基片预处理对MWPCVD金刚石薄膜的影响

利用自行研制的石英钟罩式微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜装置，研究了硅基片的不同预处理方式对沉积结果的影响。通过扫描电子显微镜形貌观察和喇曼谱分析表明，基片预处理能提高形核密度；用于预处理的金刚石研磨膏的粒度不同，影响金刚石薄膜沉积时的形核密度，晶形和薄膜的质量；表面划痕对沉积金刚石薄膜的影响具有双重性。     

基片位置对MWPCVD制备金刚石薄膜的影响

在石英钟罩式微波等离子体化学气相沉积实验装置中研究了基片位置对金刚石薄膜沉积质量的影响。扫描电子显微镜显微形貌观察和激光喇曼谱分析表明 ,对微波等离子体化学气相沉积制备金刚石薄膜而言 ,基片位置处于近等离子体球下游区域将有利于改善金刚石薄膜沉积质量。     

基片位置对MWPCVD制备金刚石薄膜的影响

在石英钟罩式微波等离子体化学气相沉积实验装置中研究了基片位置对金刚石薄膜沉积质量的影响。扫描电子显微镜显微形貌观察和激光喇曼谱分析表明，对微波等离子体化学气相沉积制备金刚石薄膜而言，基片位置处于近等离子体球下游区域将有利于改善金刚石薄膜沉积质量。     

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.     

沉积气压对MW—PCVD制备金刚石薄膜的影响

利用石英钟罩式微波等离子体化学气相沉积（ＭＷ－ＰＣＶＤ）实验装置研究了不同沉积气压对金刚石薄膜沉积结果的影响。扫描电子显微镜（ＳＥＭ）显微形貌观察及喇曼光谱（ＲＡＭＡＮ）分析表明沉积气压的提高有利于改善ＭＷ－ＰＣＶＤ制备金刚石薄膜的质量。     

微波等离子体化学气相沉积技术制备金刚石薄膜的研究

介绍了微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）制备金刚石薄膜的研究情况，重点论述了该法的制备工艺对金刚石薄膜质量的影响及其制备金刚石薄膜的应用前景。     

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的含量反应有所升高,另外,O2的存在,有利于沉积颗粒较小的金刚石膜。     

新型微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜装置

微波等离子体化学气相沉积（ＭＰＣＶＤ）是制备金刚石薄膜的一种重要方法。为了获得金刚石薄膜的高速率大面积沉积，在国内首次研制成功了５ｋＷ带有石英真空窗的天线耦合水冷却不锈钢反应室式ＭＰＣＶＤ装置。初步用该装置成功在硅基片上沉积得到了金刚石薄膜。     

微波等离子体化学气相沉积方法制备纳米金刚石薄膜

为了制备出大面积均匀连续的纳米金刚石薄膜,并探索温度、气氛等条件对最终生长出的纳米金刚石薄膜样品的影响,使用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法,改变CH4、H2、Ar气体比例以及衬底温度,在不同生长条件下制备了5组金刚石薄膜样品.5组样品分别使用ESEM和拉曼光谱进行成膜质量、形貌、结构以及组分的表征,分析了不...     

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。     

线形微波等离子体CVD金刚石薄膜沉积技术

本文将讨论一种新型的微波等离子体CVD设备———线形微波等离子体CVD设备和其在金刚石薄膜制备技术中的应用。利用Langmuir探针方法对线形微波等离子体CVD设备产生的H2等离子体进行的等离子体参数测量表明,在工频半波激励的条件下,H2等离子体的电子温度和等离子体密度分别约为6 eV和1×1010/cm3。尝试利用线形微波等离子体CVD设备,在直径为0.5 mm的小尺寸硬质合金微型钻头上进行了金刚石涂层的沉积,获得了质量良好的金刚石涂层。由于线形微波等离子体CVD设备产生的等离子体面积具有容易扩大的优点,因而在需要使用较大面积等离子体的场合,它将有着很好的应用前景。     

热丝法沉积金刚石膜工艺参数优化的微观机理与预测

弄清化学气相沉积金刚石膜的机理对优化工艺参数具有指导意义。在前期工作中，作者辨析了氢原子、甲基和乙炔在金刚石膜沉积中的作用。本文建立了两个微观指标，即甲基浓度和氢原子与乙炔浓度的比值，分别对应生长金刚石和刻蚀非金刚石碳。通过对G-H和G-H-O反应气氛的模拟，讨论了这两个指标与灯丝温度、气源组成和气压的关系，并构建了含氧气氛生长金刚石的G-H-O三元相图。对热丝法沉积金刚石膜的工艺参数的优化选择进行了机理分析与预测。为工业化生产金刚石膜提供了参考。     

微波高功率对生长金刚石膜影响的研究

在实验室自制的10 kW微波等离子体化学气相沉积装置中, 系统分析提高功率对生长金刚石膜的影响。利用等离子体发射光谱诊断分析高功率微波等离子体放电环境的特征, 同时采用扫描电镜及Raman光谱对不同功率条件下获得的金刚石膜的形貌和质量进行表征。结果表明:微波功率的提高可以获得面积更大的强场区域, 为金刚石的大面积均匀成膜提供了有利条件;同时提高微波功率可以产生更高的电子密度, 激发更多的活性氢原子和有利于金刚石生长的含碳基团;在气压为15 kPa, H₂/CH₄流量比为200∶6 mL/min的条件下, 当功率由4000上升到5000 W时, 金刚石膜的质量明显得到提高;当功率升高到5500 W时, 金刚石质量开始下降, 出现孪晶;但在升高功率的过程中, 晶粒尺寸增大的趋势没有改变。因此, 提高微波功率易于活性氢原子的产生并可更为充分的活化含碳大分子基团;在本实验条件下, 当微波功率为5000 W时, 所制备的金刚石膜可具有较高的质量。     

The formation and characterization of diamond crystallites by microwave plasma enhanced chemical vapor deposition – a comparison of gaseous and solid carbon sources as precursors

Commercial diamond powders are in irregular shapes and have been used as seeds for growing well crystallized fine diamond grits in this study. The surfaces of irregular diamond particles would serve as the seed for the subsequent growth of the diamond crystallites using microwave enhanced chemical vapor deposition (MPECVD). Both gaseous and solid carbon sources were used to transform the irregular shaped diamond seeds with sharp edges and corners along with the increase in size to the final equilibrium form of diamond crystallites. In case of gaseous carbon source, the effect of increasing methane content and applying negative dc bias voltage on the formation of diamond crystallites was significant. While in case of solid carbon source, well-faceted diamond crystallites can he extracted from the molten metal-carbon-hydrogen (M-C-H) system. Surface etch pits are numerous; especially noticeable after long exposure in hydrogen plasma. Both growth rates of diamond crystallite irrespective of the carbon sources tend to be parabolic at the later stage of growth. Electronic Publication     

卤素原子在化学气相淀积金刚石薄膜过程中的作用

根据非平衡热力学耦合模型计算得到了碳氢氟和碳氢氯体低压金刚石生长的非平衡定态相图，计算与大量实验事实符合良好。     

CVD金刚石薄膜(111)与(100)取向生长的热力学分析

用非平衡热力学耦合模型计算了CVD金刚石薄膜生长过程中C2H2与CH3浓度之比[C2H2]/[CH3]随衬底温度和CH4浓度的变化关系,从理论上探讨了金刚石薄膜（111）面和（100）面取向生长与淀积条件的关系。在衬底温度和CH4浓度由低到高的变化过程中,[C2H2]/[CH3]逐渐升高,导致金刚石薄膜的形貌从（111）晶面转为（100）晶面。添加氧后C2H2与CH3浓度都将下降,但C2H2下降得更多,因而添加氧也使[C2H2]/[CH3]下降,从而有利于生长（111）晶面的金刚石薄膜。     

低偏压下化学气相沉积金刚石薄膜的生长形貌研究

在微波等离子体化学气相沉积装置中，研究了偏压电压、甲烷浓度及沉积气压对金刚石晶形显露的影响。实验结果表明，生长时施加低的衬底偏压对金刚石的晶形显露有较大的影响，正的偏压有利于(111)面显露，负偏压有利于(100)面显露。在低偏压条件下生长时，低的沉积气压和甲烷浓度有利于(111)面显露；而高的气压和甲烷浓度有利于(100)面显露。过高的甲烷浓度将恶化金刚石质量，出现菜花状组织，无明显的晶面显露。