金刚石晶粒和薄膜的侧向沉积

将传统的灯丝热解化学气相沉积系统改装成侧向沉积系统，并在其中进行了金刚石薄膜的正、侧向沉积。研究表明，侧向沉积的成核密度和生长度与正向沉积的情况基本相同，崦侧向沉积系统中金刚石颗粒和薄膜的沉积速率要比传统的沉积系统的高，但结构更趋复杂。讨论服基底对金刚石成核和生长过程的影响，深化了厂金刚石沉积机理的理解。     

化学汽相沉积金刚石薄膜的生长

利用热丝化学汽相沉积法生长出优异的金刚石薄膜，研究表明，金刚石的成核依赖于沉积点的尖锐度，薄膜的生长包括晶粒长大和薄膜上的二次成核及其生长，可用分层生长来描述，金刚石晶粒的生长由外延生长和二次成核及其生长组成。也是分层进行的，结果导致了金刚石晶体和薄膜的层状结构。     

金刚石膜内晶粒尺寸和取向对其热导率的影响

研究了金刚石膜内晶粒尺寸和取向程度对金刚石膜热导率的影响。通过对衬底表面进行不同研磨时间的处理和适当的工艺条件，采用灯丝热解化学气相沉积（ＨＦＣＶＤ）的方法在单晶硅衬底上形成了具有不同晶粒尺寸和不同程度（１００）晶面取向的金刚石膜，并研究了其热导率。结果表明，由大晶粒和较高程度（１００）晶面取向的晶粒构成的金刚石膜具有热导率特性。     

微波等离子体低温制备金刚石薄膜

用微波等离子体法在低于６００℃的条件下合成了金刚石薄膜，分别用Ｒａｍａｎ光谱、ＸＲＤ、ＸＰＳ，红外光谱对薄膜进行了表征；讨论了工艺条件同薄膜结构，特别是表面形貌的关系，指出低温有利于（１００）面的形成。     

金刚石薄膜热导率的研究现状

分析了金刚石薄膜热导率的声子导热机理,从金刚石薄膜晶体结构的角度总结了影响热导率的因素,例如晶界、晶内杂质、缺陷、晶粒尺寸、晶粒取向、同位素;从金刚石薄膜合成工艺角度探讨了影响金刚石薄膜热导率的因素,例如基底材料及预处理、合成温度、气源及添加气体(氧气、氮气)、工作压强、功率等.     

燃焰法沉积金刚石薄膜的实验研究

研究分析了燃焰法沉积金刚石薄膜时基片表面处理状态，燃烧气体流量比基片温度对薄膜成核密度、质量和晶体形态的影响。结果表明，在不同粒度的研磨粉研磨的基片表面上金刚石薄膜成核密度不同；燃烧气体流量配比对金刚石薄膜的质量影响很大；基片温度是影响金刚石薄膜晶体形态的一个重要因素。     

MPCVD沉积金刚石薄膜时等离子体中电子的作用

根据化学反应动力学理论，计算了微波等郭子体辅助化学气相沉积（ＭＰＣＶＤ）金刚石薄膜对时等离子体中的电子对原子氢，甲基和乙炔分子生成速率的影响，发现等离子体对气相反应的促进作用主要通过其超平衡的高温电子实现，电子能极有效地把氢分子解离为氢原子，并为甲烷分子解离成甲基提供另一条重要途径，进而促进了整个气相反应的进行。     

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。     

晶粒尺寸对CVD金刚石膜电学特性的影响

通过改变生长参数,采用热丝化学气相沉积(HFCVD)法制备了从10μm到90nm四种晶粒尺寸的金刚石膜,并制作了三明治结构的光电导探测器.采用原子力显微镜和拉曼光谱仪研究了薄膜的结构和表面形貌:表面粗糙度从423nm变化到15nm;晶粒越大,金刚石膜的质量越好.I-V特性测试结果表明随着晶粒尺寸的减小,金刚石膜的电阻率从1011Ω·cm减小到106Ω·cm.在5.9 keV的55Fe X射线辐照下,随着晶粒尺寸的减小,探测器的信噪比(SNR)呈减小趋势.     

Grain-Scale Modeling of CVD of Polycrystalline Diamond Films

The evolution of grain size, grain-size distribution, morphological and crystallographic texture, surface roughness, and the contribution of various surface facets to the growth of polycrystalline diamond films is performed by carrying out a series of two-dimensional computer simulations. The films are assumed to grow from a set of randomly oriented, {100}- and {111}-faceted nuclei by the motion of their vertices (the points where the adjoining facets of the same or neighboring grains meet). The vertex velocities are found to be a function of the orientation and the growth rate of the adjoining facets. To quantify the latter, a {100} to {111} growth-rate parameter is used. The results show that the evolution of the grain size and its distribution, surface roughness, morphological and crystallographic texture, and the portion of the film grown from different surface facets are all mutually linked and governed by the magnitude of the growth-rate parameter. The latter can be controlled by the CVD processing conditions, such as the substrate temperature, reactor pressure, mole fraction of carbon-source gas (e.g., CH₄, C₂H₂).     

无支撑、光学级MPCVD金刚石膜的研制

利用引进的6 kW微波等离子体化学气相沉积设备,进行了无支撑金刚石膜工艺的初步研究。在800~1050℃的基片温度范围内,金刚石膜都呈(111)择优取向;基片相对位置对沉积较大面积、光学级金刚石膜至关重要。制出0.25 mm厚Φ50 mm的无支撑金刚石膜。拉曼光谱和X射线衍射分析表明,合成的金刚石膜晶体结构完整,sp2含量极低;透过率测试结果说明了优良的光学性能:截止波长225 nm,光学透过率(λ≥2.5μm)≥70%。     

硬质合金YG8上金刚石薄膜的成核研究

利用调节基底表面碳流量的方法促进了热丝ＣＶＤ中硬质合金ＹＧ８上金刚石薄膜的成核，使成核期大为缩短，根据扫描电镜和拉曼光谱对沉积结果的分析，研究了ＹＧ８上金刚石薄膜成核的机理。     

预沉积无序碳对CVD金刚石成膜的增强作用

研究了热丝ＣＶＤ系统中预沉积无定形碳对金属石成核的促进作用，分析了金 不管不顾民核的特征和机理，探索了无定形碳上金刚石成核的条件，并由此实现了ＹＧ８硬质合金上金刚石的成核和生长。     

化学气相沉积金刚石薄膜的摩擦学性能研究进展

介绍了化学气相沉积金刚石薄膜的主要方法 ,着重讨论了金刚石薄膜的摩擦学性能研究 ,简要分析了化学气相沉积金刚石薄膜中存在的问题。     

用氢气/甲醇混合气体在微波等离子体CVD中合成纳米晶粒金刚石膜

用微波等离子体增强化学气相沉积方法(MPECVD),利用氢气和甲醇的混合气体,在硅片上沉积出纳米晶粒的金刚石薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、原子力显微镜(AFM)及扫描隧道显微镜(STM)对薄膜的晶粒平面平整性及纯度进行了表征.通过SEM发现,提高甲醇浓度或降低沉积温度可以减小金刚石膜的晶粒尺寸.拉曼光谱显示薄膜中确实存在纳米晶粒的金刚石,并且薄膜的主要成分为金刚石.用AFM测得薄膜表面的粗糙度Rms＜80m,STM观测晶粒的平均尺寸在10～20m之间.研究结果表明,用MPECVD方法,利用氢气和甲醇的混合气体是制备纳米晶粒金刚石膜的一种理想方法.     

MPCVD制备金刚石膜的形核与生长过程

简要介绍了金刚石膜的物理化学特性及应用领域。对比分析了主要化学气相沉积方法的优缺点,并指出MPCVD所面临的技术瓶颈。总结了反应腔体内压强、基片温度、基体材料及增强形核技术对金刚石膜形核过程的影响。较低腔体内压力、基片温度,高碳源浓度及等离子体预处理能有效提高形核密度。阐述了各过程参数对金刚石膜生长的影响和微米、纳米、超纳米金刚石膜的技术特点及应用。指出各类金刚石膜制备所面临的技术难题,并综述了解决该技术瓶颈的最新研究工作。     

金刚石薄膜的发展、制备及应用

简要介绍了金刚石薄膜的发展,总结了金刚石薄膜的几种主要制备工艺并对各种工艺的优、缺点进行了分析。结合对金刚石应用的讨论,阐述了金刚石薄膜在工业领域中的应用前景和发展趋势。     

钢渗铬沉积金刚石膜的研究

用热解CVD装置研究了甲烷浓度、基底温度、室压对钢渗铬沉积金刚石膜的影响.结果表明,甲烷浓度越低,沉积得到的金刚石膜的晶形越好,甲烷浓度超过0.8%后,金刚石的形貌呈"菜花状";基体温度高时,难于在渗铬层上形成连续的金刚石膜,但基体温度高所得的晶形较好;室压越高,金刚石的形核密度越高,但随室压的升高,金刚石的形貌变差.菜花状金刚石膜是由大量二次晶核长大的微晶金刚石晶粒组成,含有较多的非金刚石碳相.