基于电感耦合氧等离子体金刚石膜表面修饰的功率优化

采用电感耦合等离子体（ICP）氧等离子体刻蚀金刚石膜,探寻金刚石膜表面处理的方法。通过分析不同ICP射频源功率和不同偏压源功率下的刻蚀速率,研究了金刚石膜刻蚀的机理作用;通过拉曼光谱进行表征,分析刻蚀前后sp2与sp3的含量。结果表明,在ICP氧等离子体刻蚀的过程中,sp3键部分转化为sp2键;刻蚀后表面粗糙度降低;当...     

空气等离子体刻蚀对金刚石薄膜性能的影响

为了提高金刚石薄膜电学和辐射响应性能,在石英钟罩式MPCVD装置中,采用微波空气等离子体刻蚀处理来提高金刚石薄膜的纯度、电阻率和辐射剂量计响应性能,研究了不同的微波功率、气体流量、处理时间对金刚石薄膜电阻率、X光响应的影响,结果表明,空气等离子体中高能、高活性的氧和氮能有效刻蚀薄膜表面的石墨等非金刚石相,提高膜的纯度,使金刚石薄膜的电阻率从1.11×109Ω.cm提高到1.83×1014Ω.cm,提高了5~6个数量级,且处理后的金刚石薄膜X射线响应灵敏度提高了15倍,并获得了最佳的空气等离子体刻蚀条件。空气等离子体刻蚀处理是一种易于掌控的刻蚀方法,可有效提高金刚石薄膜表面质量,且资源丰富,价格便宜。     

循环刻蚀工艺对金刚石膜形貌和电阻率的影响

为了制备新型金刚石薄膜辐射剂量计,针对目前金刚石薄膜质量较差,难于满足辐射剂量计要求的问题,采用微波等离子体CVD法,研究了循环刻蚀生长阶段工艺参数(甲烷浓度,基片温度)和刻蚀方法对薄膜形貌、电阻率的影响。结果表明,循环刻蚀生长有利于提高金刚石薄膜的纯度和取向性。当?(甲烷)为0.34%,基片温度为960℃时,可获得[100]晶面取向的、电阻率达1011Ω·cm的金刚石膜,和采用常规工艺所得金刚石薄膜相比,其电阻率提高了3个数量级。     

H2-O2混合气氛刻蚀制备金刚石纳米晶薄膜

提供了在镜面抛光Si衬底上沉积平滑的纳米金刚石（NCD）薄膜的方法。采用微波等离子体化学气相沉积（CVD）系统，利用H2、CH4和O2为前驱气体，在镜面抛光的Si基片上制备了直径为5cm的NCD薄膜，用扫描电镜（SME）和共焦显微拉曼光谱分析其表面形貌和结构特点。分析表明，利用这种方法可以制备出高sp^3含量的NCD薄膜。通过与沉积时间加长而沉积条件相同情况下合成的金刚石微晶薄膜形貌相对比，分析了H2-O2混合气氛刻蚀制备NCD薄膜的机理。分析表明，基底的平滑度对O2的刻蚀作用起到重要的影响；在平滑的基底上，含量较少的O2的刻蚀作用也很明显；随着基底的平滑度下降，混合气氛中O2的刻蚀作用逐渐减弱。     

晶体与微声材料

9914848CVD 金刚石薄膜的介电性能研究[刊]/汪浩//功能材料.—1999,30(2).—202～203(C)对直流电弧等离子体 CVD 制备的金刚石薄膜的介电性能进行了研究,结果表明,金刚石薄膜的介电性能主要取决于样品的多晶性质以及表面和晶界处的非金刚石相和杂质成分。参10     

基于高斯脉冲的激光刻蚀CVD金刚石研究

构建了高斯脉冲激光线刻蚀能量密度分布模型,研究了激光功率和脉冲数对化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)金刚石表面上的点/线尺寸的影响规律,得到了能量在材料表面的扩散机理及刻蚀面组分,并在此基础上进行了激光面刻蚀。结果表明:高斯单脉冲激光作用下刻蚀轮廓近似为高斯曲面,间接证明了激光束在材料表面作用的能量呈高斯分布,且刻蚀面由金刚石、石墨和杂化物质构成,CVD金刚石表面的脉冲点刻蚀深度和宽度都随着激光功率和脉冲数的增大而增大。激光功率对CVD金刚石表面线刻蚀程度的影响较大,当功率值增大12 W时,刻蚀宽度和侧面扫入深度分别增大23.32μm和346.04μm;激光扫描速度则对CVD金刚石表面线刻蚀程度的影响相对较小,当扫描速度增大49.8 mm/s时,刻蚀宽度和侧面扫入深度分别减小了6.35μm和70μm。在功率为3 W、扫描速度为50 mm/s和扫描间距为2μm的条件下进行了激光面刻蚀,刻蚀深度为9.71μm,表面粗糙度为1.10μm。     

基片表面预处理对热丝CVD法生长金钢石薄膜的影响

本文研究了在热丝CVD方法生长金刚石薄膜中,基片表面的研磨处理对金刚石成核密度以及生长膜结构的影响。发现基片表面的预处理一方面可以提高金刚石的成核密度,另一方面又使生长膜的结构变得不利于应用。最后讨论了基片表面预处理对金刚石成核作用的机理和两种新的表面预处理方法。     

在大气中利用燃烧火焰合成金刚石

气相合成金刚石的方法,可举出有热灯丝CVD法、微波等离子体CVD法、电子轰击CVD法(EACVD法)、直流等离子体CVD法、弧光放电等离子体CVD法、等离子体喷射CVD法等。 这些合成法一般是用等离子体分解碳素源,并在还原性气氛中,生成原子态氢来合成金刚石的。原子态氢使得基团生成和金刚石的结合状态保持单键,并且对生长中产生的石墨、     

谐振腔式微波等离子体金刚石膜沉积室的研究

微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）技术被认为是制备高质量金刚石膜的一种最重要的技术手段。但是金刚石膜制备技术的失衡造成了目前国内高品质金刚石膜制备技术水平处于停滞状态,致使国内对高品质金刚石膜的迫切需要一直得不到满足。为此,文章主要通过HFSS 软件对椭圆谐振腔式的微波等离子体的CVD 装置进行设计及对主要尺寸进 行优化,并通过相同条件下与圆柱谐振腔式的CVD 装置的对比,得出了椭圆谐振腔式微波等离子体CVD 装置优于圆柱谐振腔式CVD 装置这个结论。     

基于金刚石钝化散热的栅区微纳尺度刻蚀研究

片内热积累效应严重制约GaN器件向高功率密度应用发展,金刚石钝化散热结构的GaN器件热管控技术已成为目前研究重点,而金刚石栅区高精度刻蚀和控制是实现该热管理技术应用的关键工艺难点。因此,本文采用电感耦合等离子体（ICP）刻蚀技术,以氮化硅作为刻蚀掩膜,对纳米金刚石薄膜进行栅区微纳尺度刻蚀工艺研究,系统分析了刻蚀气体、组分占比、射频功率等工艺参数对刻蚀速率的影响。结果表明,ICP源功率与氧气流量对刻蚀速率有增强作用,Ar与CF₄的加入对刻蚀过程具有调控作用。最终提出了基于等离子体刻蚀技术的高精度微纳尺度金刚石钝化薄膜刻蚀方法,对金刚石集成GaN器件热管理和金刚石高精度刻蚀技术具有重要的指导意义。     

薄膜取向性对金刚石紫外光探测器性能的影响

国际上一般采用任意取向的多晶薄膜作为探测级材料,所以电荷收集效率较低以至于灵敏度受到限制.本实验采用不同取向的多晶金刚石薄膜制作紫外光探测器,研究了薄膜取向性对探测器性能的影响,为进一步提高金刚石薄膜紫外光探测器的性能提供理论和实验依据.采用热丝辅助化学气相沉积(HFCVD)法,获得了晶粒尺寸接近的不同取向的金刚石薄膜.通过微电子加工工艺制备了不同取向的金刚石薄膜紫外光叉指结构探测器.研究表明,探测器性能与金刚石薄膜晶粒取向密切相关,使用(100)取向薄膜所获得的探测器性能明显得到改善,在225 nm紫外光下的光电流-暗电流之比以及190～700 nm波长范围内的紫外/可见分辨率均优于其它取向.     

黑色组织对直流电弧等离子体喷射金刚石自支撑膜光学、热学性能的影响

利用直流电弧等离子体喷射化学气相沉积法进行不同质量的金刚石厚膜的制备。金刚石膜用倒置荧光显微镜(OM)、高分辨电镜(HRTEM)、电子能量损失谱(EELS)、拉曼谱(Raman)进行表征,同时测量了不同质量金刚石膜的红外透过率和热导率。研究结果表明,黑色组织主要是金刚石膜中的夹杂物,成分主要是非晶碳和杂质氮。对于光学级透明金刚石膜,具有很高的红外透过率和热导率,黑色组织的存在明显降低了金刚石膜的质量,对金刚石膜的红外透过率和热导率的影响非常显著。     

新型半导体光电材料—CVD金刚石

综述了近年来 CVD 金刚石作为新型半导体光电材料的研究进展。主要包括:p型、n 型掺杂 CVD 金刚石的制备和性能;CVD 金刚石的发光特性;由 CVD 金刚石制备的发光器件。指出了目前 CVD 金刚石工业也所急待解决的一些问题。     

CVD金刚石（膜）制备技术及应用进展

化学气相沉积（CVD）方法是金刚石（膜）制备的主流技术,经过多年的发展,已从最初的微米金刚石膜发展到纳米金刚石膜,至目前高质量的单晶金刚石,应用领域不断扩展。除了工业和民用领域外,纳米金刚石膜在MEMS／NEMs、生物医学的应用进展引起业界关注,其中大尺寸单晶金刚石的制备是推动这些应用的关键。本文分析了MPCVD金刚石成膜特点,讨论了现阶段CVD金刚石膜商业化推广应用的制约因素,展望了今后金刚石膜的发展前景。     

定向金刚石膜的合成及机理探索

采用热丝化学汽相淀积 (CVD) ,未用别的辅助措施 ,合成了 (10 0 )晶面的金刚石膜。结合CVD金刚石成核的微观过程 ,探讨了定向金刚石膜的形成机理。发现和研究了表面扩散对CVD金刚石成核的重要影响。     

化学气相沉积光学级金刚石薄膜的研究进展

化学气相沉积（CVD））金刚石薄膜优异的光学性能在近几年得到了广泛的重视,关于它的研究也在近几年取得了较大的突破。综述了CVD金刚石薄膜的光学性能,着重从成核、生长和后期处理三个方面对光学级CVD金刚石薄膜的制备进行了讨论,并对今后的研究作了展望。     

CVD金刚石在电真空器件中的应用

介绍了化学气相沉积（CVD）金刚石膜应用于电真空器件夹持杆及输能窗方面的研究进展,和国外对CVD金刚石封接的几种技术解决方案以及国内CVD金刚石膜金属化及封接方面的研究情况。     

Combined single-crystalline and polycrystalline CVD diamond substrates for diamond electronics

The fabrication of diamond substrates in which single-crystalline and polycrystalline CVD diamond form a single wafer, and the epitaxial growth of diamond films on such combined substrates containing polycrystalline and (100) single-crystalline CVD diamond regions are studied.     

Non-equilibrium thermodynamics and the vapor phase preparation of diamond for electronic applications

Bulk diamond is unstable relative to bulk graphite except at high pressure and temperature. In spite of this, well crystallized diamond has been grown using numerous CVD methods, many of which have in common the production of atomic hydrogen and hydrocarbon radicals in regimes where solid carbon is expected to be a stable product. Several fundamentally different points of view have emerged in the effort to explain why well crystallized diamond, and not graphite or vitreous carbon, is observed in these experiments. One of the earliest argues that graphite is “etched” by atomic hydrogen at a rate higher than diamond and hence diamond is kinetically stable with respect to graphite. If diamond formation is kinetically controlled the deposition mechanism is critical and much debate has centered on the mechanism and species involved. Alternatively it can be argued that at the growth interface, diamond surfaces are stabilized by termination with hydrogen. If this is correct, and bulk reorganization ignored, then it is shown that a global understanding of the parameters important to the growth of diamond can be obtained without detailed kinetic analyses. Thus it is argued that single crystal diamond films of arbitrarily high purity and perfection are theoretically possible by CVD in spite of the bulk instability of diamond. It is also suggested that general principles exist which might be applied to the growth of other well crystallized metastable phases-notably cubic boron nitride.     

RF化学气相淀积金刚石薄膜

本文论述了金刚石薄膜的优点，比较了化学淀积金刚石薄膜的常用方法的优缺点，主要介绍了电容耦合射频化学气相淀积金刚石薄膜的原理和近期国际对典型电容耦合气相淀积设备的改进研究。