基片预处理对CVD金刚石薄膜形核的影响

微波辅助等离子体化学气相沉积法是目前低压气相合成金刚石薄膜方法中应用最普遍、工艺最成熟的方法,形核是CVD金刚石沉积的第一步．利用微波辅助等离子体化学气相沉积装置,研究了硅基片预处理方式对金刚石薄膜形核密度的影响．在工作气压为5-8kPa,微波功率为2500—5000W,甲烷流量为4-8cm^3／min,氢气流量为200em3／min,沉积温度为500℃-850℃的条件下,在单晶Si基片上沉积金刚石薄膜．通过扫描电子显微镜形貌观察表明,基片预处理能够显著提高金刚石形核密度,同时用拉曼光谱表征了金刚石薄膜的质量,     

类金刚石膜的制备方法和性能

分析了类金刚石(DLC)膜的结构、性能及影响因素,对类金刚石膜的应用进行了阐述,并对DLC的几种制备方法,包括物理气相沉积法、化学气相沉积(CVD)和等离子体增强化学气相沉积法进行了介绍.     

基片温度对金刚石厚膜生长的影响

采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备了ф60 mm的金刚石厚膜,通过对沉积过程和结果的观察发现,由于所用沉积气压较高,基片不同区域温度不均匀,导致不同区域沉积的金刚石厚膜晶型差距较大.通过对不同区域的结果进行比较,发现850℃为较好的沉积温度,并在对沉积工艺进行优化后,采用该温度在ф60mm的基片上制备了厚度为0.6 mm取向性很好的金刚石厚膜.     

基片温度对金刚石厚膜生长的影响

采用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法制备了Ф60mm的金刚石厚膜,通过对沉积过程和结果的观察发现,由于所用沉积气压较高,基片不同区域温度不均匀,导致不同区域沉积的金刚石厚膜晶型差距较大．通过对不同区域的结果进行比较,发现850℃为较好的沉积温度,并在对沉积工艺进行优化后,采用该温度在Ф60mm的基片上制备了厚度为0．6mm取向性很好的金刚石厚膜．     

金刚石薄膜的低温沉积

采用乙醇和氢气作为工作气体,利用微波等离子体化学气相沉积法在较低的沉积温度下制备了金刚石薄膜,用扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱、X射线衍射仪(XRD)和红外光谱研究了薄膜的结构和性质.结果表明:在450 ℃的基片温度下,利用乙醇和氢气在优化的工艺条件下可得到具有微晶结构的金刚石薄膜.     

WC-Co硬质合金上高质量金刚石薄膜的制备

采用微波等离子体化学气相沉积法在硬质合金基体上制备金刚石薄膜.研究了铜过渡层和酸蚀脱钴两种基体前处理工艺以及在施加铜过渡层的情况下,不同的沉积气压和基片温度对金刚石薄膜的质量的影响.结果表明:在施加铜过渡层后,在适中的沉积条件下(沉积气压6.0 kPa,基片温度约为780℃)可得到质量较好的金刚石薄膜.     

金刚石膜的拉曼光谱研究

研究了利用微波等离子体化学气相沉积方法制备的金刚石膜的拉曼光谱,讨论了金刚石膜中的非金刚石碳相与甲烷浓度、基板温度之间的关系。     

采用石墨碳源沉积金刚石薄膜

采用固相石墨为碳源,使用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,在Si(111)上沉积高质量的金刚石薄膜.研究了在气相碳源浓度处于不饱和状态时,沉积气压和石墨温度对生长速率的影响.利用SEM、XRD、红外光谱分析薄膜表面形貌和质量.结果表明高质量的金刚石薄膜可在H2激发而产生的封闭的等离子体气氛下合成,高的沉积气压和石墨温度会导致高的气相碳源浓度,从而有利于提高薄膜的生长速率,而低的气相碳源浓度有利于沉积薄膜的质量的提高.     

微波法金刚石膜的均匀沉积

采用微波等离子体化学气相沉积法,以氢气和甲烷为主要反应气源进行了大面积金刚石膜的沉积,研究了基片温度、微波功率和沉积气压对大面积金刚石膜均匀性的影响.采用红外测温仪测量基片不同区域的温度,利用扫描电子显微镜表征金刚石膜不同区域的表面形貌.结果表明:较高的微波功率有利于提高金刚石膜的沉积面积和沉积质量,但随着微波功率的提高,基片温度的均匀性也逐渐降低.在对装置的基片台和天线结构进行优化改进后,获得了均匀性较好的基片温度.在改进后的装置中产生的等离子球状态稳定,利用合适的工艺参数沉积得到了均匀性较好的大面积金刚石膜.     

WC—Co硬质合金上高质量金刚石薄膜的制备

采用微波等离子体化学气相沉积法在硬质合金基体上制备金刚石薄膜,研究了铜过渡层和酸蚀脱钴两种基体前处理工艺以及在施加铜过渡层的情况下,不同的沉积气压和基片温度对金刚石薄膜的质量的影响。结果表明,在施加铜过渡层后,在适中的沉积条件下（沉积气压6．0kPa,基片温度约为780度）可得到质量较好的金刚石薄膜。     

金刚石薄膜的低温沉积

采用乙醇和氢气作为工作气体，利用微波等离子体化学气相沉积法在较低的沉积温度下制备了金刚石薄膜，用扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱、X射线衍射仪(XRD)和红外光谱研究了薄膜的结构和性质。结果表明：在450℃的基片温度下，利用乙醇和氢气在优化的工艺条件下可得到具有微晶结构的金刚石薄膜。     

MPCVD法AlN基体上金刚石薄膜的制备

以丙酮和氢气作气源,采用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)在AlN表面制备金刚石薄膜,并通过拉曼光谱(Raman),扫描电子显微镜(SEM)对沉积得到的金刚石薄膜进行表征.研究表明:直接在AlN表面沉积因金刚石的形核密度很低而很难得到连续的金刚石薄膜.利用金刚石微粉研磨AlN表面有利于金刚石形核密度的提高,Raman分析和电镜观察发现:所得的金刚石薄膜存在杂质和缺陷,没有明显的刻面特征,而且是由粒径较大的球状颗粒堆积而成.     

MPCVD法AlN基体上金刚石薄膜的制备

以丙酮和氢气作气源,采用微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）在AlN表面制备金刚石薄膜,并通过拉曼光谱（Raman）,扫描电子显微镜（SEM）对沉积得到的金刚石薄膜进行表征.研究表明：直接在AlN表面沉积因金刚石的形核密度很低而很难得到连续的金刚石薄膜.利用金刚石微粉研磨AlN表面有利于金刚石形核密度的提高,Raman分析和电镜观察发现：所得的金刚石薄膜存在杂质和缺陷,没有明显的刻面特征,而且是由粒径较大的球状颗粒堆积而成.     

CVD条件对金刚石薄膜/钼基体界面层的影响

用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)在Mo基片上沉积金刚石薄膜时,界面层钼的碳化程度与初始沉积条件有关.利用XRD,SEM,EDS对界面层进行的研究表明:在化学气相沉积的开始阶段,较低的甲烷浓度有利于碳向基体内的扩散从而让表面的Mo充分碳化,形成富含Mo2C的界面层.甲烷浓度过高时有利于金刚石的形核而不利于碳向基体内的扩散.在金刚石薄膜的生长过程中,碳向基体内的扩散很少,界面层的组成结构保持不变.     

原位氧等离子体处理对金刚石薄膜电阻率的影响

采用原位氧等离子体刻蚀法对微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜进行了提高电阻率的后处理，暗电流Ⅰ—Ⅴ特性测试结果表明，优化的工艺可使生成膜的电阻率提高4个数量级以上；SEN和XPS分析证实刻蚀处理减少了薄膜表层的石墨和C—H含量，并且未使膜厚产生明显的改变。原位氧等离子体处理是一种简便有效的提高金刚石薄膜电阻率的工艺方法。     

提高[100]织构金刚石薄膜相组成纯度的工艺方法

针对目前获得的[100]织构金刚石薄膜大多存在非金刚石相含量较多、从而导致薄膜电阻率不高的欠缺，采用两种改进的微波等离子体化学气相沉积(MWPCVD)工艺，即用形核一刻蚀一生长法和形核一刻蚀一生长一刻蚀一生长……循环沉积法，制备出了相组成纯净度较常规沉积工艺显著提高的[100]织构金刚石膜。SEM和XRD分析表明所获得的膜材均具有[100]的择优取向，是[100]织构膜；Raman光谱和SEM对照分析证实膜材中的非金刚石相含量显著降低，尤其是后者的R21nlan光谱中已无非金刚石相峰存在．表明得到的是一种高纯度的[100]织构金刚石薄膜。通过改进沉积工艺技术制备高纯的[100]织构膜是一种简便有效的获得高质量金刚石薄膜的技术途径．，     

不同硬质合金基体对(类)金刚石薄膜沉积过程的影响

本文采用 CH_4—H_2—O_2微波等离子体化学气相沉积法在硬质合金基体上沉积金刚石薄膜,研究 YG(WC-Co)及 YT(WC—TiC—Co)两类硬质合金作基体对沉积过程及沉积速率的影响.阶段性研究结果表明,在 YT 类硬质合金上沉积金刚石薄膜的沉积速率和硬度均优于在 YG 类上的,TiC 对金刚石薄膜的沉积效果有明显的有利作用.本文还用扫描电镜观察分析了金刚石薄膜的形核长大过程.     

等离子体辅助热丝化学气相沉积金刚石复合膜

运用等离子体辅助热丝化学气相沉积设备分别进行了金刚石膜和金刚石 /碳化钛复合膜的沉积。实验条件 :甲烷流量与氢气流量比为 1∶5 0 ,基体温度 860℃ ,等离子体偏压 30 0V ,沉积气压 4kPa。运用扫描电子显微镜 (SEM )分别观察了沉积膜的表面和断面形貌 ;运用能量扩散电子谱 (EDX)对沉积的复合膜进行分析 ,观察到Ti元素峰和C元素峰 ;运用X射线衍射 (XRD)得到相应的金刚石衍射峰和碳化钛衍射峰。实验表明 ,用等离子体辅助热丝化学气相沉积法可以制备出晶型良好的金刚石复合膜     

金刚石薄膜的低温沉积研究

采用微波等离子体辅助化学气相沉积法成功地在２８０～４４５℃沉积了金刚石薄膜。发现低温沉积的金刚石薄膜的形核密度随着温度的降低可得到极大提高；表面粗糙度随着温度的降低可得到大幅度的降低。     

采用石墨碳源沉积金刚石薄膜

采用固相石墨为碳源，使用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法，在Si(111)上沉积高质量的金刚石薄膜。研究了在气相碳源浓度处于不饱和状态时，沉积气压和石墨温度对生长速率的影响。利用SEM，XRD，红外光谱分析薄膜表面形貌和质量。结果表明高质量的金刚石薄膜可在H2激发而生的封闭的等离子体气氛下合成，高的有沉积气压和石墨温度会导致高的气相碳源浓度，从而有利于提高薄膜的生长速率，而低的气相碳源浓度有利于沉积薄膜的质量的提高。