乙醇对金刚石膜生长特性的影响

采用EA-CVD(Electron Assisted Chemical Vapor Deposition)方法制备金刚石厚膜,在反应气体(CH4+H2)中添加乙醇,在保持其它条件不变的情况下研究了不同乙醇流量对金刚石膜生长的影响.利用拉曼光谱和SEM等测试方法对金刚石膜进行了表征,证实乙醇电离时产生的氢氧键对金刚石有很强的刻蚀作用.在沉积过程中向系统中加入乙醇对金刚石膜表面形貌有显著的影响,适量的乙醇有利于提高膜品质和生长速率,但过量的乙醇会导致对金刚石表面的刻蚀加剧,使金刚石膜的生长受到抑制.     

负偏压增强金刚石膜与衬底结合强度的理论研究

由于金刚石与Si有较大的晶格失配度和表面能差,利用化学气相沉积(CVD)制备金刚石膜时,金刚石在镜面光滑的Si表面上成核率非常低.而负衬底偏压能够提高金刚石在镜面光滑的Si表面上的成核率,表明金刚石核与Si表面的结合力也得到增强.利用负偏压增强CVD系统制备金刚石膜时,气体辉光放电产生的离子对Si表面轰击,使得Si衬底表面产生了微缺陷(凹坑),增大了金刚石膜与Si衬底的结合面积.本工作主要从理论上研究离子轰击对金刚石膜与Si衬底结合力的影响.     

大面积高光学质量金钢石自支撑膜的制备

介绍了一种新型的磁控/流体动力学控制的大口径长通道直流电弧等离子体炬，并据此设计建造了100千瓦级高功率DC Arc Plasma Jet CVD金刚石膜沉积系统，讨论了该系统采用的半封闭式气体循环系统的工作原理，以及在气体循环条件下制备大面积高光学质量金刚石自支撑膜的研究结果。     

纳米金刚石膜场发射性质的研究

研究了不同衬底上纳米金刚石膜场电子发射性质.纳米金刚石膜是用热灯丝化学气相沉积法合成的.反应气体是CH4、H2和N2的混合物.得到的纳米金刚石膜利用扫描电子显微镜和拉曼谱等进行检测和表征.场发射是在压强为106Pa的真空室进行测量的.实验结果表明,在纳米金刚石膜上涂有碳纳米管展显了更低的开启电场,它比碳纳米管,Mo上纳米金刚石及Si上纳米金刚均要低得多.但Mo和Si上纳米金刚石要比Si上多晶金刚石开启电场低.文中对实验结果进行了讨论.     

掺硼对超纳米金刚石薄膜的影响

采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术,利用氩气、甲烷、二氧化碳混合气体,制备出平均晶粒尺寸在7.480 nm左右,表面粗糙度在15.72 nm左右的高质量的超纳米金刚石薄膜;在此工艺基础上以硼烷作为掺杂气体,合成掺硼的金刚石薄膜.表征结果显示在一定的浓度范围内随着硼烷气体的通入,金刚石薄膜的晶粒尺寸及表面粗糙度增大、结晶性变好,不再具有超纳米金刚石膜的显微结构和表面形态;同时膜材的物相组成也发生改变,金刚石组份逐渐增多,并且膜层内出现了更明显的应力以及更好的导电性能.     

MPCVD制备大面积自支撑金刚石膜研究进展

金刚石膜因其优异的物理化学性质备受关注,而大面积自支撑金刚石膜因其结构完整性在各大领域的应用范围更胜一筹。综述了大面积自支撑金刚石膜的、研究进展和影响其沉积均匀性和沉积速率的因素。表明微波频率越高,沉积速率越快;而气体流速对沉积速率的影响呈现先增大后减少的趋势;基片台的设计对金刚石的均匀性至关重要;辅助气体对金刚石膜的影响与添加的气体种类有关,微量N_2、O_2的加入可以提高沉积速率。最后对大面积自支撑金刚石在红外窗口的应用进行展望。     

"大面积高光学质量金刚石膜制备、加工及应用"关键技术研究进展

采用具有我国独立知识产权的磁控/流体动力学控制大口径长通道等离子体炬技术(中国发明专利)建造的100kW级高功率DC Arc Plasma Jet CVD膜沉积系统(在气体循环条件下工作)和10kW级DC Arc Plasma Jet CVD装置成功地制备了高光学质量(光学级透明)大面积金刚石自支撑膜。在气体循环条件下制备的金刚石自支撑膜最大面积φ100mm,最大厚度～2mm。其中光学级透明金刚石膜最大直径φ60mm,厚度～0.6mm。在气体不循环状态(Blow down mode,10kW级JET)制备的光学级     

氧气对MWPCVD制备金刚石膜的影响

在水冷反应室式微波等离子体化学气相沉积装置中以混合的CH4/H2/O2为反应气体,研究了O2浓度对制备金刚石膜的影响.实验发现,很低浓度的O2会显著促进金刚石的沉积,并稍稍抑制非晶C的沉积,因而沉积膜中非晶C的含量急剧下降;较高浓度的O2会同时抑制金刚石和非晶C的沉积,但由于抑制金刚石的作用更强烈,沉积膜中非晶C的含量反而有所升高.另外,O2的存在,有利于沉积颗粒较小的金刚石膜.     

直流热阴极PCVD法CH_4:N_2:H_2气氛下制备纳米金刚石膜

采用直流热阴极等离子体化学气相沉积(PCVD)技术,在CH4:H2中加入N2改变等离子体能量分布状态,提高二次形核比例,制备纳米金刚石膜。在CH4:H2气体中,在不同压力和温度下,改变通入N2的比例,分析直流热阴极等离子体放电下N2对金刚石膜生长的影响。采用拉曼光谱仪、扫描电镜(SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)对样品进行了表征,结果表明,直流热阴极PCVD系统中,CH4:N2:H2气氛下,N2流量小于气体总流量的50%时,在6×103 Pa、850℃条件下,制备的金刚石膜样品的晶粒小于100nm、金刚石1332 cm-1特征峰展宽且强度较高、金刚石的XRD衍射峰强度也较高,具备纳米金刚石膜的基本特征。因此,利用直流热阴极PCVD方法,在较低温度和气压下,CH4:H2中加入少量N2,可以制备出纳米金刚石膜。     

金刚石薄膜材料的研制进展

早期,在低压高温下,沉积金刚石膜主要依赖于通过化学气相沉积工艺使碳氢化物气体发生热分解。苏联科学家在这方面进行了开拓性的工作。在低压下形成的这种膜具有一系列的结构、形态、物理性质特征。它含有较大百分比的石墨碳及其它碳或碳-氢结构。在低压下,甚至形成金刚石薄膜的过渡物——类金刚石碳膜和类金刚石碳氢膜。早期的金刚石生长速率极小,约0.1μm/h,以致于它无多少实用价值。1982年,S.Ma-tsumoto采用热灯丝化学气相沉积法,1983年M.Kamo用微波等离子体化学气相沉积法制