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化学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的含量反而有所升高.另外,O2的存在,有利于沉积颗粒较小的金刚石膜.     

微波等离子体化学气相沉积金刚石簿膜

建立了一台微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜的设备。该实验装置由以下几部分组成：微波源及传输系统、反应室、供气系统、真空系统和检测等五部分组成。沉积室是由长７０ｍｍ直径４６ｍｍ的石英管组成的。分别采用ＣＨ４／Ｈ２和ＣＯ／Ｈ２混合气体进行了沉积试验；研究了沉积参数对沉积金刚石膜的影响。在直径３０ｍｍ的单晶硅片和石英片上沉积出了均匀的金刚石膜。采用ＣＨ４／Ｃ２混合气体时，沉积速率在０．５～１．０μｍ／ｈ之间，这与原有的热灯丝方法相近。采用ＣＯ／Ｈ２混合气体时，沉积速率可达到１．７μｍ／ｈ。     

磁镜场在直接耦合式微波等离子体CVD金刚石膜装置中的应用

在自行设计的直接耦合石英管式微波等离子体化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition,CVD）金刚石膜装置的石英管反应腔加上磁镜场来约束等离子体,使等离子体球成为“碟盘”状,提高了等离子体球的密度,在基本参数为反应压力2.5kPa、基片温度450℃、Ar、CH4、H2气体流量分别为40sccm、4sccm、60sccm,则沉积面积可由30mm增长到50mm,沉积速率由3.3μm/h增长到3.8μm/h,反射电流由15μA减小到5μA。从而大大减少了薄膜在石英管壁和观察窗上的沉积,更好地利用微波能量,有效利用电离的活性基团沉积出高质量的金刚石薄膜。     

磁镜场在直接耦合式微波等离子体CVD金刚石膜装置中的应用

在自行设计出的直接耦合石英管式微波等离子体化学气相沉积fchemical Vapor Deposition,CVD）金刚石膜装置的石英管反应腔加上磁镜场,以更好地约束等离子体,使等离子体球成为“碟盘”状,提高了等离子体球的密度,在基本参数不变的情况下,沉积面积可由ψ30mm增长到50mm,沉积速度由每小时3．3μm增长到3．8μm,反射电流减小,从而减少了在石英管壁和观察窗的沉积,更好地利用微波能量,有效利用电离的活性基团沉积出高质量的（类）金刚石薄膜。     

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金刚石膜装置的研究进展

综述了各种微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）金刚石膜装置的结构及工作原理,并对它们各自的优缺点做了比较分析;基于MPCVD金刚石膜装置的发展现状,构想设计了一种新型高效的大功率大面积快速沉积CVD金刚石膜装置,并对其可行性做了初步分析研究。     

微波等离子体化学气相沉积——一种制备金刚石膜的理想方法

综述了微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备金刚石膜技术,表明MPCVD是高速、大面积、高质量制备金刚石膜的首选方法。介绍了几种常用的MPCVD装置类型,从MPCVD装置的结构特点可以看到,用该类型装置在生长CVD金刚石膜时显示出独特的优越性和灵活性。用MPCVD法制备出的金刚石膜其性能接近甚至超过天然金刚石,并在多个领域得到广泛应用。     

微波等离子体化学气相沉积技术制备金刚石薄膜的研究

介绍了微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）制备金刚石薄膜的研究情况，重点论述了该法的制备工艺对金刚石薄膜质量的影响及其制备金刚石薄膜的应用前景。     

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。     

反应气压对MWPCVD金刚石膜中 非金刚石相碳含量的影响

在水冷反应室式MWPCVD装置中以CH4和H2为反应气体进行了金刚石膜的沉积实验,研究了反应气体的压强对金刚石膜中非金刚石碳相含量的影响。实验发现,当微波输入功率较小时,随着反应气压的上升,沉积膜中非金刚石相碳的含量单调下降;当微波输入功率较大时,沉积膜中非金刚石相碳的含量先随着反应气压的上升而降低,后又随着反应气压的上升而稍稍增加。     

新型微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜装置

微波等离子体化学气相沉积（ＭＰＣＶＤ）是制备金刚石薄膜的一种重要方法。为了获得金刚石薄膜的高速率大面积沉积，在国内首次研制成功了５ｋＷ带有石英真空窗的天线耦合水冷却不锈钢反应室式ＭＰＣＶＤ装置。初步用该装置成功在硅基片上沉积得到了金刚石薄膜。     

MPCVD制备金刚石膜的形核与生长过程

简要介绍了金刚石膜的物理化学特性及应用领域。对比分析了主要化学气相沉积方法的优缺点,并指出MPCVD所面临的技术瓶颈。总结了反应腔体内压强、基片温度、基体材料及增强形核技术对金刚石膜形核过程的影响。较低腔体内压力、基片温度,高碳源浓度及等离子体预处理能有效提高形核密度。阐述了各过程参数对金刚石膜生长的影响和微米、纳米、超纳米金刚石膜的技术特点及应用。指出各类金刚石膜制备所面临的技术难题,并综述了解决该技术瓶颈的最新研究工作。     

含氧碳源提高金刚石膜沉积速率的研究

采用微波等离子体化学气相法合成的金刚石膜质量好，但采用常规CH4-H2反应气体体系，金刚石膜的沉积速率较慢。为此，实验研究了C2H5OH-H2、CH3COCH3-H2等含氧体系下碳源浓度、微波功率、气体压力对金刚石膜沉积速率、表面形貌、电阻率的影响。结果表明，使用C2H5OH—H2、CH3COCH3-H2等含氧体系，金...     

用氢气/甲醇混合气体在微波等离子体CVD中合成纳米晶粒金刚石膜

用微波等离子体增强化学气相沉积方法(MPECVD),利用氢气和甲醇的混合气体,在硅片上沉积出纳米晶粒的金刚石薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、原子力显微镜(AFM)及扫描隧道显微镜(STM)对薄膜的晶粒平面平整性及纯度进行了表征.通过SEM发现,提高甲醇浓度或降低沉积温度可以减小金刚石膜的晶粒尺寸.拉曼光谱显示薄膜中确实存在纳米晶粒的金刚石,并且薄膜的主要成分为金刚石.用AFM测得薄膜表面的粗糙度Rms＜80m,STM观测晶粒的平均尺寸在10～20m之间.研究结果表明,用MPECVD方法,利用氢气和甲醇的混合气体是制备纳米晶粒金刚石膜的一种理想方法.     

金刚石微米聚晶结构的生长及其场发射特性研究

在覆盖金属钛层的陶瓷上,利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备出类球状微米金刚石聚晶薄膜.利用扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线衍射,分析了薄膜的结构和表面形貌.测试了类球状微米金刚石聚晶膜的场致电子发射特性.开启电场仅为0.55V/μm,在2.18V/μm的电场下,其场发射电、流密度高达11mA/cm2.对类球状微米金刚石聚晶阵列形成机理和场发射机理进行了研究.     

C-H-O和C-H-N体系生长金刚石膜的气相化学模拟

数值模拟了C-H-O和C-H-N体系的气相化学,构建了含氧和含氮气源化学气相沉积金刚石膜的三元相图,探讨了加氧和加氮影响金刚石膜生长的途径.结果表明,甲基是金刚石生长主要的前驱基团,乙炔导致非金刚石碳沉积,原子氢刻蚀非金刚石碳.通过气相反应改变这些基团的浓度是加氧的一个重要作用途径,而加氮在改变这些基团浓度的同时,CN等含氮基团还强烈地参与了金刚石膜成核和生长的表面过程.     

金刚石/碳化硅复合梯度膜制备研究

采用微波等离子化学气相沉积(MW-PCVD)制备金刚石/碳化硅复合梯度膜.工作气体为H₂,CH₄和Si[CH₃]₄(四甲基硅烷,TMS),其中H₂∶CH₄=100∶0.6,Si[CH₃]₄为0％-O.05％,沉积压力为3300Pa,基体温度为700℃,微波功率为700W.基体为单晶硅,在沉积前用纳米金刚石颗粒处理.沉积后的样品经扫描电子显微镜(SEM),电子探针显微分析(EPMA),X射线能量损失分析(EDX)表明:沉积膜中的碳化硅含量是随Si[CH₃]₄流量的变化而改变.通过改变Si[CH₃]₄的流量可以制备金刚石/碳化硅复合梯度膜,且梯度膜中金刚石与复合膜过渡自然平滑.     

基片预处理对MWPCVD金刚石薄膜的影响

利用自行研制的石英钟罩式微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜装置，研究了硅基片的不同预处理方式对沉积结果的影响。通过扫描电子显微镜形貌观察和喇曼谱分析表明，基片预处理能提高形核密度；用于预处理的金刚石研磨膏的粒度不同，影响金刚石薄膜沉积时的形核密度、晶形和薄膜的质量；表面划痕对沉积金刚石薄膜的影响具有双重性。