铱衬底上异质外延单晶金刚石:过程与机理

金刚石因其独特的物理化学性质,在探测器、光电子器件等领域得到了广泛的应用,单晶金刚石更是因为具有大幅度提高这些器件功能的潜力而引起了众多学者的关注。目前在铱(Ir)衬底上异质外延生长的单晶金刚石具有最大尺寸和较为优异的生长质量。本文介绍了可用于外延金刚石的不同结构的衬底以及金刚石在铱(Ir)衬底上的形核和生长过程,重点阐述了金刚石偏压辅助形核(BEN)和外延横向生长(ELO)的机理,以及衬底图形化形核生长技术,指出了目前研究存在的不足,并对金刚石异质外延理论和实验研究方向进行了展望。     

过滤阴极真空电弧制备非晶金刚石红外保护膜

采用过滤阴极真空电弧技术,通过施加不同衬底偏压制备了非晶金刚石薄膜.利用纳米压痕仪和光谱椭偏仪测试薄膜的力学性能和光学性能,利用KLA-Tencor台阶仪测试硅衬底在薄膜沉积前后的曲率半径,并根据Stoney方程计算薄膜应力,利用可见光拉曼光谱和电子能量损耗谱研究了薄膜的微结构.实验表明:当衬底负偏压为80 V时,薄膜的硬度、弹性模量、光学带隙和折射率均达到最大值,随着偏压的升高或降低,各参量分别降低;此时,薄膜的sp3杂化含量最高,斜坡系数却最小;在宽红外波段范围内,薄膜的消光系数趋近于零,即红外透明;另外,薄膜具有接近金刚石的高硬度和高模量,并且其微结构以及光学和力学性能可调,因此是一种优异的红外光学窗口增透保护薄膜材料.     

基于VPN技术的连锁超市企业网的设计与实现

针对连锁超市企业各个部门跨地域分布的特点,结合VPN技术的特点,提出将VPN技术应用在连锁超市企业网的建设中,用于提供低成本、高效、安全的网络数据传输,该技术的应用提供了可靠的连锁超市各部门之间的互联及移动办公两个方面的拓展功能,并解决了连锁超市企业网络安全性的问题．     

掺磷四面体非晶碳薄膜电极的电化学伏安特性

采用过滤阴极真空电弧技术, 以高纯磷烷气体为掺杂源制备掺磷四面体非晶碳(ta-C:P)薄膜. 利用X射线光电子能谱和激光拉曼光谱表征薄膜的成分和结构, 采用循环伏安和微分脉冲伏安分析薄膜的电化学行为. 结果表明, 磷的掺入没有引起薄膜非晶结构的明显变化, 只是促进了sp²杂化碳原子的团簇. 经过酸预处理的ta-C:P薄膜在硫酸溶液中有宽的电势窗口和低的背景电流; 对Cl^-有催化活性; 薄膜表面电子传输速度快; 对水溶液中Cu²⁺和Cd²⁺有检测活性. 因此具有良好导电性的ta-C:P薄膜适于作为电极并有望用于污水中重金属离子的分析检测等领域.     

HiPIMS的放电特性及其对薄膜结构和性能的调控EI北大核心CSCD

磁控溅射过程中的等离子体密度和离化率这些等离子体微观放电特性强烈影响着沉积薄膜的微观结构和性能,高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)凭借其较高的溅射粒子离化率的优势引起了广泛的研究和关注。为了探究HiPIMS的高离化率的产生原因和过程,掌握高功率脉冲磁控溅射技术对薄膜微观结构和性能的调控规律,从一般的磁控溅射技术原理出发,分析HiPIMS高离化率的由来及其与DC磁控溅射相比的技术优势,着重总结HiPIMS的宏观放电特点和微观等离子体特性;总结梳理近几年HiPIMS在硬质膜和透明导电薄膜领域的应用研究,明晰HiPIMS对薄膜微观晶体结构的影响及其对薄膜的力学、光电性能等的调控规律及其优势。HiPIMS独特的等离子体-靶相互作用,可以有效改善薄膜结晶特性,实现对光电性能的可控调控。     

过滤阴极真空电弧法制备四面体非晶碳薄膜

利用离面双弯曲过滤阴极其空电弧沉积系统，在Ф200mm单晶硅片上制备四面体非晶碳薄膜。利用Dectek3型表面轮廓仪检验膜厚均匀性(小于5％)，并利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、激光拉曼光谱(Raman)、X射线光电子谱(XPS)以及纳米压痕(Nano—Indenter)仪器测试薄膜的性能和结构。结果表明：试验制备的薄膜是四面体非晶碳薄膜，其中sp^3键含量高达80％以上，薄膜表面纯净，几乎没有大颗粒的污染，表面粗糙度(Rq)小于0．3nm(取样面积1μm^2)，薄膜硬度可达50GPa，杨氏弹性模量高于550GPa。     

有机太阳能电池氧化铟锡电极的结晶性能优化

氧化铟锡(In_2O_3∶Sn)是有机太阳能电池电极的关键材料,但由于In_2O_3∶Sn薄膜结晶所需的高温沉积条件,衬底的性能会降低,影响了太阳能电池的光电性能。本文在传统磁控溅射工艺中引入了一种新的等离子体轰击技术,以提高氧化铟锡(In_2O_3∶Sn)薄膜的室温结晶性能。研究了不同脉冲直流电压下等离子体轰击对In_2O_3∶Sn薄膜光电性能和机械性能的影响。结果表明,当脉冲直流电压(|V_p|)高于|-500 V|(|V_p||-500 V|)时,薄膜的结晶性明显增强。在室温下制备了厚度为135 nm的In_2O_3∶Sn薄膜,其电阻率为4.11×10~(-4)Ωcm,迁移率为42.1 cm~2/Vs,可见光透过率超过80%。与未经等离子体轰击的In_2O_3∶Sn薄膜相比,经等离子体轰击的In_2O_3∶Sn薄膜具有更好的结晶性能和更高的纳米硬度。优化后的In_2O_3∶Sn薄膜可有效提升有机太阳能电池的填充因子和转换效率,该材料还可应用于隔热涂层和气体传感器等节能与环保领域。     

导热金刚石同大尺寸芯片的低温烧结银连接工艺

通过高导热银浆实现了连接大面积(＞100 mm2)半导体硅片和金刚石的低温低压烧结技术.通过对金刚石表面镀覆金属薄膜,增强同烧结银界面处固态原子扩散,开发了商用烧结银膏在200 ℃下低温烧结工艺,得到金刚石-硅的均匀连接界面,计算得到孔隙率约为9.88％,中间烧结银层等效热阻约为1.38×10-5m2·K/W.     

面向航天领域极端环境应用的金刚石材料及其器件

随着世界主要国家航天工程从近地轨道向深空环境推进,航天器要实现在极端环境下可靠工作面临许多新问题。从太空辐照环境恶化到可持续能源问题掣肘,从高集成、高热流器件散热困难到航天器健康监测传感器向高灵敏方向发展,上述问题都亟需发展新一代航天器技术。金刚石独特的晶体结构使其具有“硬、高、透、宽、快” 5大特性,决定了其在极端环境下表现出耐高温、耐高压、抗辐照等性能。本文主要总结了金刚石在深空探测、便携电源、智能热控、量子传感和光学窗口等航天领域的应用现状,并展望了发展前景。     

铱衬底上金刚石外延形核与生长:第一性原理计算

异质外延为金刚石晶圆合成提供了一个有效的实现路径,而Ir衬底上金刚石形核生长技术经过20多年的发展已经有能力制备最大直径为3.5英寸的晶体,开启了金刚石作为终极半导体在电子信息产业应用的大门。然而,表面形核、偏压技术窗口、金刚石外延生长等一系列发生在异质衬底上的问题都需要从生长热力学的角度给予解释。本研究针对化学气相沉积气氛中金刚石如何实现外延形核与生长这一关键问题,利用第一性原理计算从原子尺度对金刚石形核生长过程展开了系列探究。研究结果如下:C原子在Ir衬底表面位点吸附比在体相位点吸附更稳定,表明无偏压条件下金刚石形核只能在衬底表面发生;离子轰击作用下非晶氢化碳层中sp3杂化C原子个数随着离子动能的增加呈现先增大后减小的变化规律,证实了金刚石高密度形核存在一定的离子动能与偏压大小窗口;金刚石沿着Ir衬底外延生长时界面结合能最低(约为–0.58 eV/C),意味着界面结合能是决定外延形核生长的主要热力学因素。本研究阐明了偏压辅助离子轰击促进金刚石单晶外延生长的热力学机制,对于指导金刚石及其他碳基半导体生长具有重要意义。