金刚石薄膜在氧化铝陶瓷上低压成核

在微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）系统中,用低压成核方法,在氧化铝陶瓷基片上获得了高成核密度的金刚石薄膜.实验表明,金刚石成核密度随系统压强减小而提高.在此基础上,提出一种MPCVD系统中金刚石成核的动力学模型,并指出对应于最高成核密度有一临界压强存在.     

氧化铝陶瓷衬底上金刚石[100]织构生长的氦增强刻蚀

用微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）在氧化铝陶瓷衬底上成功地制备出具有[100]织构的金刚石薄膜,并对该薄膜进行了X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和Raman光谱分析。由于氦原子具有高的电离能,因此本工作在反应气氛中引入了少量的氦。以提高氢等离子体的刻蚀效率,实验结果表明,少量氦气的引入促进了等离子体对非（100）面的选择性刻蚀,从而也有利于金刚石薄膜的[100]织构生长。     

系统压强对微波等离子体化学气相沉积金刚石成核的影响

为了在氧化铝上制备（100）定向织构的金刚石薄膜,必须先提高金刚石的成核密度,在微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）系统中,采用低压成核的方法,在氧化铝陶瓷上沉积出高成核密度的金刚石薄膜,扫描电镜显示其成核密度可达10^8cm^-2。在此基础上,沉积出（100）织构的金刚石薄膜。     

用于X射线光刻掩模的纳米金刚石膜成核研究

介绍了金刚石膜在下一代X射线光刻掩模中应用的必要性;通过调节衬底温度,改变生长时间、控制甲烷浓度等工艺措施,实验研究了不同参数对成核密度及成核质量的影响,获得了高密度形核的样品;对形核后的预生长期进行了工艺优化,有效地控制了核岛的优势生长,总结出了一套优化的形核方案,即甲烷浓度4％,衬底温度700℃,形核时间14min;这套工艺不仅改善了自支撑金刚石薄膜窗口的光学性能,还有效地降低了膜的内应力。     

采用MPCVD法在硅衬底上选择性生长金刚石膜

采用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法在附有SiO2掩摸的硅衬底上选择性沉积出了金刚石膜。采用扫描电子显微镜（SEM）和Raman光谱仪对金刚石膜的表面形貌和结构进行了表征。并讨论了衬底温度对金刚石薄膜选择性沉积的影响。得出了较佳的沉积条件。     

Al2O3陶瓷上沉积金刚石薄膜的研究

以酒精为碳源，用热丝ＣＶＤ法对不同表面状态的Ａｌ２Ｏ３衬底进行了金刚石薄膜沉积的比较，用扫描电镜，喇曼光谱和Ｘ射线衍射等方法检测了沉积出的金刚石膜的质量，并讨论了它们对成核和生长的影响。     

氧气-乙炔火焰法在Al2O3陶瓷上沉积金刚石薄膜

用氧气－乙炔火焰法在氧化铝陶瓷片上沉积出了金刚石薄膜，并观察了薄膜的形貌结构及其在基片上的分布规律。对基片进行了适当的预处理，可以提高金刚石薄膜在基片上的成核密度。认为氧化铝陶瓷片与沉积金刚石薄膜之间易形成过渡层，初步探讨了在氧化铝陶瓷片上沉积金刚石薄膜的机理。     

氧化铝基体表面预处理对金刚石薄膜生长的影响

采用微波等离子体化学气相沉积方法,在经不同预处理的氧化铝衬底上沉积金刚石薄膜.用X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪、扫描电镜(SEM)对所得薄膜的成分、物相纯度和表面形貌进行表征,比较不同的预处理方式对金刚石薄膜生长的影响.结果表明,基体表面经过熔融碱腐蚀后形成薄膜的膜基结合良好且膜材质量最佳,但表面平整度较低;而基体只经金刚石微粉乙醇悬浊液超声处理则在沉积时金刚石容易成膜,且结构要更为致密;在经过酸腐蚀的基体上沉积金刚石薄膜时,容易在薄膜与基体之间先形成过渡层,而后才进行金刚石薄膜的沉积.所得结果表明熔融碱腐蚀处理是获得电学应用氧化铝基金刚石薄膜复合材料的最适宜的基体表面预处理.     

偏压对MPCVD金刚石薄膜织构生长的影响

通过偏压激波等离子体化学气相沉积法（ＭＰＣＶＤ）成功地在Ｓｉ（１００）上生长出具有（１００）织构的金刚石薄膜。阐述了实验过程,讨论了偏压对（１００）织构金石薄膜成核与生长条件的影响,偏压有助于成核密度的提高和有利于（１００）织构生长,采用ＳＥＭ、Ｒａｍａｎ光谱等对所得榈进行了表征。     

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.     

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。     

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。     

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%。     

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).     

含氮体系CVD低压金刚石薄膜淀积条件

根据非平衡热力学耦合模型理论首次计算得到了碳氢氮体系的金刚石生长的非平衡定态相图与近几年在国际上发表的该体系实验结果符合,可以为今后的实验研究提供定量化的理论依据。     

CVD金刚石薄膜的成核机理研究

利用热丝化学气相沉积 ,在预沉积无定形碳的硅镜面基底及表面研磨预处理的铜基底上 ,实现了金刚石薄膜的沉积 ,并由此讨论了金刚石的成核机理。研究表明 ,无定形碳是金刚石成核的前驱态 ;成核密度不仅与基底材料有关 ,更主要由基底的表面状态决定 ,基底表面状态的设计是改善成核密度的最有效的方法。     

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.     

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。