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。     

射频等离子体中绝缘基片上自偏压的研究

在薄膜沉积和离子束刻蚀技术中，通常要给绝缘基片加上一个射频或脉冲电极，以便在绝缘基片上形成一个自偏压来控制轰击到绝缘基片表面的离子能量。由于绝缘基片上的自偏压不便于测量，在研究中，大多采用射频电极上的偏压来代替绝缘基片表面的实际自偏压。本文在研究中发现，绝缘基片表面的自偏压与射频输入电极上的自偏压有一定的差别，并且随着射频输入电极结构的变化和绝缘基片面积的变化，这个差异将发生意想不到的变化，并对绝缘基片厚度对自偏压的影响进行了进一步的研究和分析。这一研究对射频等离子体自偏压控制离子能量等成膜工艺具有重要的意义。     

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。     

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。     

基片温度对强流脉冲离子束烧蚀等离子体沉积类金刚石薄膜结构和性能的影响

利用强流脉冲离子束 (High intensitypulsedionbeam HIPIB)烧蚀等离子体技术在Si(1 0 0 )基体上沉积类金刚石 (Dia mond likecarbon DLC)薄膜 ,基片温度的变化范围从 2 5℃ (室温 )到 40 0℃。利用Raman谱、X射线光电子谱 (XPS)、X射线衍射(XRD)和原子力显微镜 (AFM)研究基片温度对DLC薄膜的化学结合状态、表面粗糙度、薄膜显微硬度和薄膜内应力的影响。根据XPS和Raman谱分析得出 ,基片温度低于 30 0℃时 ,sp3C杂化键的含量大约在 40 %左右 ;从 30 0℃开始发生sp3C向sp2 C的石墨化转变。随着沉积薄膜时基片温度的提高 ,DLC薄膜中sp3C的含量降低 ,由 2 5℃时 42 .5 %降到 40 0℃时 8.1 % ,XRD和AFM分析得出 ,随着基片温度的增加 ,DLC薄膜的表面粗糙度增大 ,薄膜的纳米显微硬度降低 ,摩擦系数提高 ,内应力降低。基片温度为 1 0 0℃时沉积的DLC薄膜的综合性能最好 ,纳米显微硬度 2 2GPa ,表面粗糙度为 0 75nm ,摩擦系数为 0 .1 1 0。     

基片温度对强流脉冲离子束烧蚀等离子体沉积类金刚石薄膜结构和性能的影响

利用强流脉冲离子柬(High-intensity pulsed ion beam-HIPIB)烧蚀等离子体技术在Si(100)基体上沉积类金刚石(Diamond-like carbon-DLC)薄膜，基片温度的变化范围从25℃(室温)到400℃。利用Raman谱、X射线光电子谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)研究基片温度对DLC薄膜的化学结合状态、表面粗糙度、薄膜显微硬度和薄膜内应力的影响。根据XPS和Raman谱分析得出，基片温度低于300℃时，sp3C杂化键的含量大约在40％左右；从300℃开始发生sp3C向sp2C的石墨化转变。随着沉积薄膜时基片温度的提高，DLC薄膜中sp3C的含量降低，由25℃时42．5％降到400℃时8．1％，XRD和AFM分析得出，随着基片温度的增加，DLC薄膜的表面粗糙度增大，薄膜的纳米显微硬度降低，摩擦系数提高，内应力降低。基片温度为100℃时沉积的DLC薄膜的综合性能最好，纳米显微硬度22GPa，表面粗糙度为0．75nm，摩擦系数为0．110。     

MPCVD工艺参数对石墨烯性能影响的研究

实验采用MPCVD装置,以氢气和甲烷为主要气源,氮气和氩气为辅助气源在镍片上生长石墨烯薄膜,并对不同条件下制备样品进行拉曼光谱仪表征,通过拉曼光谱图中D峰和D′峰峰强来分析石墨烯缺陷含量;2D峰峰强和半高宽来分析薄膜层数。结果显示氮气等离子体离解率低,会增加成膜缺陷不利于成膜;氩气离解率较高,适量的氩气会减少缺陷含量提高膜层质量;较低功率会加速石墨的沉积,较高功率会增加sp3杂化的碳碳键的形成。     

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。     

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。     

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%。     

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。     

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。     

基片温度对直流辉光等离子体辅助反应蒸发法沉积的ITO膜性能的影响

使用直流辉光等离子体辅助反应蒸发法沉积了ＩＴＯ透明导电膜。通过膜的霍尔系数测量及ＸＲＤ、ＳＥＭ分析，详细研究了沉积时的基片温度对膜的透光率和电阻率的影响。结果表明：基片温度影响膜的载流子浓度，霍尔迁移率以及膜的结晶程度。当基片温度为１５００Ｃ附近时所沉积的膜具有较高的载流子浓度和迁移率，因而电阻率最低，而且结晶良好，具有高的透光率。试验中还研究了加热退火对膜性能的影响。结果表明：后处理（加热退火）的效果与成膜时的基片温度有密切关系。在低基片温度下沉积的膜经过后处理其透光率得到较大改善但电阻率有所上升，在高基片温度下沉积的膜经过后处理其导电和透光性能都变差。存在一个适中的基片温度区，在该温度下采用直流辉光等离子体辅助反应蒸发法可以不必进行后处理，直接沉积出性能良好的ＩＴＯ透明导电膜。     

低温氧等离子体对棉纤维表面结构的影响

研究了低温氧等离子体对棉纤维表面的改性。用XPS、SEM测定了棉纤维的表面性能。实验结果表明:氧等离子体对棉纤维表面的作用是刻蚀、去脂,接枝含氧基团,经氧等离子体处理后棉纤维的吸水能力可明显提高。     

等离子体显示单元结构对放电特性的影响

采用基于PIC-MCC(Particle in Cell-Monte Carlo Collision)模型的XOOPIC软件模拟了向放电结构等离子体(ACM-PDP)放电的基本物理过程,并分析了条纹形成的基本过程.同时本文还研究了不同扫描电极宽度对主放电区域及条纹的影响,模拟结果表明主放电区域随着扫描电极宽度的增加不断扩大,条纹间距随着电极宽度的增加而减小.     

基片表面处理对金刚石成核密度影响的研究

为了研究基片的表面状态对金刚石成核密度的影响，采用了抛光清洁的基片、对样品划痕、基片加热脱附等不同的表面处理方法，对样品表面进行预处理，得到了不同表面处理条件下的金刚石成核密度。尝试了在低真空（10－1Pa量级）条件下，去除表面的氧化硅及吸附活性的含碳原子，以提高金刚石的成被密度，得到了较理想的结果，成核密度为109／cm2。     

圆柱谐振腔式MPCVD装置中氢、氩微波等离子体分布规律的数值模拟

在使用简化的等离子体放电模型的基础上,模拟了圆柱谐振腔式微波等离子体沉积室中,不同金刚石膜生长条件下微波等离子体的分布状态。在模拟中,针对纳米金刚石的生长环境,就纯氩气反应气体中,不同的输入功率、不同气体压力条件下,沉积室中形成的等离子体分布的变化规律进行了模拟,将其与一般氢气气氛下的相应模拟结果相对比。模拟所获得的结果,对微波等离子体方法沉积金刚石膜的操作环境的优化,有着一定的指导意义。     

基片温度对微晶硅薄膜微观结构和光学性能的影响

以Ar＋SiH_4作为反应气体,采用电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积（ECR-PECVD）方法制备微晶硅薄膜,研究了基片温度对薄膜微观结构、吸收系数、光学禁带宽度的影响。结果表明,随着基片温度的升高,薄膜的微观组织逐渐由非晶转化为微晶,薄膜的粗糙度单调增大,而H含量则单调减小。薄膜的光学吸收系数随基片温度的升高而增...     

基片温度对磁控溅射沉积二氧化硅的影响

本文详细地研究了基片温度对磁控溅射沉积二氧化硅的影响,随着基片温度的增加,溅射沉积速率下降明显,薄膜的折射率也出现上升趋势,薄膜也由低温时的疏松粗糙发展为致密光滑.250℃时的溅射沉积速率仅为室温时的1/3,由此,针对间歇式在大面积玻璃上沉积二氧化硅薄膜,我们采取了沉积完ITO薄膜后,先快速降温,再沉积二氧化硅的工艺.