金刚石薄膜和类金刚石薄膜

本文介绍了金刚石薄膜和类金刚石薄膜的制备与薄膜性能分析方法,也介绍了它们的应用前景。本文给出了华北光电所研究类金刚石薄膜的结果。     

金刚石薄膜抛光技术

各种化学气相沉积和金刚石薄膜技术的发展,为金刚石薄膜在光学、超硬工具涂层等领域提供了广阔的应用前景。而这些应用需要对沉积获得的金刚石膜粗糙表面进行抛光。本文介绍了新近发展的金刚石薄膜抛光技术。并对其发展前景进行了探讨。     

脉冲激光沉积类金刚石膜和生物相容性

类金刚石膜具有很高的硬度、很小的摩擦系数、很高的化学稳定性和很好的生物相容性,在生物医学领域中具有巨大的应用价值。首先,论述了类金刚石薄膜的微观结构、物理化学特性和生物相容性以及它们之间的相互联系。总结了脉冲激光沉积类金刚石薄膜过程中实验参数对类金刚石薄膜的微观结构和特性的影响。为类金刚石薄膜的研究与生物医学应用提供一个参考。     

金刚石薄膜及其在红外末制导系统中的应用

本文介绍了金刚石薄膜独特、优异的性能和低压化学汽相沉积（ＣＶＤ）金刚石薄膜的研究进展情况，并且就金刚石薄膜在红外末制导系统中的应用进行了分析和探讨。     

高性能的类金刚石红外光学薄膜

综述了类金刚石红外光学薄膜在红外光学领域的应用，表明该薄膜不仅是一种高性能的红外光学材料，而且是各种红外镀膜元件的高性能保护膜。文中还提出了金刚石薄膜进一步开发，研究及应用中仍需解决的一些工艺及技术问题，描述了制备大尺寸均匀性类金刚石薄膜的可行性方案。     

金刚石薄膜的制备、结构以及在红外、激光领域中的应用

本文较详细地讨论了低压气相生长金刚石薄膜的三种典型方法,以及金刚石薄膜的结构和在红外光学、激光等领域中的应用。     

微波等离子体沉积金刚石薄膜

结合自己的研究工作,介绍了微波等离子体沉积金刚石薄膜的优点及其应用;还介绍了美、英、苏等国利用微波等离子体沉积金刚石薄膜的最新动向。     

制造超厚纳米结构金刚石薄膜

用于光学窗口和其他要求强度、透明和化学稳定性都良好的应用，金刚石薄膜很有吸引力。特别是纳米晶体金刚石薄膜光滑、可导电，可能非常有用。但是，在过去，这种纳米晶体金刚石薄膜最多只做到几个微米厚。研究人员曾试验生长厚的薄膜，但是金刚石中的高应力阻碍了这种处理。     

应用于FED的金刚石薄膜的光学和结构分析

本文比较研究了不同晶粒大小和结构的金刚石薄膜的场发射性质,这些金刚石薄膜通过热丝辅助化学气相沉积法(HFCVD)获得.研究结果表明纳米尺寸效应对金刚石薄膜的场发射性能有非常重要的影响,通过比较不同晶粒尺寸的金刚石薄膜发现纳米金刚石薄膜相对于大晶粒金刚石薄膜(比如微米级的金刚石薄膜)有更好的场发射性能.从拉曼光谱得到,含有一定量非金刚石相的金刚石薄膜有更好的场发射能力和更低的开启电场(E0).另外,具有(111)定向的金刚石薄膜比起其他结构的金刚石薄膜,它的电子发射能力更强.     

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…     

微结构对CVD金刚石X射线探测器电性能的影响

制备了结构为Au/金刚石膜/Si/Al的光导型X射线探测器,研究了金刚石膜微观结构对器件暗电流-电压特性、电流-温度特性以及在稳态X射线辐照下响应特性的影响.研究表明,采用[001]结构金刚石膜制备的器件具有较大的暗电流和X射线响应.在高于500K的温度区域内,随着温度的上升,器件暗电流以指数式上升,这可能与Si占据金刚石格点产生1.68eV的激活能有关.     

金刚石高频SAW器件中关键材料的制备研究

采用热丝化学气相沉积(CVD)法制备了自支撑金刚石膜,再通过射频磁控溅射法沉积氧化锌薄膜在自支撑金刚石膜上。通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)以及原子力显微镜(AFM)测试自支撑金刚石膜的表面形貌,结果表明,自支撑金刚石膜的成核面非常光滑,粗糙度约为10 nm;拉曼光谱显示成核面在1 333 cm-1附近有尖锐的散射峰,与金刚石的sp3键相对应,非金刚石相含量很少;X-射线衍射分析(XRD)显示,沉积在自支撑金刚石膜上的氧化锌薄膜为高度的c轴择优取向生长。     

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。     

化学气相沉积光学级金刚石薄膜的研究进展

化学气相沉积（CVD））金刚石薄膜优异的光学性能在近几年得到了广泛的重视,关于它的研究也在近几年取得了较大的突破。综述了CVD金刚石薄膜的光学性能,着重从成核、生长和后期处理三个方面对光学级CVD金刚石薄膜的制备进行了讨论,并对今后的研究作了展望。     

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。     

H2-O2混合气氛刻蚀制备金刚石纳米晶薄膜

提供了在镜面抛光Si衬底上沉积平滑的纳米金刚石（NCD）薄膜的方法。采用微波等离子体化学气相沉积（CVD）系统，利用H2、CH4和O2为前驱气体，在镜面抛光的Si基片上制备了直径为5cm的NCD薄膜，用扫描电镜（SME）和共焦显微拉曼光谱分析其表面形貌和结构特点。分析表明，利用这种方法可以制备出高sp^3含量的NCD薄膜。通过与沉积时间加长而沉积条件相同情况下合成的金刚石微晶薄膜形貌相对比，分析了H2-O2混合气氛刻蚀制备NCD薄膜的机理。分析表明，基底的平滑度对O2的刻蚀作用起到重要的影响；在平滑的基底上，含量较少的O2的刻蚀作用也很明显；随着基底的平滑度下降，混合气氛中O2的刻蚀作用逐渐减弱。     

Influence of Bias-Enhanced Nucleation on Thermal Conductance Through Chemical Vapor Deposited Diamond Films

This work describes an experimental study of the cross-plane thermal conductance of plasma-enhanced chemical vapor deposited (PECVD) diamond films grown as a result of bias-enhanced nucleation (BEN). The diamond films are grown on silicon wafers using a two-step process in which a nucleation layer of amorphous or diamond like (DLC) carbon is first deposited on the silicon under the influence of a voltage bias. Then, conditions are adjusted to allow for polycrystalline diamond (PD) growth. The nucleation layer is essential for seeding diamond growth on smooth substrates and for optimizing PD properties such as grain size, orientation, transparency, adhesion, and roughness. A photoacoustic (PA) technique is employed to measure the thermal conductivities of and the thermal interface resistances between the layers in the diamond film structure. The influence of nucleation layers that are 70, 240, 400, and 650 nm thick on the thermal conductance of the diamond film structure is characterized. The thermal conductivity of the nucleation layer exhibits a thickness dependence for relatively thin layers. For each sample, the thermal conductivity of the PD is higher than 500 Wldrm^-1K^-1 (measurement sensitivity limit). A resistive network for the diamond film structure is developed. The resistance at the silicon/nucleation interface is less than 10^-9m²ldrKldrW^-1 (measurement sensitivity limit), which is of the order of theoretical predictions. The minimum diamond film structure resistance occurs when the nucleation layer is thinnest. When the nucleation layer is sufficiently thick, it begins to exhibit bulk behavior, and the resistance at the nucleation/PD interface dominates the thermal resistance of the diamond film structure.     

CVD金刚石薄膜RIE掩模技术研究

金铡石薄膜反应离子刻蚀（RIE）必须选用硬掩模，其于掩刻蚀选择比和掩模图形化加工特性考虑，镍和镍钛合金掩模是较好选择，其中，NiTi合金薄膜具有刻蚀选择比高，加工工艺简单，图形化效果好的优势，Ni掩模特别是电镀方法制作的Ni掩模以其精确的尺寸控制能力，理想的多层结构模式和适当的刻蚀选择比而特别适合于精细结构加工的使用，使用上述掩模对金刚石薄膜进行RIE，可以获得线条整齐规则，侧壁平滑陡直的优异加工效果。     

碳纳米管在金刚石薄膜化学沉积上的应用

碳纳米管的端头部位,具有一定的金刚石结构。用于金刚石薄膜气相化学沉积,作为籽晶,可使薄膜沉积的速度加快,结晶的定向性强,生长的温度低等优点。本文探讨了碳纳米管的结构,初步研究了其在金钢石薄膜气相化学沉积上的应用,得到了较好的〈１００〉方向结果的薄膜。     

衬底温度对机械瓣膜上沉积的类金刚石薄膜的影响

为掌握机械瓣膜衬底温度对类金刚石薄膜的影响规律,在实验中保持其它实验参数不变,机械瓣膜衬底温度分别取室温和150℃时,用脉冲激光沉积法在机械瓣膜上制备类金刚石薄膜。用Raman光谱仪对薄膜的微观结构进行检测;用原子力显微镜对薄膜的表面形貌和粗糙度进行检测。结果表明：当其它实验参数不变时,机械瓣膜衬底温度从室温升高到150℃时,薄膜的微观结构没有发生明显改变;薄膜表面的粗糙度减小。类金刚石薄膜和机械瓣膜衬底之间具有很好的黏附性。