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。     

硅表面缺陷对金刚石成核结膜的重要作用

本文采用研磨、超声波和化学方法处理单晶硅基片,观察了缺陷形成的形态,进行低压法合成金刚石多晶薄膜的实验研究,初步讨论了缺陷在金刚石成核结膜中的重要作用。     

C60与金刚石薄膜成核关系的研究

采用热丝化学气相沉积法在覆盖C60膜的硅基片上沉积金刚石膜,研究了金刚石膜的成核与生长.实验结果表明,金刚石的成核密度可达1×106Cm-2,利用这种方法可实现衬底无损淀积金刚石膜.C60之所以能够促进金刚石成核,我们认为主要与C60分子本身独特的结构及H原子的激活作用有关.同时,高温下C60分解后残留的石墨等碳碎片以及C原子与衬底Si反应生成的SiC都可作为金刚石的成核位.     

大面积平坦金刚石薄膜的制备和图形化

采用直拉热丝ＣＶＤ法沉积了面积３ 英寸的金刚石薄膜。硅衬底在沉积前采用０－５ ～１μｍ 金刚石微粉研磨,使成核密度达１０１０ 个／ｃｍ２ 以上,同时调整沉积工艺,特别是降低沉积气压至０－５ ～１－５ｋＰａ,促进了金刚石的二次成核,使薄膜变得十分平坦,当薄膜厚度为５μｍ 时,表面粗糙度Ｒａ 仅为６０ｎｍ 左右。另外,以铝作为保护膜,用氧离子束刻蚀金刚石薄膜,得到宽度为３ ～５μｍ 的精细金刚石薄膜图形。     

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。     

镍包覆率对固结金刚石磨料研磨垫加工性能的影响

通过化学镀镍的方法,在金刚石磨粒表面包覆一层Ni-P 合金层;采用不同包覆率的金刚石磨料制备固结磨料研磨垫;通过SEM 观察分析金刚石的微观形貌;研究了磨料包覆率对研磨垫加工K9 玻璃过程中的摩擦系数和声发射信号的影响;采用马拉松式试验方法,比较了不同包覆率磨料的研磨垫加工K9 的材料去除速率及研磨后工件的表面粗糙度。结果表明:化学镀镍可以显著改变磨料的表面形貌;研磨过程中的摩擦系数、材料去除速率和工件表面粗糙度均随着包覆率的提高呈现出先增大后减小的趋势;包覆率50%时的金刚石磨料对工件的摩擦力和切入深度最大,研磨垫的磨粒保持与自修整性平衡,加工效率及其稳定性最高。     

不同碱和分散剂对蓝宝石基片研磨的影响

在LED制造工艺中,金刚石研磨液是一种关键的耗材,用于蓝宝石衬底的研磨和外延片的背减薄,但目前金刚石研磨液均以有机物作为分散介质。采用水为分散介质、多晶金刚石微粉为磨料,在相同研磨条件下,研究了不同种类的碱和分散剂对蓝宝石研磨性能的影响。分别采用分析天平称重法和原子力显微镜测试了研磨速率和蓝宝石的表面粗糙度。结果表明,抛光后蓝宝石表面质量和抛光液分散性有严格的依赖关系,而抛光速率和研磨液分散性并不严格相关。最后,采用三乙醇胺为pH值调节剂,Orotan1124为分散剂,获得了相对较高的去除率和较好的表面质量。     

金刚石锯片刀头的激光焊接

采用一台1500瓦TEM_(00)模的CO_2激光加工机械对锯片基片(65Mn)和金刚石刀头进行激光焊接。获得了1～2mm的焊珠宽度和2.5mm的焊深,给出了焊接的工艺参数和在最佳工参数下影响焊接质量的若干因素,最后讨化了提高焊接金刚石锯片生产率的方法。     

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.     

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。     

核化密度对硅上生长异质外延金刚石膜的影响

本文利用扫描电子显微镜及Raman谱等研究了Si（100）上异质外延金刚石膜的生长．金刚石膜是由微波等离子体CVD法制备的。实验结果表明核化密度对Si（100）上异质外延金刚石膜生长有重要的影响．过低或过高的核化密度都不可能形成异质外延金刚石膜。     

金刚石膜表面微结构红外增透性能研究

CVD金刚石是一种性能优异的红外光学窗口材料，但其在红外波段的理论透过率仅能实现约71%。通过表面亚波长结构设计可进一步增强CVD金刚石膜的光学透过性能。该研究首先通过理论模拟，建立了金刚石微结构特征与光学增透之间的定量关系。基于此为指导，探讨了在具有微结构硅片表面，采用MPCVD方法复制生长出具有微结构的金刚石自支撑光学级薄膜，用于提升金刚石膜在红外波段的透过率。采用扫描电镜（SEM）观察了原始硅片和金刚石表面及微结构形貌，通过拉曼散射光谱评估了金刚石的生长质量及形核层影响，采用红外光谱仪测试了金刚石红外透过率。结果显示，单面构筑微结构后，金刚石膜在8~12 μm波段的透过率可从70%提升至76%，说明表面微结构能显著提升金刚石膜的光学透过性能。非金刚石形核层以及表面微结构的完整性不足可能是导致实验结果与理论模拟结果具有一定偏差的主要原因。     

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。     

C60薄层作为CVD金刚石成核区的研究

本文研究了在微波等离子体ＣＶＤ系统中，金刚石在Ｃ６０蒸发膜表面的成核行为，观察到金刚石晶核聚集现象，并且讨论了这种成核行为的产生机理。     

CVD金刚石膜用作TaN2热敏打印头表面保护层的研究

报道了用微波等离子体化学气相淀积技术在ＴａＮ２电阻材料上淀积高质量金刚石薄膜的制备工艺，以及扫描电镜、Ｘ射线衍射、拉曼光谱、压痕测试的测试结果。探讨了提高金刚石膜在非金刚石衬底成核密度与粘附性的实验方法，从实验上证实了ＣＶＤ金刚石膜可以用作ＴａＮ２热敏打印头表面保护层。     

CVD金刚石膜在光滑衬底表面成核研究的进展

本文叙述了化学气相沉积金刚石薄膜过程中，金刚石在光滑非金刚石衬底表面的成核行为，讨论了目前用于提高金刚石成核密度的一些典型方法的优点和不足。     

Growth and characterization of diamond films on nondiamondsubstrates for electronic applications

Recent advances in the chemical vapor deposition (CVD) and characterization of diamond films on nondiamond substrates are reviewed. Major growth techniques, including hot filament CVD; microwave, RF, or DC plasma enhanced CVD; and combustion flame growth; as well as a number of hybrid and novel approaches, are described and analyzed. Results from the major categories of diamond film characterization, including diamond phase identification, nucleation and interfacial phenomena, morphology, and defects, as well as their correlations with electrical properties, are examined and discussed. Although most of the information presented is equally applicable to protective and wear-resistant coating application, emphasis is placed in the areas most pertinent to microelectronics     

偏压预处理在CVD金刚石成核中的作用

本文基于已经得到的实验结果，分析了在负直流偏压、正直流偏压，以及叠加交流成份的负直流偏压等预处理过程中，偏压在不同ＣＶＤ生长的金刚石薄膜中对金刚石成核的影响。讨论了生长参数中反应压强和碳源浓度等变化对偏压增强成核效应的影响。     

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。