采用石墨碳源沉积金刚石薄膜

采用固相石墨为碳源,使用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,在Si(111)上沉积高质量的金刚石薄膜.研究了在气相碳源浓度处于不饱和状态时,沉积气压和石墨温度对生长速率的影响.利用SEM、XRD、红外光谱分析薄膜表面形貌和质量.结果表明高质量的金刚石薄膜可在H2激发而产生的封闭的等离子体气氛下合成,高的沉积气压和石墨温度会导致高的气相碳源浓度,从而有利于提高薄膜的生长速率,而低的气相碳源浓度有利于沉积薄膜的质量的提高.     

不同碳源对金刚石薄膜制备的影响

采用等离子辅助热丝化学气相沉积(PAHFCVD)装置,分别用甲烷和乙醇为碳源进行了金刚石薄膜的制备。并运用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)测试手段对沉积的金刚石薄膜进行了观察分析。结果表明,用乙醇制备的金刚石薄膜比甲烷制得的金刚石薄膜的生长率要高,膜的缺陷少、颗粒均匀。     

燃焰法沉积金刚石薄膜的成核与生长

用扫描电镜研究了燃焰法沉积金刚石薄膜的成核与生长行为．分析了从成核至形成连续膜期间金刚石晶粒的生长特点．研究了沉积时间对金刚石薄膜晶体形态和表面形貌的影响。     

金刚石薄膜的低温沉积

采用乙醇和氢气作为工作气体，利用微波等离子体化学气相沉积法在较低的沉积温度下制备了金刚石薄膜，用扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱、X射线衍射仪(XRD)和红外光谱研究了薄膜的结构和性质。结果表明：在450℃的基片温度下，利用乙醇和氢气在优化的工艺条件下可得到具有微晶结构的金刚石薄膜。     

火焰法沉积金刚石薄膜的研究

1988年,日本学者Hirose[1]首次用O_2/C_2H_2火焰法在大气条件下沉积出金刚石薄膜,立即引起世界各国的极大兴趣。本文用O_2/C_2H_2和O_2/C_3H_8火焰在Ti-6Al-4V合金衬底上成功地沉积出金刚石薄膜。图1是喇曼光谱分析结果。在1333cm~(-1)处出现一条很尖锐的金刚石特征喇曼峰,1552cm~(-1)为无定型碳的喇曼峰,其强度很弱,表明非金刚石相含量极少。金刚石喇曼峰     

金刚石薄膜的低温沉积研究

采用微波等离子体辅助化学气相沉积法成功地在２８０～４４５℃沉积了金刚石薄膜。发现低温沉积的金刚石薄膜的形核密度随着温度的降低可得到极大提高；表面粗糙度随着温度的降低可得到大幅度的降低。     

金刚石薄膜的低温沉积

采用乙醇和氢气作为工作气体,利用微波等离子体化学气相沉积法在较低的沉积温度下制备了金刚石薄膜,用扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱、X射线衍射仪(XRD)和红外光谱研究了薄膜的结构和性质.结果表明:在450 ℃的基片温度下,利用乙醇和氢气在优化的工艺条件下可得到具有微晶结构的金刚石薄膜.     

MPCVD法AlN基体上金刚石薄膜的制备

以丙酮和氢气作气源,采用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)在AlN表面制备金刚石薄膜,并通过拉曼光谱(Raman),扫描电子显微镜(SEM)对沉积得到的金刚石薄膜进行表征.研究表明:直接在AlN表面沉积因金刚石的形核密度很低而很难得到连续的金刚石薄膜.利用金刚石微粉研磨AlN表面有利于金刚石形核密度的提高,Raman分析和电镜观察发现:所得的金刚石薄膜存在杂质和缺陷,没有明显的刻面特征,而且是由粒径较大的球状颗粒堆积而成.     

金刚石薄膜的形核研究

本文介绍了当前金刚石薄膜形核的现状及用热丝化学气相沉积法在不同的衬底上沉积金刚石膜，对Si、Ni、Cu三种衬底生长的金刚石膜进行研究如何增大形核密度、提高形核质量。得到了制备高密度和高质量的金刚石膜的方法。     

金刚石薄膜合成技术

作者对金刚石膜气相合成的历史,金刚石薄膜的沉积方法以及金刚石薄膜沉积技术的发展方向和应用前景进行了论述。     

纳米针状金刚石膜的制备

利用高功率微波等离子体化学气相沉积方法在硅衬底上沉积了多晶金刚石薄膜,然后利用电子束蒸发方法在金刚石薄膜表面上沉积了5 nm厚的Pt薄膜.利用Pt的自组织化效应,再通过氢等离子体照射、氧等离子体刻蚀、王水处理等手段,使金刚石薄膜表面形成了纳米针.利用拉曼光谱和扫描电子显微镜(SEM)表征金刚石薄膜的结构,拉曼光谱显示在1 315 cm^-1处出现纳米金刚石特征峰,SEM显示纳米针均匀地直立在金刚石薄膜表面,每平方厘米大约含有10⁸个纳米针,纳米针的平均高度约为1 μm.     

WC—Co硬质合金上高质量金刚石薄膜的制备

采用微波等离子体化学气相沉积法在硬质合金基体上制备金刚石薄膜,研究了铜过渡层和酸蚀脱钴两种基体前处理工艺以及在施加铜过渡层的情况下,不同的沉积气压和基片温度对金刚石薄膜的质量的影响。结果表明,在施加铜过渡层后,在适中的沉积条件下（沉积气压6．0kPa,基片温度约为780度）可得到质量较好的金刚石薄膜。     

MPCVD法AlN基体上金刚石薄膜的制备

以丙酮和氢气作气源,采用微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）在AlN表面制备金刚石薄膜,并通过拉曼光谱（Raman）,扫描电子显微镜（SEM）对沉积得到的金刚石薄膜进行表征.研究表明：直接在AlN表面沉积因金刚石的形核密度很低而很难得到连续的金刚石薄膜.利用金刚石微粉研磨AlN表面有利于金刚石形核密度的提高,Raman分析和电镜观察发现：所得的金刚石薄膜存在杂质和缺陷,没有明显的刻面特征,而且是由粒径较大的球状颗粒堆积而成.     

Preparation and characterization of nano-crystalline diamond films on glass substrate

Adherent nano diamond films were successfully deposited on glass substrate by microwave plasma assisted CVD method in H2-CH4 and Ar-CH4 environment. Raman, AFM (Atomic Force Microscope), TEM (Transmission Electron Microscope), FTIR, and Nano Indentation techniques were used for characterization of the obtained nano diamond films. It was found that the average grain size was less than 100 nm with a surface roughness value as low as 2 nm. The nano diamond films were found to have excellent transparency in visible and IR spectrum range, and were as hard as natural diamond. Experimental results were presented. Mechanisms for nano diamond film deposition were discussed.     

金刚石薄膜的研究概况

介绍了金刚石薄膜的制备方法及应用前景,简要分析了金刚石薄膜未来的研究重点.     

微波等离子刻蚀CVD金刚石膜提高机械研磨效率

针对低温低压化学气相沉积(CVD)金刚石膜表面粗糙且厚薄不均，普通的方法抛光金刚石膜效率低的现象，采用空气等离子刻蚀金刚石膜与机械研磨相结合的抛光工艺，提高了金刚石膜的抛光加工效率．并与纯机械研磨法比较，通过观察样品的表面形貌，说明等离子刻蚀的作用。     

Adhesive strength of CVD diamond thin films quantitatively measured by means of the bulge and blister test

Large advancement has been made in understanding the nucleation and growth of chemical vapor deposition (CVD) diamond, but the adhesion of CVD diamond to substrates is poor and there is no good method for quantitative evaluation of the adhesive strength. The blister test is a potentially powerful tool for characterizing the mechanical properties of diamond films. In this test, pressure was applied on a thin membrane and the out-of-plane deflection of the membrane center was measured. The Young’s modulus, residual stress, and adhesive strength were simultaneously determined using the load-deflection behavior of a membrane. The free-standing window sample of diamond thin films was fabricated by means of photolithography and anisotropic wet etching. The research indicates that the adhesive strength of diamond thin films is 4.28±0.37 J/m2. This method uses a simple apparatus, and the fabrication of samples is very easy.     

基片温度对纳米金刚石薄膜掺硼的影响

采用微波等离子体化学气相沉积法,以氢气稀释的乙硼烷为硼源进行了纳米金刚石(NCD)薄膜的生长过程掺硼,研究了基片温度对掺硼NCD薄膜晶粒尺寸、表面粗糙度、表面电阻和硼原子浓度的影响.利用扫描电子显微镜和原子力显微镜观察NCD薄膜的表面形貌,并通过Imager软件对原子力显微镜数据进行分析获得薄膜的表面粗糙度及平均晶粒尺寸信息;采用四探针测量掺硼NCD薄膜的表面方块电阻,利用二次离子质谱仪对掺杂后NCD薄膜表面区域的硼原子浓度进行测量.实验结果表明,较高的基片温度有利于提高薄膜的导电能力,但随着基片温度的提高,NCD薄膜的平均晶粒尺寸和表面粗糙度逐渐增大;此外,当反应气体中的乙硼烷浓度一定时,掺杂后NCD薄膜的表面硼原子浓度随基片温度升高存在一个饱和值.在所选乙硼烷浓度为0.01%的条件下,基片温度在700℃左右可以在保证薄膜表面电性能的基础上保持较好的表面形貌.