纳米金刚石薄膜的光学性能研究

用热丝化学气相(HFCVD)法在硅衬底上制备了表面光滑、晶粒致密均匀的纳米金刚石薄膜,用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)观测薄膜的表面形貌和粗糙度,拉曼光谱表征膜层结构,紫外-可见光分光光度计测量其光透过率,并用椭圆偏振仪测试、建模、拟合获得了表征薄膜光学性质的n,k值.结果表明薄膜的晶粒尺寸在100nm以下,表面粗糙度仅为21nm;厚度为3.26(m薄膜在632.8nm波长处的透过率为25%,1100nm波长处达到50%.采用直接光跃迁机制估算得到纳米金刚石薄膜的光学能隙(Eg)为4.3 eV.     

EA-HFCVD 沉积纳米金刚石膜的光致发光分析

采用电子辅助-热丝化学气相沉积法(EA-HFCVD)在硅片上沉积出晶粒尺寸为30nm的均匀金刚石膜。生长过程中,预先加6A偏流生长1h,然后在0.8kPa条件下,无偏流生长3h。光致发光谱中存在4个发光中心分别位于1.682eV,1,564eV,1,518eV和1.512eV的发光峰。1.682eV处发光峰源于衬底硅原子掺杂于膜中引起的缺陷;其他发光峰源于金刚石晶格振动声子。光致发光强度越大对应的缺陷密度越大,从而降低了场发射域值电场强度,其关键可能源于金刚石膜电导型晶界。     

RF—HFCVD生长高质量纳米金刚石薄膜

采用射频等离子体增强的热丝化学气相沉积 (RF HFCVD)技术在石英玻璃衬底上制备了高质量的纳米金刚石薄膜 .研究了衬底温度、反应气压及射频功率对金刚石膜的结晶习性和光学性质的影响 ,其最佳值分别为70 0℃、2× 133Pa和 2 0 0W .在该条件下金刚石成核密度达 10 11cm-2 ,经 1h生长即获得连续薄膜 ,其平均晶粒尺寸为 2 5nm ,表面粗糙度仅为 5 5 ,在近红外区域 (80 0nm处 )的光透过率达 90 % .     

化学气相沉积光学级金刚石薄膜的研究进展

化学气相沉积（CVD））金刚石薄膜优异的光学性能在近几年得到了广泛的重视,关于它的研究也在近几年取得了较大的突破。综述了CVD金刚石薄膜的光学性能,着重从成核、生长和后期处理三个方面对光学级CVD金刚石薄膜的制备进行了讨论,并对今后的研究作了展望。     

纳米金刚石薄膜的制背

采用微波等离子体化学气相沉积系统,利用氢气、甲烷、氩气和氧气为前驱气体,在直径为5 cm的(111)取向镜面抛光硅衬底上沉积出高平整度纳米金刚石薄膜.利用扫描电镜、X射线衍射谱和共焦显微显微拉曼光谱我们分析了薄膜的表面形貌和结构特征.该薄膜平均粒径约为20 nm.X射线衍射谱分析表明该薄膜具有立方相对称 (111)择优取向金刚石结构.在该薄膜一阶微显微拉曼光谱中,1 332 cm-1附近微晶金刚石的一阶特征拉曼峰减弱消失,可明显观测到的三个拉曼散射峰分别位于1 147 cm-1、1 364 cm-1和1 538 cm-1,与己报导的纳米金刚石拉曼光谱类似.该方法可制备出粒径约为20 nm粒度分布均匀致密具有较高含量的sp3键的纳米金刚石薄膜.     

热丝CVD法分解丙酮合成金刚石薄膜

本文采用热丝CVD方法，在丙酮和氢气系统下，用Si和Mo片作衬底进行了合成金刚石薄膜的研究。Raman谱、X射线衍射以及扫描电镜的分析结果表明，制备的金刚石薄膜是多晶金刚石薄膜，当丙酮量为1.1%时，晶粒尺寸约为1-1.7微米。生长速率约为0.4um/h，并讨论了金刚石薄膜质量与实验条件的关系。     

金刚石薄膜的红外光学性能

采用热灯丝化学气相沉积法在硅衬底上沉积出金刚石薄膜，用傅立叶变换红外光谱仪分析独立式金刚石薄膜的红外光谱特性，其结果表明：在６．２５μｍ￣２５μｍ波段，平均红外透过率为６５％。由于生长的多晶金刚石薄膜粗糙表面，中红外波段出现红外散射损失，镀类金刚石薄膜后，红外散射损失可得到一定的程度的改善。     

超纳米金刚石薄膜场发射特性的研究

超纳米金刚石(UNCD)是一种全新的纳米材料，具有许多独特性能。介绍了Si微尖和微尖阵列阴极沉积超纳米金刚石薄膜的工艺及其场发射特性。研究发现，适当的成核工艺和微波等离子体化学气相沉积工艺可在Si微尖上沉积一层光滑敷形的金刚石薄膜；沉积后阴极的电压-电流特性、发射电流的稳定性以及工作在氧气环境下的发射特性都获得明显提高。讨论了超纳米晶金刚石薄膜阴极的发射机理。     

纳米金刚石在不同沉积条件下的生长研究

用CH4和H2为反应气体，在热丝化学气相沉积系统中用不同的沉积条件直接在Si衬底上制备了纳米金刚石，并用高分辨扫描电子显微镜和显微Raman光谱仪对它们进行了表征。结果表明，在热丝化学气相沉积系统中用连续辉光放电在Si衬底上沉积的金刚石是纳米金刚石颗粒；而用辉光放电在Si衬底上先进行金刚石核化，然后再用热丝化学气相沉积生长，可形成纳米金刚石膜。不同结构纳米金刚石的形成主要是由于在不同的沉积条件下非金刚石相被刻蚀的程度不同以及形成金刚石前驱物的运动不同所致。     

Optical properties of silicon rich silicon oxides obtained by PECVD

In this work optical properties of SiO_X (0<X<2) layers obtained by plasma enhanced chemical vapor deposition are studied. Infrared spectra and refractive index dependences with the reactant gases flow ratio R are explained for as deposited, aged and thermally treated samples in the R range from 9.17 to 110. Variations are found to be influenced mainly by sample stoichiometry, density and Si-OH bonds concentration.     

热丝化学气相沉积法低温制备纳米晶态碳化硅薄膜

采用热丝化学气相沉积(HFCVD)技术以甲烷(CH4)和硅烷(SiH4)作为源反应气体在Si(111)衬底上合成了纳米晶态SiC薄膜。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)以及光致发光(PL)检测技术对薄膜的晶体结构、表面形貌和PL特性进行了分析和表征。结果表明，在较低的衬底温度下所沉积的薄膜是由镶嵌于非晶SiC网络中的晶态纳米SiC构成。纳米晶粒平均尺寸约为6nm。室温下用HeCr激光激发样品，观到薄膜发出波长位于400～550nm范围内可见光辐射。     

Remote plasma-enhanced CVD of silicon: Reaction kinetics as a function of growth parameters

The reaction kinetics in Remote Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition (RPCVD) have been studied for a chamber pressure of 200 mTorr, rf powers between 4 and 8 W, diluted silane flow rates between 5 and 40 sccm, and temperatures between 190 and 480° C. The observed temperature dependence of growth rate reveals a change in activation energy at 300–325° C, suggesting that hydrogen desorption is the rate limiting step in the deposition reaction. A strong dependence of growth rate on rf power has been attributed in part to the extension of the glow discharge region closer to the substrate at higher rf powers. Growth rate has been shown to increase when the sample is positioned closer to the glow, indicating that the reaction precursor is a short-lived species, probably SiH₂ or SiH₃. Growth rate has been shown to exhibit a sublinear dependence on silane partial pressure. Oxygen incorporation in the deposited films has been studied using Secondary Ion Mass Spectroscopy (SIMS), and it has been found that the main source of oxygen contamination is the process gases. However, it has also been found that “point of use” purification of the process gases reduces water and oxygen contamination significantly, reducing the oxygen incorporation in the films by an order of magnitude.     

一种新型掺半导体纳米微粒光纤

将纳米技术应用于光纤技术,通过改进的化学气相沉积法(MCVD),制成了一种新型的掺半导体纳米InP微粒的新结构光纤.经测试,该光纤中掺杂InP质量分数约为0.1%,且具有良好的波导通光性能.根据扫描电镜(SEM)下观察到的光纤截面微结构形貌,通过有限元法(FEM)进行数值分析,得到该光纤的有效截面面积约为10.01 μm2,从而进一步得到该光纤的非线性系数约为10.53 W-1·km-1.证实了此种光纤较普通光纤具有较高的非线性.     

碳氮纳米管薄膜及其场致电子发射特性

利用微波等离子体增强化学气相沉积技术,在玻璃衬底上600℃～650℃的低温下制备出了碳氮纳米管薄膜,氮含量为12％,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子谱(XPS)和Raman光谱等测试手段对所制备薄膜的表面形貌、微结构和成分进行了分析,并研究了其场致电子发射特性,阈值电场为3．7V／μm。当电场为8V／μm时,电流密度为413．3μA／cm^2,实验表明该薄膜具有优异的场发射性能,而且用这种方法制备的薄膜将大大简化平板显示器件的制作工艺。     

掺硼金刚石薄膜电极的制备及电化学特性

通过热丝化学气相沉积(HFCVD)技术,在钽衬底上制备了p型掺硼金刚石(BDD)薄膜电极.利用原子力显微镜(AFM)分析丙酮体积分数对BDD电极的表面形貌和成膜质量的影响,利用循环伏安法(CV)分析BDD电极在不同种类、不同浓度电解液中的电化学特性.结果表明,当丙酮体积分数为1.5％时,金刚石薄膜表现出优异的附着力,并且BDD电极具有稳定的电化学特性.采用制备的BDD电极,在不同浓度的KCl和KH2PO4电解液中使用,得出电势窗口均在3.4V以上.