激光辅助化学气相沉积金刚石薄膜实验研究

本文采用激光辅助化学气相沉积法合成了厚度为１５μｍ的金刚石薄膜。实验结果表明，以丙酮为碳源气体，并用ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ）准分子解离，Ｈ２秀灯线进行予先解离，当选择和中种实验参数，可获得高质量的金刚石薄膜。本文这讨论了衬底温度以及灯线温度等实验参数对薄膜生长速率与薄膜质量的影响。     

金刚石薄膜热沉在大电流稳压集成电路中的应用

以丙酮和氢气为反应气体，用大偏流热丝ＣＶＤ法在硅守底上沉积５０－１００μｍ金刚石薄膜制成新的导热绝缘层来替代氧化铍陶瓷，测定了金刚石薄膜的热导率和绝缘电阻率，对绝缘电阻随降低的现象进行了理论解释，并采取了对应的表面处理使电阻率满足实用要求。     

采用微波等离子体平整金刚石薄膜的实验研究

金刚石薄膜的表面平整是金刚石薄膜应用于光学、电学等领域的关键。采用氧气作气源，研究了微波等离子体工艺参数如微波功率、基台位置、氧气流量对平整金刚石薄膜效果的影响。处理后的样品用SEM、AFM观察表面形貌、测试了表面粗糙度。实验表明微波等离子体工艺参数对金刚石薄膜的表面平整效果有显著影响，并且这些参数是相互关联的。在适宜的条件下，金刚石薄膜的表面粗糙度明显降低，约为处理前的一半。该法可对金刚石薄膜进行原位处理，方便有效。     

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。     

金刚石-铜复合薄膜热沉基底

本文介绍用ＣＶＤ法在铜的基底上合成金刚石薄膜,并获得金刚石－铜复合材料的方法,测量了金钢石－铜复合薄膜电阻与温度的关系．得到了类金刚石薄膜的能隙宽度为０．７～２．５ｅＶ,多晶金刚石薄膜的禁带宽度为２．６～３．１ｅＶ,金刚石－铜复合薄膜的热导率约为铜的２倍     

金刚石多晶薄膜和硅异质结研究

采用热丝法，甲醇、丙酮及氢气等离子体在硅衬底上沉积出金刚石薄膜，用透射电镜及拉曼谱分析膜中含有大小不等的金刚石颗粒，膜的厚度为５０－１００ｎｍ。Ｃ／Ｓｉ异质结Ｉ－Ｖ曲线具有二极管整流特性，可耐高压，击穿场强达１０＾７Ｖ／ｃｍ。     

硼掺杂半导体金刚石薄膜的合成与红外吸收特性

用热丝协助化学气相沉积法，用Ｂ２Ｏ３作掺杂剂，用丙酮作碳源，成功地合成了硼掺杂半导体金刚石薄膜．本文报道了未掺杂和硼掺杂金刚石膜红外光谱的研究结果．实验结果表明：在０．３０８ｅＶ和０．３４１ｅＶ处产生的吸收是由于金刚石膜中硼原子的基态到第一、第二激发态的跃迁引起的．这个结果证实了硼原子在金刚石膜中以替位方式存在．     

热丝CVD法生长纳米金刚石薄膜的研究

系统地研究了热丝CVD法中反应气体压力对沉积产物金刚石薄膜的形貌和拉曼谱图的影响,提出了热丝CVD生长纳米金刚石薄膜的新工艺,并在50mm硅片上沉积得到高质量的多晶纳米金刚石薄膜。高分辨透射电镜分析表明,薄膜的晶粒尺寸约为10nm,〈111〉晶面间距为0.2086nm,与标准值0.2059nm很接近,晶粒周围由非晶结构包围。紫外激光拉曼光谱有尖锐的金刚石峰和明显的石墨峰。     

金刚石薄膜在粒子探测器中的应用

本文分析了金刚石薄膜作为粒子探测器的优势和劣势，介绍了金刚石薄膜粒子探测器的机理和电极结构、“探测器级”金刚石薄膜的主要制备方法和金刚石薄膜粒子探测器的发展水平，同时报道了我们制备的金刚石薄膜探测器在X射线和α粒子辐照下的响应测试结果，并分析了实现高性能探测器的障碍。     

金刚石薄膜半导体器件

介绍了金刚石薄膜的性质、当今金刚石薄膜半导体器件的技术、水平和性能。分析了金刚石薄膜作为半导体器件的优异性能、金刚石相对于硅的半导体器件性能的改善和存在的问题，并指出实现金刚石薄膜半导体器件的障碍。     

硼掺杂p-型半导体金刚石薄膜的气相合成及其掺杂行为的研究

利用灯丝热解CVD方法以甲烷和氢气为原料、以单质硼为掺杂源,制备了高晶体品质的硼掺杂多晶金刚石薄膜。其晶体结构及晶格常数与天然立方结构金刚石相同,硼掺杂后未引起金刚石薄膜中非金刚石碳含量的增加。证实了硼掺杂金刚石薄膜为p-型半导体材料,其最大硼掺杂浓度接近10~(20)cm~(-3),最大室温空穴载流子浓度达到10~(18)cm~(-3)。由硼掺杂金刚石薄膜红外吸收数据及类氢模型的估算证实了硼在金刚石的禁带中引入了位于价带以上约0.35eV的受主能级。     

金刚石薄膜半导体器件

介绍了金刚石薄膜的性质、当今金刚石薄膜半导体器件的技术、水平和性能。分析了金刚石薄膜作为半导体器件的优异性能、金刚石相地于硅的半导体器件性能的改善和存在的问题中，并指出实现金刚石薄膜半导体器件的障碍。     

掺硼金刚石薄膜电极的制备及电化学特性

通过热丝化学气相沉积(HFCVD)技术,在钽衬底上制备了p型掺硼金刚石(BDD)薄膜电极.利用原子力显微镜(AFM)分析丙酮体积分数对BDD电极的表面形貌和成膜质量的影响,利用循环伏安法(CV)分析BDD电极在不同种类、不同浓度电解液中的电化学特性.结果表明,当丙酮体积分数为1.5％时,金刚石薄膜表现出优异的附着力,并且BDD电极具有稳定的电化学特性.采用制备的BDD电极,在不同浓度的KCl和KH2PO4电解液中使用,得出电势窗口均在3.4V以上.     

金刚石薄膜的晶体缺陷及其界面特征的研究

金刚石薄膜是采用电子束增强热丝化学气相沉积法在单晶硅的{100}表面上生长的。在透射电镜上观察Plane-view试样研究金刚石薄膜的晶体缺陷,观察Cross-section试样研究金刚石薄膜-单晶硅界面的特征。金刚石薄膜的电子衍射花样是典型的面心立方多晶衍射环,与天然金刚石的晶体结构完全相同。当金刚石薄膜呈灰色时,晶粒尺寸约1—1.5μm,其外形接近四边形,晶体缺陷或以位错和微孪晶共存(图1)或以层错占主导地位。当金刚石薄膜呈深棕色时,晶粒尺寸小于     

纳米金刚石薄膜的制背

采用微波等离子体化学气相沉积系统,利用氢气、甲烷、氩气和氧气为前驱气体,在直径为5 cm的(111)取向镜面抛光硅衬底上沉积出高平整度纳米金刚石薄膜.利用扫描电镜、X射线衍射谱和共焦显微显微拉曼光谱我们分析了薄膜的表面形貌和结构特征.该薄膜平均粒径约为20 nm.X射线衍射谱分析表明该薄膜具有立方相对称 (111)择优取向金刚石结构.在该薄膜一阶微显微拉曼光谱中,1 332 cm-1附近微晶金刚石的一阶特征拉曼峰减弱消失,可明显观测到的三个拉曼散射峰分别位于1 147 cm-1、1 364 cm-1和1 538 cm-1,与己报导的纳米金刚石拉曼光谱类似.该方法可制备出粒径约为20 nm粒度分布均匀致密具有较高含量的sp3键的纳米金刚石薄膜.     

基于金刚石薄膜的微间隙室制备

采用金刚石薄膜作为阴-阳极间绝缘介质层是一种新型的微间隙室(MGC)结构。该文详细介绍和讨论了采用常规的微细加工工艺制备基于金刚石薄膜介质层的MGC的制备技术,其典型结构为阳极微条宽20μm,微条间隔180μm,器件探测区面积为38 mm×34 mm。采用热丝CVD法制备的金刚石薄膜作为阴-阳极间绝缘介质层,厚7~8μm,具有(100)晶面结构。金刚石的刻蚀采用反应离子刻蚀,Cr作掩膜,O2和SF6为刻蚀气体,刻蚀速率为79 nm/min,与Cr的刻蚀比约为20:1。实验结果表明,采用的微加工结合自套准工艺可很好地解决金刚石薄膜的制备、图形化及金属阳极电极与金刚石薄膜的相互套准等金刚石薄膜的可加工性及兼容性问题,并制备出采用金刚石薄膜作为电极间绝缘介质层的新型MGC结构。     

纳米光学金刚石薄膜的分析与改进

由于极其优良的热学和光学性能,纳米金刚石薄膜极有可能应用于背投电视的激光光学窗口。文章通过在热丝辅助化学气相沉积法中采用偏压增强成核(BEN-HFCVD) ,成功地在(100)硅衬底上制得了适于作为光学窗口的高质量的光学级纳米金刚石薄膜,采用的偏压为-30 V。通过表征制备的纳米金刚石薄膜,发现它具有光滑的表面,表面均方根粗糙度(RMS)约为10 nm,并且对自支撑纳米金刚石薄膜进行透射光谱分析得到其透射率达到了50 %。     

灯丝温度对生长金刚石薄膜的影响

用热丝化学气相沉积法在Si（110）和钛合金衬底上淀积了金刚石薄膜。借助扫描电镜、喇曼光谱和X射线衍射等分析手段，研究了灯丝温度和衬底表面预处理对合成金刚石薄膜的影响。灯丝温度超过2300℃时，金刚石薄膜中含有多晶碳化钨；灯丝温度在1500～1800℃之间时，非金刚石碳相的含量增加。经预淀积类金刚石薄膜后，金刚石薄膜的形核密度大于机械抛光的形核密度。     

金刚石薄膜的低温合成技术

本文综述了国内外低温和室温合成金刚石薄膜的发展现状和动态，介绍了几种典型的低温和室温合成金刚石薄膜的方法及工艺特点，给出了低温合成金刚石薄膜的一些基本规律。     

激光辅助EACVD低温生长纳米金刚石薄膜

近年来，利用高温CVD技术淀积大面积、高质量金刚石薄膜的研究已取得了突破性成果。但随着金刚石薄膜在光学、医学、光电子学等领域的应用，低温合成纳米金刚石薄膜已成为目前国内外研究的重点课题。纳米材料本身的优越性及金刚石薄膜所具有的优异物理化学性质，将使纳米金刚石薄膜具有广阔的应用前景。故低温合成纳米金刚石薄膜的研究具有重要的实际意义。本工作采用激光辅助技术，利用非聚焦的准分子激光束激活硅（Si）基片表面粒子，激光能量为70～180mJ，激光脉宽为20us。反应气体为CH4 H2，所用基片为Si（100）单晶片。在基片温度…