碳氢氟体系低压生长金刚石的相图

本文从理论上首次计算了含卤素体系中生长金刚石薄膜的三元相图，研究了碳－氢－氟（C－H－F）体系中金刚石生长区随衬底温度及氟含量的变化趋势．与实验比较，符合较好。计算结果表明C－H－F体系的三元相图中金刚石生长区的位置和变化趋势与碳－氢－氧（C－H－O）体系中的有明显的差别，特别是当气相中氟含量超过氢含量时，金刚石生长区趋于消失。理论计算的相图可用于优化含氟体系生长金刚石的实验条件如碳氢氟的组份和衬底温度等。     

C-H体系CVD金刚石薄膜取向生长的热力学分析

化学气相淀积金刚石薄膜过程中 ,CH3 和C2 H2 是金刚石生长的主要前驱基团。C2 H2 与CH3 浓度比 ( [C2 H2 ]/[CH3 ])的变化将影响金刚石薄膜的生长取向。用非平衡热力学耦合模型计算了C H体系CVD金刚石薄膜生长过程中C2 H2 浓度和CH3浓度随淀积条件的变化 ,并进一步获得了 [C2 H2 ]/[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 ( 1 1 1 )面和 ( 1 0 0 )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 ,[C2 H2 ]/[CH3 ]逐渐升高 ,导致金刚石薄膜的形貌从 ( 1 1 1 )晶面转为 ( 1 0 0 )晶面。     

MOVPE生长GaN的准热力学模型及其相图

本基于准热力学平衡模型对以ＴＭＧａ和ＮＨ３为源的ＭＯＶＰＥ生长ＧａＮ的过程进行了分析，并在此基础上计算了ＭＯＶＰＥ生长ＧａＮ的相图，ＧａＮ的ＭＯＶＰＥ相图由ＧａＮ（ｓ）单聚集相区，ＧａＮ（ｓ）＋Ｇａ（ｌ）双凝聚相区，表面会形成Ｇａ滴的两个腐蚀区构成，本着重讨论了生长温度，反应室压力，载气组分，ＮＨ３分解率和Ｖ／Ⅲ比对ＧａＮ单凝聚相区边界的影响。     

RF—HFCVD生长高质量纳米金刚石薄膜

采用射频等离子体增强的热丝化学气相沉积 (RF HFCVD)技术在石英玻璃衬底上制备了高质量的纳米金刚石薄膜 .研究了衬底温度、反应气压及射频功率对金刚石膜的结晶习性和光学性质的影响 ,其最佳值分别为70 0℃、2× 133Pa和 2 0 0W .在该条件下金刚石成核密度达 10 11cm-2 ,经 1h生长即获得连续薄膜 ,其平均晶粒尺寸为 2 5nm ,表面粗糙度仅为 5 5 ,在近红外区域 (80 0nm处 )的光透过率达 90 % .     

采用ECR-PEMOCVD方法进行立方和六方GaN单晶薄膜生长的准热力学模型和相图

基于热力学平衡理论,对在电子回旋共振等离子体增强金属有机化学气相沉积系统中的Ga N薄膜生长给出了一个化学平衡模型.计算表明,Ga N生长的驱动力Δp是以下生长条件的函数: 族输入分压,输入 / 比,生长温度.计算了六方和立方Ga N的生长相图,计算结果和我们的实验结果显示出一定的一致性.通过分析,解释了高温和高 / 比生长条件适合六方Ga N的原因.上述模型可以延伸到用于Ga N单晶薄膜生长的类似系统中.     

YVO4相图的研究

本文对钒酸钇的相图进行了系统的研究,详细地分析了钒酸钇熔体体系的二元相图、三元相图以及一些中间体系的相图;对比分析了相图对晶体生长的作用．并对用Ｃｚ法生长钒酸钇的过程中出现的黑相进行了物相分析,认为出现黑相的原因是生长过程中钒的变价和挥发造成的．     

RF—PECVD制备类金刚石碳膜的沉积机理

本文综合评述了用射频率等体化学气相沉积法制备类金刚石碳膜过程中的等离子体化学反应和等离子体与材料表面反应机理的研究概况。     

一种比金刚石还硬的新型材料—β—C3N4

β－Ｃ３Ｎ４晶体是一种新型假想材料，其结构和β－Ｓｉ３Ｎ４晶体相似。β－Ｃ３Ｎ４材料从理论上预言可能具有比金刚石还大的体积模量，并有较为特殊的电学和光学性能。高含氮量的ＣＮ膜和多晶β－Ｃ３Ｎ４的研究成为目前的研究重点。原子比Ｎ：Ｃ〉１的ＣＮ膜和颗粒直径约为０．５μｍ的多晶已有报导。多晶体的研究倾向于采用低能Ｎ离子辅助沉积。掺杂元素的研究对ＣＮ膜的半导体性能的影响将成为该领域的又一新的研究方向。     

金刚石薄膜的分层生长

采用热丝化学气相沉积生长出优异的金刚石薄膜。研究了薄膜的分层生长过程，薄膜的层状结构及膜厚随沉积时间的变化特性。     

金刚石电子材料生长的研究进展

简述了金刚石兼具物理的和化学的优良性质,尤其是金刚石的半导体电气性质,即宽带隙、高击穿电场、高载流子迁移率和高热导率,成为固态功率器件最有前途的半导体材料之一。介绍了金刚石基的电子器件及其材料生长的研究进展,分析了金刚石膜的导电机理以及材料生长的新技术。重点介绍了采用包括微波等离子体化学汽相淀积(MPCVD)等方法制备金刚石膜、本征单晶生长、硼掺杂等技术。目前在直径为100~200 mm的硅衬底上,可以淀积均匀的超纳米结晶金刚石(UNCD)膜。此外,对金刚石电子学和光电子学的未来进行了展望。     

氢气流量对金刚石薄膜制备的影响

在不同氢气流量下,以丙酮为碳源,采用热丝法化学气相沉积在p型(111)单晶硅衬底上制备了金刚石薄膜。用金相显微镜、X射线衍射以及原子力显微镜对金刚石薄膜表面形貌以及质量进行了表征,结果表明:在氢气流量为150~200 mL/min时,金刚石薄膜择优(111)晶面生长,且金刚石颗粒逐渐变大,分布逐渐不均匀,在氢气流量为200 mL/min时,甚至出现二次形核。在氢气流量为200~250 mL/min时,金刚石薄膜择优(100)晶面生长,金刚石颗粒逐渐变小,分布逐渐均匀。     

低压气相生长金刚石薄膜成核机理的研究

本文论述了低压气相生长金刚石薄膜中活性原子团ＣＨ＿３和原子态氢在金刚石成核运动中的作用以及衬底材料性能对成核的影响，认为活性基ＣＨ＿３是生长金刚石的主要活性物质，它们在衬底表面的吸附、碰撞、聚集等构成了成核运动，原子氢在成核运动中的主要作用是参与ＣＨ＿３的脱氢反应和石墨相碳原子团的刻蚀反应，并且还有稳定ＣＨ＿３中ＳＰ￣３杂化轨道的作用。衬底材料性能对成核的影响在于晶格失配而导致的错配位错和晶格畸变所引起的界面势垒和晶核弹性能的增加。最后讨论了金刚石薄膜与衬底之间是否存在过渡层问题，认为过渡层不是金刚石唯一的成核区，它的存在与生长条件密切相关，并且解释了关于过渡层实验研究中遇到的相互矛盾的结论。     

HFCVD方法沉积金刚石薄膜的生长研究

本文讨论了金刚石薄膜应用于光学领域所遇到的问题，研究了热丝ＣＶＤ（ＨＦＣＶＤ）方法生长应用于光学膜的金刚石薄膜过程中，衬底表面的预处理和沉积条件如碳源浓度、衬底温度等对制备腹晶粒尺度和晶粒间界以及膜表面形貌的影响．     

氮掺杂金刚石膜的生长特性

采用电子辅助化学气相沉积法(EA-CVD),在含氮气氛中制备出金刚石膜,利用SEM、Raman光谱、EPR测试手段研究了氮气对金刚石膜品质的影响及氮掺杂特性.结果表明,在950℃基片温度下,沉积气氛中掺入氮气后,金刚石膜晶形变为"菜花状", 非金刚石碳的含量增加,膜的品质下降.在800℃基片温度下,沉积气氛中掺入氮气后,孪晶和二次成核减少,金刚石膜的结晶形貌得到改善.通过Raman光谱和EPR分析发现,在金刚石膜中氮杂质主要以Ns0,[N-V]0和[N-v]-1的形式存在,而且随着氮气流量的增加,Ns0的含量增加,[N-V]0含量减少,[N-V]-1含量变化不明显.     

氮掺杂金刚石膜的生长特性

采用电子辅助化学气相沉积法(EA-CVD),在含氮气氛中制备出金刚石膜,利用SEM、Raman光谱、EPR测试手段研究了氮气对金刚石膜品质的影响及氮掺杂特性.结果表明,在950℃基片温度下,沉积气氛中掺入氮气后,金刚石膜晶形变为"菜花状", 非金刚石碳的含量增加,膜的品质下降.在800℃基片温度下,沉积气氛中掺入氮气后,孪晶和二次成核减少,金刚石膜的结晶形貌得到改善.通过Raman光谱和EPR分析发现,在金刚石膜中氮杂质主要以Ns0,[N-V]0和[N-v]-1的形式存在,而且随着氮气流量的增加,Ns0的含量增加,[N-V]0含量减少,[N-V]-1含量变化不明显.