基片位置对微波等离子体合成金刚石的影响

用自制的微波功率为5kW的微波等离子体(MPCVD)装置、用H2/CH4/H2O作为反应气体在较高的沉积气压(12.0kPa)条件下,研究了基片放置在等离子体球边缘附近不同位置对CVD金刚石沉积和生长的影响。结果表明,CVD金刚石的形核和生长对环境的要求是不同的;在等离子体球边缘处不利于金刚石的形核,但有利于高质量金刚石的沉积。     

微波等离子体化学气相沉积系统谐振腔研究

微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法是目前最有发展前景的高质量金刚石薄膜沉积方法之一,但由于谐振腔中微波与等离子体之间强烈的相互作用,人们很难根据经验对谐振腔进行改进,本文利用HFSS软件对不锈钢式MPCVD的谐振腔进行了模拟,通过分析谐振腔内电场以及等离子体的分布,对谐振腔的主要参数进行了优化处理,并根据模拟结果设计出谐振腔系统,在一定条件下,沉积出了优质的金刚石膜,沉积速率可达到0.33 μm/h.     

圆柱谐振腔式微波等离子体金刚石膜CVD沉积室的FDTD模拟与优化

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。对微波等离子体金刚石膜沉积装置进行模拟与优化,可大大减少设计和改进MPCVD装置时所需要的时间与成本。本文在结合使用谐振腔质量因子和沉积台上方等离子体的密度与分布两个优化判据的基础上,采用Matlab语言和时域有限差分方法,模拟了圆柱谐振腔式微波等离子体金刚石膜沉积装置,并对其主要尺寸进行了优化。     

微波高功率对生长金刚石膜影响的研究

在实验室自制的10 kW微波等离子体化学气相沉积装置中,系统分析提高功率对生长金刚石膜的影响。利用等离子体发射光谱诊断分析高功率微波等离子体放电环境的特征,同时采用扫描电镜及Raman光谱对不同功率条件下获得的金刚石膜的形貌和质量进行表征。结果表明:微波功率的提高可以获得面积更大的强场区域,为金刚石的大面积均匀成膜提供了有利条件;同时提高微波功率可以产生更高的电子密度,激发更多的活性氢原子和有利于金刚石生长的含碳基团;在气压为15 kPa,H_2/CH_4流量比为200∶6 mL/min的条件下,当功率由4000上升到5000 W时,金刚石膜的质量明显得到提高;当功率升高到5500 W时,金刚石质量开始下降,出现孪晶;但在升高功率的过程中,晶粒尺寸增大的趋势没有改变。因此,提高微波功率易于活性氢原子的产生并可更为充分的活化含碳大分子基团;在本实验条件下,当微波功率为5000 W时,所制备的金刚石膜可具有较高的质量。     

热管理用3英寸硅衬底金刚石薄膜的制备

金刚石膜材料用作GaN电子器件散热器具有巨大潜力,低应力、大尺寸、高质量、原子级光滑表面的金刚石膜层是GaN器件的整体传热能力提升的关键。本研究提出了一种用于3英寸(1英寸=2.54 cm)硅衬底多晶金刚石薄膜的生长和晶圆级抛光技术,用以实现大尺寸金刚石膜材料在散热器方向上的应用。首先对微波谐振腔内的等离子体进行多物理场自洽建模,通过仿真模拟技术分析2.45GHz多模椭球谐振腔微波等离子体化学气相沉积(Microwave plasma chemical vapor deposition,MPCVD)装置沉积大尺寸金刚石薄膜的可行性,并优化生长工艺参数。然后对金刚石薄膜进行研磨抛光处理,以满足GaN器件的键合需求。模拟结果表明,输入相同的微波功率,腔室压强增大导致等离子核心电子和原子H数密度增加,但径向分布均匀性变差。在优化的工艺条件下沉积了金刚薄膜。实验结果表明,金刚石薄膜厚度不均匀性为17%。较高的甲烷浓度导致金刚石晶粒呈现以(111)晶面为主的金字塔形貌特征,并伴有孪晶的生成。Raman光谱中金刚石一阶特征峰半峰全宽(Full width at half maximum,FWHM)...     

微波等离子体CVD制备金刚石薄膜的宏观参数讨论

本文研究了微波等离子体化学气相沉积制备金刚石薄膜的宏观控制参量对成核和生 长过程的影响．过高的碳源浓度、低的衬底温度不利于金刚石膜的生长．在金刚石膜的 成核和生长期采用不同的条件，生长出晶形较好的金刚石薄膜。     

水冷反应室成MWPCVD制备金刚石膜装置研制

微波等离子体化学气相沉积（MWPCVD）是制备金刚石膜的一种重要方法。为了获得金刚石膜的高速率大面积沉积,研制成功了水冷反应室式MWPCVD制备金刚石膜的装置,装置在微波输入功率为3.0kW时能长时间稳定运行,并在硅衬底上沉积出金刚石膜。     

水冷反应室式MWPCVD制备金刚石膜装置研制

微波等离子体化学气相沉积(MWPCVD)是制备金刚石膜的一种重要方法.为了获得金刚石膜的高速率大面积沉积,研制成功了水冷反应室式MWPCVD制备金刚石膜的装置.装置在微波输入功率为3.0 kW时能长时间稳定运行,并在硅衬底上沉积出金刚石膜.     

氧气对MWPCVD制备金刚石膜的影响

在水冷反应室式微波等离子体气相沉积装置中以混合的CH4／H2／O2为反应气体,研究了O2浓度对制备金刚石膜的影响,实验发现,很低浓度的O2会显著促进金刚石的沉积,并稍稍抑制非晶C的沉积,因而沉积膜中非晶C的含量急剧下降;较高浓度的O2会同时抑制金刚石和非晶C的沉积,但由于抑制金刚石的作用更强烈,沉积膜中非晶C的含量反应有所升高,另外,O2的存在,有利于沉积颗粒较小的金刚石膜。     

直流热阴极PCVD法CH_4:N_2:H_2气氛下制备纳米金刚石膜

采用直流热阴极等离子体化学气相沉积(PCVD)技术,在CH4:H2中加入N2改变等离子体能量分布状态,提高二次形核比例,制备纳米金刚石膜。在CH4:H2气体中,在不同压力和温度下,改变通入N2的比例,分析直流热阴极等离子体放电下N2对金刚石膜生长的影响。采用拉曼光谱仪、扫描电镜(SEM)和X射线衍射分析仪(XRD)对样品进行了表征,结果表明,直流热阴极PCVD系统中,CH4:N2:H2气氛下,N2流量小于气体总流量的50%时,在6×103 Pa、850℃条件下,制备的金刚石膜样品的晶粒小于100nm、金刚石1332 cm-1特征峰展宽且强度较高、金刚石的XRD衍射峰强度也较高,具备纳米金刚石膜的基本特征。因此,利用直流热阴极PCVD方法,在较低温度和气压下,CH4:H2中加入少量N2,可以制备出纳米金刚石膜。     

金刚石膜气相沉淀技术中微波等离子体反应腔的数值模拟

采用有限积分法(FIT算法) ,并利用一种简单的等离子体模型模拟了具有轴对称的微波等离子体反应腔中微波场与等离子体的行为。计算出了给定等离子体的空间分布时电场的分布情况 ,以及给定电场的空间分布时等离子体的分布情况 ,从而得到微波———等离子体反应腔中电磁场稳定分布以及等离子体的放电位置。并依据实验中的一些可变参数 ,寻求影响等离子体放电位置的参数 ,为设计化学气相沉淀(CVD)技术沉积大面积金刚石膜微波反应腔提供依据     

环形波导微波场分布的计算

提出了环形波导场分布的计算模型 ,计算了环形波导内的微波场分布。结果表明即使在环形腔直径大于微波波长时 ,微波能量也能传到真空室中心附近 ,这为实现大面积均匀等离子体提供了理论依据     

微波等离子体还原钛铁矿工艺研究

利用微波等离子体技术,在氢气和甲烷的气氛中,对钛铁矿进行了还原。通过XRD和SEM分析了不同的甲烷流量及微波功率对还原产物的组成及形貌的影响。研究结果表明,反应气体中碳浓度的增加或微波功率的提高,有利于纳米碳管的生长,并加快钛铁矿的还原速率。     

大面积平面表面波等离子体的研究

低温等离子体技术已被广泛应用于各高科技领域 ,并且应用范围仍然在迅速拓展 ,这对等离子体本身提出了更高的要求 ,平面大面积、高密度均匀等离子体源是目前最迫切的需求之一。作者主要介绍表面波激发等离子体的原理 ,并在自行研制的一套平面大面积表面波等离子体源上 ,利用静电双探针测量了其Ar气放电的角向、径向和轴向的电子密度和温度。发现角向电子密度和温度均匀性与耦合天线及气压密切相关而与入射功率无关 ;径向电子密度和温度均匀性则与入射微波功率及气压密切相关而与耦合天线无关。因此 ,通过优化耦合天线来获得径向参数的均匀性及微波耦合效率 ,并增大微波功率、选择适当的气压 ,可产生大面积平面高密度等离子体     

陶瓷材料的微波—等离子体分步烧结

提出微波加热和微波等离子加热分步烧结方法。在这一方法中,把微波加热和微波等离子和热有机地结合到一个微波应用器内,等离子的激励无需在负压下进行;烧结分两步完成。先用微波直接将烧结件加热到一定温度,再用微波等离子体继续加热到烧结度。     

微波电子回旋共振等离子体技术及其应用

微波电子回旋共振等离子体是淀积薄膜、微细加工和材料表面改性的一种重要手段。由于这种等离子体电离水平高,化学活性好,可以用来实现基片上薄膜的室温化学气相淀积和反应离子刻蚀,因此对于微电子学、光电子学和薄膜传感器件的发展,这种等离子体会具有重要的意义。此外,采用微波电子回旋共振等离子体原理,没有灯丝的离子源可以提高离子源的使用寿命,可以增加离子束的束流密度。可以确信,微波电子回旋共振等离子体的发展,将把离子源技术提高到一个新的水平。显然,这必将对材料表面改性工艺,包括离子注入掺杂等工艺的发展发挥作用。自从1985年以来,为了得到大容积等离子体而发展了微波电子回旋共振多磁极等离子体,这些技术在薄膜技术、微细加工以及材料表面改性中的应用前景是乐观的。我们将在本文中,介绍微波电子回旋共振等离子体的原理及其应用。     

聚焦离子束系统中微波离子枪的束光学特性研究

通过实验和数值模拟研究了聚焦离子束系统中微波离子枪的离子束光学特性，该离子枪由微波等离子体源和Orloff-Swason引出透镜组成。该透镜除了广泛用于场致发射离子枪外，在等离子体源情况下，也能获得很好的离子束光学性能。     

混合导体氧化物SrFeCo0.5Oy粉末的微波合成与表征

采用微波加热方法与常规高温固相法合成了Sr-Fe-Co-O系混合导体陶瓷氧化物粉末.利用XRD,TEM/EDX及SEM等测试方法分析与表征粉体.用微波加热合成的粉体颗粒尺寸分布均匀,一次颗粒尺寸较小,结晶度也好于用常规加热合成的粉体.微波加热合成粉体的结晶相结构是钙钛矿结构Sr(Fe,Co)1.5Oy相,并有少量的正交结构相和尖晶石(Co,Fe)3O4相;高温固相法合成粉末由Sr4(Fe,Co)6O13±δ相及少量的Sr(Fe1-xCox)O3-δ相和CoO相组成.     

微波等离子体化学气相沉积装置的工作原理

微波等离子体化学气相沉积（ＭＰＣＶＤ）是制备金刚石膜的一种重要方法。用简单实验方法给出了ＭＰＣＶＤ装置中微波模式转换、微波与等离子体耦合等工作原理。矩形波导中的ＴＥ１０模式经微波模式转换器转变为同轴线中的ＴＥＭ模式，再由ＴＥＭ模式转变为圆波导的ＴＭ０１模式。ＴＭ０１模式激发低压气体形成等离子体，等离子体严重影响微波模式分布。在国内首次成功运行了５ｋＷ天线耦合石英窗式ＭＰＣＶＤ装置。