高气压对MPCVD沉积金刚石薄膜的影响

本研究在10 kW微波等离子体CVD装置中进行,以仿真模拟为辅助理论依据研究了在一定的高功率环境下,气压对金刚石薄膜沉积质量的影响。利用SEM表征对金刚石表面形貌变化进行分析,利用Raman表征结果分析了不同气压环境下金刚石薄膜的结晶质量及半高宽的变化情况。研究结果表明,气压对电子密度影响很大,进而影响金刚石沉积薄膜的表面形貌。在5 kW微波功率下,17 kPa为最优沉积气压,沉积形貌相对最好,半高宽最小。当气压低于17 kPa时,结晶质量随气压增大而增大;当超过17 kPa时,结晶质量不增反降。     

偏压对MPCVD金刚石薄膜织构生长的影响

通过偏压激波等离子体化学气相沉积法（ＭＰＣＶＤ）成功地在Ｓｉ（１００）上生长出具有（１００）织构的金刚石薄膜。阐述了实验过程,讨论了偏压对（１００）织构金石薄膜成核与生长条件的影响,偏压有助于成核密度的提高和有利于（１００）织构生长,采用ＳＥＭ、Ｒａｍａｎ光谱等对所得榈进行了表征。     

氮气对MPCVD法金刚石薄膜性能的影响

在CH4和H2的混合气体中，加入N2，并不断改变其含量，用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）设备制备了金刚石薄膜。利用扫描电镜观察薄膜的表面形貌，用X-ray衍射方法进行物相鉴定，用Raman光谱分析薄膜的纯度。结果表明：氮气含量不同，薄膜的沉积情况也不同，由于氮气含量的变化，薄膜沉积过程中形成一种纳米聚晶金刚石薄膜，本文从氮离子轰击和晶粒生长的角度分析了氮的添加对所制备的金刚石薄膜性能的影响。     

新型MPCVD沉积模式制备高均匀性的D100 mm金刚石薄膜

频率为2.45 GHz的微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)装置能够沉积直径超过60 mm的金刚石薄膜,但由于MPCVD技术中等离子体的半球形分布特点,很难保证沉积出均匀性好的大尺寸薄膜,调整等离子体分布可以在一定程度上解决这一问题。基于数值模拟的研究发现,衬底边缘悬空产生的间隙能够形成空心阴极放电,提高边缘薄膜的沉积率,优化均匀性。检测结果表明,D100 mm金刚石薄膜上80个点的厚度方差值从4.5×10^-4降低到5.0×10^-5,证明薄膜的均匀性得到提高。金刚石薄膜表面热应力分布更均匀,厚度极值差从70μm降低到30μm,从而降低了薄膜在研磨抛光中产生裂纹的可能性。在较低的沉积压力下,薄膜生长的均匀性和质量均有提升,极值差只有10μm。     

浅论气体压强对金刚石薄膜质量的影响

以甲烷、氢气做为气源,利用微波等离子气相沉积的方法在硅片上沉积金刚石薄膜。研究了不同压强对金刚石薄膜质量的影响。结果表明当气氛压强为9KPa时可获得高质量的金刚石薄膜。     

用于MPCVD金刚石薄膜生长的高表面质量HTHP金刚石的制备

高质量的表面加工是金刚石体块和薄膜生长以及器件制备的关键.本实验利用激光切割块状HTHP金刚石,并采用激光共聚显微镜(LEXT)、拉曼光谱(Raman)及X射线光电子谱(XPS)、电子背散射衍射(EBSD)分析金刚石的表面形貌、抛光过程中表面状态的转化情况,以及抛光后金刚石的表面损伤及结晶质量.经过机械抛光和化学机械抛光,激光切割带来的表面碳化层和损伤层被有效去除,金刚石的表面粗糙度达到0.764 nm.进一步地,通过微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法在HTHP金刚石籽晶上沉积同质薄膜材料,获得生长条纹规则、低应力、拉曼半宽2.1 cm-1、XRD半宽仅为87arcsec的高质量金刚石薄膜.     

燃焰法沉积金刚石薄膜的均匀性研究

研究了燃焰法沉积金刚石薄膜的质量均匀性,指出反应气体流量比是影响金刚石薄膜质量均匀性的主要因素,基片表面沉积区径向温度梯度使金刚石膜晶粒尺寸偏离沉积中心距离的增加而减小。     

偏压方式对金刚石薄膜生长的影响研究

采用脉冲偏压和直流偏压辅助热丝化学气相沉积装置在硅片表面制备了金刚石薄膜,对比研究了两种方式施加的偏压大小对薄膜表面形貌以及质量的影响.利用扫描电子显微镜和拉曼光谱分别表征了薄膜的形貌和质量,采用等离子体光谱诊断分析了薄膜生长过程的气相化学反应.结果表明:两种偏压方式下偏压的大小对薄膜的形貌及品质均有较大影响.相比直流...     

MPCVD沉积金刚石薄膜时等离子体中电子的作用

根据化学反应动力学理论，计算了微波等郭子体辅助化学气相沉积（ＭＰＣＶＤ）金刚石薄膜对时等离子体中的电子对原子氢，甲基和乙炔分子生成速率的影响，发现等离子体对气相反应的促进作用主要通过其超平衡的高温电子实现，电子能极有效地把氢分子解离为氢原子，并为甲烷分子解离成甲基提供另一条重要途径，进而促进了整个气相反应的进行。     

MPCVD法制备低粒径纳米金刚石薄膜的研究

采用微波等离子体化学气相沉积法,以Ar/H2/CH4为气源,通过改变气源流量比例和功率,探究生长低粒径纳米金刚石的最佳条件。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分别对制备出的薄膜的晶粒尺寸和表面形貌进行了表征,并采用拉曼散射光谱仪对薄膜的质量及残余应力进行了分析。结果表明:氩氢浓度比例相对于功率和甲烷浓度等因素对金刚石粒径影响较大;随着氩氢浓度比例增大,金刚石粒径呈减小趋势;金刚石相对于石墨相的含量先减小后增大,且由拉曼G峰引起的拉应力不断增大;膜表面的团聚体尺寸逐渐减小,平整度随之提升。     

MPCVD合成P型金刚石薄膜的电导——温度机理

研究了温度对Ｐ型金 石薄膜电导性能的影响，采用微波等离子体化学气相沉积（ＭＰＣＶＤ）的方法在Ｓｉ３Ｎ４基片上制作了掺硼金刚石薄膜，测量了不同掺硼浓度的电导温度特性关系，提出了一种简化的能带模型，解释了电导机理，基于能带模型计算出的电导－－温度关系结果与试验结果相符合。     

CO2对MPCVD制备金刚石膜的影响研究

应用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）技术,以CH4／H2／N2为主要气源,通过添加CO2辅助气体,并与未添加CO2辅助气体进行对比,进行了金刚石膜沉积。研究了添加不同浓度CO2对生长金刚石膜的影响。结果表明：当CO2流量在0～25cm3／min范围变化时,金刚石膜表面粗糙度分别为8．9nm、6．8nm、9．2nm、9．6nm。表明适量引入CO2可以降低膜面粗糙度,但是进一步提高CO2流量,膜面粗糙度反而上升。同时当CO：流量在0～15cm3／min范围变化时,金刚石膜的品质和生长都表现出上升趋势,但是超过该流量,其品质和生长率都出现下降趋势。另外,当CO2流量为15cm3／min,生长的金刚石膜不仅品质好,而且生长率也较高。     

MPCVD法制备纳米金刚石薄膜的研究及应用进展

通过介绍不同气源和相关工艺参数(温度、功率等)对MPCVD法制备纳米金刚石的影响,并对部分学者的研究成果进行简述。然后简要概括了MPCVD纳米金刚石在各种窗口、宽禁带半导体功率器件以及生物医学中的应用,最后对纳米金刚石未来的发展做出展望。     

辅助气体组成对类金刚石薄膜结构和性能的影响

分别以氩气-甲烷、氩气-乙炔为辅助气体,高纯石墨为靶材,利用中频脉冲非平衡磁控溅射技术制备了类金刚石薄膜.采用Raman光谱、X射线光电子能谱、纳米压痕测试仪、原子力显微镜对所制备类金刚石薄膜的键结构、机械性能、表面形貌进行了分析.Raman光谱和X射线光电子能谱测试结果表明,以氩气-甲烷为辅助气体制备的类金刚石薄膜中sp3杂化键的含量比以氩气-乙炔为辅助气体制备的类金刚石薄膜的高.纳米压痕测试结果表明,以氩气-甲烷为辅助气体制备的类金刚石薄膜的纳米硬度比以氩气-乙炔为辅助气体的高.原子力显微镜测试结果表明,以氩气-甲烷为辅助气体制备的类金刚石薄膜的RMS表面粗糙度比以氩气-乙炔为辅助气体的低.以上结果说明辅助气体组成对类金刚石薄膜的键结构、机械性能、表面形貌有较大的影响.     

高功率MPCVD中氧气对金刚石膜生长的影响研究

采用自制10kW微波等离子体装置,在CH_4/H_2气源中添加不同浓度O_2,探讨了O_2对金刚石薄膜生长的影响。利用扫描电子显微镜、激光拉曼光谱仪以及X射线衍射仪对金刚石薄膜的表面形貌、结晶质量以及晶粒取向进行了表征。结果表明,O_2浓度在0~0.9%范围内,所制备的金刚石薄膜品质随着O_2浓度的提升逐渐升高,当O_2浓度达到0.9%时,所制备的金刚石薄膜品质最好,其杂质含量低,金刚石半高宽值达到6.2cm~(-1),且金刚石晶粒基本表现为(111)面生长,具有较高晶面取向。但当O_2浓度超过到1.0%后,金刚石的生长会遭到破坏。     

MPCVD金刚石膜装置的研究进展

微波等离子体(MPCVD)法因其独特的优势,成为高速、大面积、高质量制备金刚石膜的首选方法,MPCVD金刚石膜装置的研究受到科研人员和工业界的广泛关注。文章对金刚石膜的性质和各种制备方法进行了简要概述,论述了CVD金刚石膜的生长机理,着重阐述了各种MPCVD装置的结构特点及工作原理,并对各种装置的优、缺点进行了分析。研究结果表明:研制具有高品质因数谐振腔能激发均匀微波等离子体的MPCVD装置,是进一步开发金刚石膜工业化应用所需解决的主要问题。     

用MPCVD法在WC—Co刀具上沉积金刚石薄膜

研究了硬质合金基体的预处理对金刚石沉积的影响,并确定了用MPCVD法在WC-Co刀具上沉积金刚石薄膜的工艺参数。采用了一些提高成核密度和沉积速率的方法,用SEM、XRD和Raman对金刚石薄膜的性质进行了分析。结果表明,合适的预处理可以有效的抑制钴的溢出并提高薄膜的质量。     

氧气流量对MPCVD法制备超纳米金刚石膜的影响

采用微波等离子化学气相沉积技术,以CH_4/H_2/Ar为气源,通过调节O_2流量,增强等离子体对非金刚石相的刻蚀能力,提高超纳米金刚石膜中金刚石相的含量。并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱及X射线光电子能谱(XPS)分别对超纳米金刚石膜的形貌、生长速率、晶型、晶粒尺寸及金刚石含量进行了表征分析,重点研究了O_2流量对晶粒尺寸及金刚石含量的影响。实验结果表明,随O_2流量的增加,平均晶粒尺寸从8.4nm增大至16.1nm,随后减小至9.6nm;当O_2流量为0.7sccm时,金刚石相含量由71.58%提升至85.46%,平均晶粒尺寸约为9.6nm。     

MPCVD法中氮气对单晶金刚石生长机理影响的探究

在微波等离子体化学气相沉积法同质外延生长单晶金刚石的过程中添加不同浓度的氮气,利用发射光谱、拉曼光谱等测试手段探究不同浓度氮气对等离子体以及单晶金刚石生长质量和速率的影响,通过分析等离子体内部基团强度的变化探究添加氮气对单晶金刚石生长机理的影响。探究发现:氮气的添加对于等离子体内基团的种类并没有明显改变,但随着氮气浓度的升高,CN基团的基团强度具有明显升高的趋势,C₂基团的基团强度不断降低,单晶金刚石的生长速率不断提高。氮气并不是通过提高甲烷的离解度来产生更多的C₂基团从而促进单晶金刚石的生长,而是作为一种催化剂加快单了晶金刚石表面的化学反应。当氮气浓度低于0.5%时,单晶金刚石的生长速率提高幅度较大且生长质量良好。但当氮气浓度超过0.8%时,单晶金刚石的生长速率逐渐趋近于饱和,且非金刚石相不断增多,生长质量不断降低,因而通入氮气的最佳浓度应该低于0.5%。     

MPCVD单晶体金刚石的生长实验进展

采用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）方法，在以往的实验条件上，改用CH4替代C2H5OH作为碳源，合成出单晶金刚石。使用宝石显微镜和环境扫描电子显微镜观察分析了MPCVD单晶金刚石膜的生长表面形貌。初步实验表明，在压力为12kPa，H2流量为300sccm，CH4流量为6sccm的生长环境中，可以合成出质量较好的...