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…     

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。     

MPCVD金刚石薄膜的红外椭偏光学性能研究

椭圆偏振光谱法是一种非破坏性光谱技术。为了获得微波等离子体化学汽相沉积(MPCVD)金刚石薄膜的最佳沉积条件,用红外 椭圆偏振光谱仪对MPCVD金刚石薄膜的红外光学性能进行了表征测量,并分析了衬底温度和反应室的压强对金刚石 薄膜的红外光学性质的影响。当甲烷浓度不变,衬底温度为750℃,反应室的压强为4.0kPa时,金刚石膜的红外椭偏光学性质达到最 佳,其折射率的平均值为2.393。研究结果表明,金刚石薄膜的光学性能与薄膜质量密切相关,同时也获得了最佳的金刚石薄膜工艺 条件。     

金刚石薄膜的红外吸收谱研究

研究了热丝CVD金刚石薄膜的红外反射吸收谱,讨论了金刚石薄膜中H、N等杂质和晶粒晶型、晶粒尺度对膜红外透过率的影响。     

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。     

预处理对不锈钢表面沉积类金刚石薄膜的影响

类金刚石碳(diamond-like carbon，DLC)薄膜具有非常优异的力学、电学、光学等性能，因此在许多领域有着巨大的应用前景，在世界范围内形成了研究类金刚石碳薄膜的热潮。但目前在铁质材料上沉积类金刚石碳薄膜存在一个很大的问题：由于铁对碳氢化合物的分解及石墨相的形成有很强的催化作用，降低了薄膜的各项性能。     

外延纳米金刚石膜及其场发射特性

研究了纳米金刚石外延薄膜的制备方法及其场发射特性。采用电泳方法将粒径20nm以下的纳米金刚石微品沉积到Ti电极衬底上，用热丝CVD方法在纳米金刚石微晶薄膜上再外延生长一层含非晶碳金刚石薄膜。用Raman光谱研究了外延纳米金刚石薄膜的结构并在高真空条件下研究了其场发射特性。     

常规与纳米金刚石薄膜介电性能的比较

用热丝CVD方法制备了常规和纳米金刚石薄膜。测量了其电阻率、介电常数和损耗角正切值。实验结果表明,常规金刚石薄膜的电导率、损耗角正切值均小于纳米金刚石薄膜,介电性能比较理想。两种薄膜的介电 常数基本相同,损耗角正切值在10^5Hz处都有弛豫极大值,表明在该频率范围内,主要为弛豫损耗机制。电导率和损耗的大小可能与晶界处缺陷和非金刚石相的多少有关。     

热丝CVD法分解丙酮合成金刚石薄膜

本文采用热丝CVD方法，在丙酮和氢气系统下，用Si和Mo片作衬底进行了合成金刚石薄膜的研究。Raman谱、X射线衍射以及扫描电镜的分析结果表明，制备的金刚石薄膜是多晶金刚石薄膜，当丙酮量为1.1%时，晶粒尺寸约为1-1.7微米。生长速率约为0.4um/h，并讨论了金刚石薄膜质量与实验条件的关系。     

多孔硅衬底微波CVD金刚石薄膜的制备及其场电子发射

研究了多孔硅衬底微波CVD金刚石薄膜的制备工艺及其场电子发射特性.以多孔硅作为生长金刚石突起阵列的模板,生长出带多微尖的微晶金刚石晶粒,使场电子发射阈值下降(＜1V/μm),发射电流增大(＞90mA/cm2),场发射性能稳定,并对这种场发射特性做出了理论解释.     

军用纳米金刚石膜的研究与应用综述

对金刚石膜(及类金刚石膜)与传统光学材料的特性作了比较,分析了美军对于金刚石膜军用光学应用的需求以及金刚石膜在现有高科技武器装备中的应用前景,介绍了研制纳米金刚石膜的关键技术问题(主要是CVD和PLD方法)以及国内外研究和应用现状。     

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。     

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。     

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。     

CVD金刚石膜表面图形化加工技术的研究

首先用CVD法制备金刚石厚膜,接着在其表面利用氢等离子体辅助刻蚀,然后在铁薄膜的催石墨化作用下,对金刚石膜的表面进行了选择性的刻蚀.结果表明,在氢等离子体的辅助作用下,铁薄膜可以持续对CVD金刚石膜进行刻蚀;如果控制铁薄膜的形状和厚度,可以实现对CVD金刚石膜表面较精确的图形化刻蚀.该技术有望成为一种新的刻蚀金刚石膜的方法.     

金刚石薄膜气相外延生长

本文介绍了用微波化学气相沉积法,以丙酮、氢体系为研究对象,以 SDA级、毫米级人造金刚石单晶为基体,金刚石(100)、(110)、(111)晶面的气相外延生长的研究,对单晶外延生长条件进行了初步的探讨,使用RED、SEM、MLRS等检测手段,对生长的外延层进行检测。     

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     

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。