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。     

CVD金刚石薄膜的成核机制

已有许多有效的方法来提高ＣＶＤ金刚石薄膜的成核密度，但成核机理仍有很多问题，本文简要介绍作者在这方面的一些工作。     

CVD金则石薄膜的成核机理研究

利用热丝化学气相沉积，在预觉 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进改善成核密度的最有效的方法。     

正偏压控制CVD金刚石薄膜成核的理论研究

本文从理论上研究了等离子体ＣＶＤ金刚石薄膜过程中的衬底正偏压增强金刚石成核效应，给出了增强成核强度与正偏压和沉积参数的关系，理论较好地描述了实验现象。     

铁基底上扩散感应的CVD金刚石成核

在硅和铁基底上同时进行ＣＶＤ 金刚石的沉积,利用硅基底上的金刚石成核感应金刚石在铁基底上直接成核。研究表明,硅和铁基底上不同的沉积过程导致了铁基底上碳原子表面扩散的加强,从而促成了ＣＶＤ 金刚石在铁基底上的直接成核。表面扩散对ＣＶＤ 金刚石成核有重要影响。     

CVD生长金刚石薄膜衬底负偏压增强成核效应

基于已经得到的实验结果的分析，本文较详细地讨论了低压化学气相沉积（ＣＶＤ）金刚石薄膜过程中，衬底负偏压对金刚石成核的增强效应，明确阐述了负偏压增强成核的作用机理，并且讨论了这种效应作为提高金刚石在非金刚石衬底表面成核密度的一种方法所具有的优点以及存在的不足。     

纳米粉预处理的CVD金刚石薄膜成核与生长研究

研究了纳米金刚石粉预处理的光滑硅衬底上CVD金刚石薄膜的成核与生长．通过与研磨处理样品相比较,纳米金刚石的预处理极大地提高了成核密度（可达10⁹／cm²）、成核速度与成膜质量,并能方便地进行成核密度的控制,是一种经济实用、简单有效的预处理方法．     

CVD法生长金刚石薄膜中基片表面形貌对成核密度的影响

本文首次提出用分形理论研究CVD方法生长金刚石薄膜中基片表面形貌对成核密度的影响,发现:成核密度n与基片表面分形维数D之间存在一定关系;在D介于2～3时,n有峰值存存。     

电化学法预处理硅基片提高金刚石成核密度的研究

通过用电化学法预先沉积一层碳膜的方法，利用热丝化学汽相沉积法使金刚石在光滑硅片上的成核密度达到１０７ｃｍ－２左右，与未镀碳膜相比提高了近３个数量级。文中还分析了可能的原因。     

CVD金刚石薄膜二次形核机制的研究

根据实验观察分析提出了金刚石二次形核机制 ,此机制认为二次形核很容易在( 10 0 )晶面上和晶界上形成。通过比较 ( 10 0 )面的二次形核和形成新生长台阶的系统自由能差 ,可知当气氛中的碳氢基团浓度较大时 ,粘附在基底的碳氢基团发生堆集 ,如果堆集碳氢基团高度尺寸较大时将形成二次晶核。也对晶界二次形核的系统自由能差进行了推导 ,结果表明晶界二次形核是自发的 ,将导致体系自由能的下降。     

采用正交法研究金刚石偏压形核

在微波等离子体化学气相沉积装置中 ,采用正交试验法研究金刚石在镜面抛光的Si( 1 0 0 )面上的偏压形核过程中 ,形核时间、偏压电压、气压及甲烷浓度对形核密度的影响 ,研究结果表明 :形核密度随形核时间的增加而增加 ,适中的偏压电压和沉积气压有利于金刚石的形核 ,而甲烷浓度的影响很小。正交试验所得的最佳形核条件为偏压 -1 5 0V ;时间 1 2min ;气压 4kPa;CH4 比率 5 % ,在该条件下金刚石的形核密度达到 1 0 1 0 个 cm2 。     

硬质合金YG8上金刚石薄膜的成核研究

利用调节基底表面碳流量的方法促进了热丝ＣＶＤ中硬质合金ＹＧ８上金刚石薄膜的成核，使成核期大为缩短，根据扫描电镜和拉曼光谱对沉积结果的分析，研究了ＹＧ８上金刚石薄膜成核的机理。     

镍衬底上定向金刚石膜的成核与生长

提出了一种包括晶粒接种、高温退火、成核、生长四过程的薄膜沉积新方法 ,用射频等离子体增强热丝化学气相沉积系统 ,在Ni衬底上制备了定向金刚石膜。通过对成核和生长两过程工艺条件的研究 ,掌握了提高成核密度和金刚石定向生长规律。实验还表明 ,膜与Ni衬底之间未见Ni C H界面层的形成     

金刚石薄膜形核与长大动力学的研究

采用热丝ＣＶＤ法在半底上合成了金刚石薄膜，研究了工艺参数对金刚石形核与长大的影响规律。形核密度随甲烷深度的增加和抛光膏粒度的减小而增加，随衬底工上升而增加至极值后下降，衬底温度过低，形核密度增加但形核为球状。     

衬底负偏压增强金刚石成核机制的研究进展

综述了近几年来对衬底负偏压增强金刚石成核机制的研究,并且对各种机制进行了分析和讨论,提出了今后有待研究的问题。     

Nucleation Thermodynamics inside Micro/nanocavity

A thermodynamic approach at the nanometer scale was performed for the heterogeneous nucleation inside nanocavity, and an analytical expression of the critical energy of nucleation was evaluated considering a rough ball nucleus nucleating inside nanocavity. Compared with the case of the nucleation locating on planar or convex substrate, the critical energy of nucleation inside the concave substrate is the smallest. Based on the thermodynamic and kinetic analyses, at low supersaturation, the smaller the curvature radius of cavity and/or the smaller the contact angle, the smaller the critical energy of nucleation, and the larger the nucleation rate. At high supersaturation, the nucleation rate increases with increasing the contact angle and/or increasing the curvature radius of cavity. In this way, at the low supersaturation, the heterogeneous nucleation rate is larger than the homogeneous one, as the nucleation rate is mainly determined by the heterogeneous nucleation. At the high supersaturation, the heterogeneous nucleation rate is smaller than the homogeneous one, as the nucleation rate is mainly determined by the homogeneous nucleation.