗糙度分别为8．9nm、6．8nm、9．2nm、9．6nm。表明适量引入CO2可以降低膜面粗糙度,但是进一步提高CO2流量,膜面粗糙度反而上升。同时当CO：流量在0～15cm3／min范围变化时,金刚石膜的品质和生长都表现出上升趋势,但是超过该流量,其品质和生长率都出现下降趋势。另外,当CO2流量为15cm3／min,生长的金刚石膜不仅品质好,而且生长率也较高。     

稀土化合物浆料对CVD金刚石厚膜的刻蚀

ＣＶＤ金刚石厚膜具有极高的硬度,使得对其进行表面抛光极为困难．传统的机械抛光方法既不经济又耗费时间,而一些新的抛光技术又由于实验条件限制而难以推广．针对以上情况,我们寻求到一种新的化学刻蚀方法,即利用稀土化合物浆料对金刚石厚膜生长表面进行刻蚀,破坏表面的晶粒使之成为晶骸,降低表面的耐磨性,以提高表面粗糙的金刚石厚膜的抛光效率．     

过渡金属Fe、Ni和Co对金刚石膜表面腐蚀作用的研究

采用电子增强DVD和直流热阴极PCVD方法制备出金刚石膜，在具空条件下用高温热灯丝加热方法研究了过渡金属Fe、Ni、和Co对金刚石膜表面的腐蚀作用，并对腐蚀后的金刚石膜表面和金属表面进行了XRD和Raman光谱测量。结果表明：过渡金属Fe、Ni和Co对金刚石表面具有明显的腐蚀作用，其中Fe的腐蚀作用最好。经过过渡金属腐蚀后金刚石表面和金属表面形成了非金刚石碳相而没有发现过渡金属碳化物。     

高品质金刚石膜微波等离子体CVD技术的发展现状

金刚石膜拥有许多优异的性能。在制备金刚石膜的各种方法之中,高功率微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法因其产生的等离子体密度高,同时金刚石膜沉积过程的可控性和洁净性好,因而一直是制备高品质金刚石膜的首选方法。在世界范围内,美、英、德、日、法等先进国家均已掌握了以高功率MPCVD法沉积高品质金刚石膜的技术。但在我国国内,高功率MPCVD装备落后一直是困扰我国高品质金刚石膜制备技术发展的主要障碍。首先综述国际上高功率MPCVD装备和高品质金刚石膜制备技术的发展现状,包括各种高功率MPCVD装置的特点。其后,回顾了我国金刚石膜MPCVD技术的发展历史,并介绍北京科技大学近年来在发展高功率MPCVD装备和高品质金刚石膜制备技术方面取得的新进展。     

Fe刻蚀金刚石的研究

用AES(Auger Electron Spectroscopy)微区成分分析法研究了金刚石与Fe的相界面附近C原子的分布与规律,建立了在950℃、6min烧结条件下C原子在Fe中分布的经验公式,并探讨了Fe对金刚石刻蚀的过程与机制      

氧气流量对MPCVD法制备超纳米金刚石膜的影响

采用微波等离子化学气相沉积技术,以CH_4/H_2/Ar为气源,通过调节O_2流量,增强等离子体对非金刚石相的刻蚀能力,提高超纳米金刚石膜中金刚石相的含量。并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱及X射线光电子能谱(XPS)分别对超纳米金刚石膜的形貌、生长速率、晶型、晶粒尺寸及金刚石含量进行了表征分析,重点研究了O_2流量对晶粒尺寸及金刚石含量的影响。实验结果表明,随O_2流量的增加,平均晶粒尺寸从8.4nm增大至16.1nm,随后减小至9.6nm;当O_2流量为0.7sccm时,金刚石相含量由71.58%提升至85.46%,平均晶粒尺寸约为9.6nm。     

温度场对金刚石薄膜质量的影响

在引进的韩国微波等离子化学气相沉积（MPCVD）设备中,利用氢气和甲烷作为气源,在单面抛光的（100）单晶硅片上研究了不同的形核温度和生长温度条件下制备出金刚石薄膜。通过Raman光谱、XRD光谱和扫描电子显微镜（SEM）对制备的金刚石膜的质量进行表征。研究结果表明,形核温度和生长温度对金刚石膜的生长均有影响。形核温度过低会增大薄膜中的非金刚石相的含量,促使二次形核增加,降低了金刚石薄膜质量。随着生长温度的升高,金刚石中非金刚石相含量越少,金刚石的质量提高,但金刚石的晶面同时也被大量刻蚀。     

微波等离子体化学气相沉积金刚石膜装置的研究进展

综述了各种微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）金刚石膜装置的结构及工作原理,并对它们各自的优缺点做了比较分析;基于MPCVD金刚石膜装置的发展现状,构想设计了一种新型高效的大功率大面积快速沉积CVD金刚石膜装置,并对其可行性做了初步分析研究。     

关于CVD金刚石表面图形化的研究进展

金刚石膜是一种具有巨大应用潜力的新型功能材料, 但是它极高的硬度和良好的化学稳定性使其难以被加工成型, 因此如何对金刚石膜表面进行精确的图形化加工是实现制造金刚石器件的关键技术问题之一。系统地介绍了金刚石表面各种图形化的技术, 并且比较了它们的优缺点。     

不同等离子体体系中纳米金刚石薄膜制备的研究

利用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法分别在CH4／H2／Ar体系、CH4／H2／O2体系和C2H5OH／H2体系中进行纳米金刚石（NCD）薄膜的制备研究。采用原子力显微镜（AFM）和激光拉曼光谱（Raman）等方法对不同体系中制备得到的NCD薄膜的表面形貌及其质量进行了检测。结果表明：在CH4／H2体系中添加O2对于促进高平整度NCD薄膜的效果明显优于添加At;C2H5OH／H2体系更有利于制备颗粒更细、金刚石相含量更高的NCD薄膜。利用等离子体CVD技术的相关理论对上述结论进行了理论分析。     

基片位置对微波等离子体合成金刚石的影响

用自制的微波功率为5kW的微波等离子体(MPCVD)装置、用H2/CH4/H2O作为反应气体在较高的沉积气压(12.0kPa)条件下,研究了基片放置在等离子体球边缘附近不同位置对CVD金刚石沉积和生长的影响。结果表明,CVD金刚石的形核和生长对环境的要求是不同的;在等离子体球边缘处不利于金刚石的形核,但有利于高质量金刚石的沉积。     

CVD金刚石薄膜的成核机制

已有许多有效的方法来提高ＣＶＤ金刚石薄膜的成核密度，但成核机理仍有很多问题，本文简要介绍作者在这方面的一些工作。     

非晶金刚石膜的电子场发射性能研究

研究了用真空磁过滤弧沉积（ＦＡＤ）方法制备的非晶金刚石薄膜（ａＤＦ）的电子场发射性能，其最小阈值电压为２．１Ｖ。ｓｐ３键含量不同的ａＤＦ发射性能也不同，适当的ｓｐ２键含量能降低阈值电压，提高ｓｐ３键含量能提高发射稳定性。根据实验结果提出了一种发射机制。     

MPCVD法在碳纤维上制备碳纳米管

利用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法在碳纤维上制备了碳纳米管,并在此基础上系统地研究了微波功率、反应时间、催化剂前驱体的吸附时间以及吸附浓度对碳纳米管生长的影响.采用扫描电子显微镜（SEM）对样品的表面形貌进行表征.结果表明,微波功率、反应时间对碳纳米管的形貌有很大影响,此外,随着吸附时间的增加,碳纳米管的生长速度快且产量高;吸附浓度很大时,碳纤维表面上产生了大量的无定形碳和石墨,严重影响了碳纳米管的生长质量.     

CVD金刚石膜生长过程的Raman分析

采用激光Raman散射分析法对CVD金刚石膜的生长过程进行研究 ,讨论在金刚石膜生长的不同阶段 ,膜内金刚石和非金刚石成分的相对含量及其残余应力的变化情况