沉积参数对CVD金刚石晶粒尺寸的影响

采用DC Arc Plasma Jet CVD方法制备了金刚石自支撑膜体,考察了温度分布、沉积腔压和CH4/H2等沉积参数对所制备金刚石膜体中的晶粒尺寸的影响.实验发现沿温度降低的方向和增加腔压会使晶粒尺寸变大,当CH4/H2超过15%后,有带刻面的晶粒出现.本次实验最大的晶粒对角线长度超过1mm.     

热丝化学气相沉积法在CH4／H2混合气体中低温生长超薄纳米金刚石膜

用热丝化学气相沉积方法研究了低温(~550℃)和低反应气压(~7 Torr)下硅片上金刚石膜的成核和生长.成核过程中采用2.5%的CH4浓度,在经充分超声波预处理的硅片上获得了高达1.5×1011cm-2的成核密度.随CH4浓度的增加所成膜中的金刚石晶粒尺寸由亚微米转变到纳米级.成功合成了表面粗糙度小于4nm、超薄(厚度小于500nm)和晶粒尺寸小于50nm的纳米金刚石膜.膜与衬底结合牢固.膜从可见光至红外的光吸收系数小于2×104cm-1.用我们常规的HFCVD技术,在低温度和低压下可以生长出表面光滑超薄的纳米金刚石膜.     

高功率MPCVD金刚石膜红外光学材料制备

使用自行研制的椭球谐振腔式MPCVD装置,以H2-CH4为气源,就高功率条件下CH4浓度对金刚石膜的生长速率和品质的影响规律进行了研究,并在此基础上进行了大面积光学级金刚石膜的沉积。利用扫描电镜、激光拉曼谱仪、傅里叶红外光谱仪对金刚石膜的表面和断口形貌、金刚石膜的品质、红外透过率等进行了表征。实验结果表明,使用自行设计建造的椭球谐振腔式MPCVD装置在高功率条件下通过提高CH4浓度会使金刚石膜的生长速率增加,但当CH4浓度达到一定比例后,金刚石膜的生长速率将不再继续提高。CH4浓度在0.5%~2%时制备的金刚石膜品质较高;自行设计建造的椭球谐振腔式MPCVD装置能够满足在较高功率下光学级金刚石膜的快速沉积要求。     

SAW器件用金刚石膜的制备工艺研究

针对声表面波( SAW)器件对金刚石膜的要求,采用石英钟罩式微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)装置,研究了不同气体体系对金刚石膜生长速率、电阻率、表面形貌、表层C化合态及相对含量(粒子数分数Xc)的影响.结果表明:在H2-CH3COCH3、CH4-H2-Ar和CH4-H2-N2三种气体体系下,金刚石膜的生长速率分别...     

等离子平板显示中冷阴极纳米金刚石膜的制备

讨论大面积 4 cm×4 cm 纳米金刚石膜制备工艺.采用电子辅助-热丝化学气相沉积法(EA-HFCVD)在硅片上沉积纳米金刚石膜.生长过程中,预先加 6 安培偏流生长 1 小时,然后在 0.8 千帕条件下,无偏流生长 3 小时.原子力镜表征晶粒尺寸为 30 纳米.样品上任意三点采用原子力镜表征,表现出良好均匀性.采用偏振光椭圆率测量仪和分光计分别表征样品的折射率和透射率.红外波段透过率超过 50%.金刚石膜表面分别进行氢化和氧化处理.通过表征,氢化处理后膜比氧化处理后膜对应的γ值大,约为 0.45.     

Sol Gel法制备PZT粉体的工艺研究

以丙醇锆(C12H28O4Zr)、醋酸铅(Pb(CH3COO)2.3H2O)、异丙醇钛(Ti{OCH(CH3)2}4)为原料,采用改进的溶胶-凝胶(Sol-Gel)工艺,研究了不同的热处理制度对于Pb(Zr0.52Ti0.48)O3粉体的物相形成、晶粒尺寸及颗粒分散度等的影响。实验结果表明,Sol-Gel法制备PZT粉体,预结晶温度段,改变烧结时间,对于粉体颗粒的尺寸影响不大;结晶温度段,改变结晶时间或结晶温度,会对颗粒尺寸产生较大的影响。     

MP-CVD中CH4浓度对CH4/H2等离子体中基团的影响

采用发射光谱法(OES)诊断了微波等离子体化学气 相沉积(MP-CVD)制备金刚石膜过程中CH₄浓度对 CH₄/H₂等离子 体中基团分布的影响,并利用拉曼光谱对不同CH₄浓度下沉积的金刚石膜生长面进行表 征。研究表明:CH₄/H₂等离子体中存在Hα、Hβ、Hγ、CH、C₂基团,且各基团谱线强度随CH₄浓度 的增加而增强,其中C₂基团的光 谱强度显著增强;CH₄/H₂等离子体电子温度随CH₄浓度的增加而上升;光谱空间诊 断发 现等离子体球中基团 沿径向分布不均匀,随CH₄浓度增加,C₂和CH基团分布的均匀性显著变差;沉积速率 测试表明,单纯增加CH₄浓度不能有效提高金刚石膜的沉积速率;Raman光谱测试结果 表 明,低CH₄浓度(0.8%)下沉积出的金刚石膜质量更理想。     

硫掺杂纳米金刚石薄膜的图形化生长

利用电子增强热丝化学气相沉积(EACVD)技术,以CH4/H2/H2S/Ar为工作气体,SiO2/Si为衬底,制备了硫掺杂金刚石薄膜。研究了利用光刻技术实现薄膜的图形化生长。结果表明:以SiO2作掩模的光刻技术能够使得硫掺杂金刚石薄膜在光滑SiO2/Si基片上很好地图形化生长。Hall效应检测表明硫掺杂金刚石薄膜为n型,给出了n型金刚石/p-Si异质结的反向I-V特性曲线。     

金刚石基底上制备(002)AlN薄膜的研究

首先采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法,在O2/H2/CH4混合气体气氛下利用大功率微波在(100)Si片上生长出了异质外延金刚石膜,X-射线衍射(XRD)、拉曼光谱和场发射扫描电子显微镜(FESEM)对薄膜的表征分析结果表明,制备的金刚石膜具有很高的金刚石相纯度,且晶粒排列紧密;继而采用射频磁控反应溅射法,在抛光的金刚石基底上成功制备了高C轴择优取向的氮化铝(AlN)薄膜,研究了不同的溅射气压、靶基距对AlN薄膜制备的影响,XRD检测结果表明,溅射气压低,靶基距短,有利于AlN(002)面择优取向,相反则更有利于AlN薄膜的(103)面和(102)面择优取向;研究了AlN薄膜在以N终止的金刚石基底和纯净金刚石基底两种表面状态上的生长机制,结果发现,以N终止的金刚石基底非常有利于AlN(002)面择优取向生长;从Al-N化学键的形成以及溅射粒子平均自由程的角度,探讨了其对AlN薄膜择优取向的影响。     

纳米金刚石在不同沉积条件下的生长研究

用CH4和H2为反应气体，在热丝化学气相沉积系统中用不同的沉积条件直接在Si衬底上制备了纳米金刚石，并用高分辨扫描电子显微镜和显微Raman光谱仪对它们进行了表征。结果表明，在热丝化学气相沉积系统中用连续辉光放电在Si衬底上沉积的金刚石是纳米金刚石颗粒；而用辉光放电在Si衬底上先进行金刚石核化，然后再用热丝化学气相沉积生长，可形成纳米金刚石膜。不同结构纳米金刚石的形成主要是由于在不同的沉积条件下非金刚石相被刻蚀的程度不同以及形成金刚石前驱物的运动不同所致。