氢化非晶碳膜的制备及其在金属表面防护上的应用

氢化非晶碳膜具有硬度高、电绝缘、光学透明、化学性能稳定等优良特性,又称为“类金刚石”碳膜。本文报导由碳氢气体的辉光放电分解而制备的氢化非晶碳膜的特性及其在金属表面防护上的应用。     

一种新的非晶态材料—氢化非晶碳膜

近几年来,具有类金刚石特性的氢化非晶碳膜(a—C:H)受到了越来越多的重视。本文详细综述了它的制备、结构、特性及应用。     

磁控溅射法制备非晶碳膜及其光学特性

利用射频磁控溅射法成功制备了类金刚石薄膜,研究了溅射功率和基片温度对所沉积薄膜的的影响,对所制备的类金刚石薄膜用拉曼光谱、紫外光谱进行表征,所沉积的类金刚石碳薄膜是簇状分布的ＳＰ＾２碳键和网状分布的ＳＰ３碳键互相随机交织的一起的非晶 研究了非晶碳膜的光学性质和电学性质,探索了制备各种不同带隙非晶碳膜的工艺条件,为该类的实际应用提供了可靠的实验依据。     

氢化非晶碳膜导电机制的探索

采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积 (ECR -CVD)方法 ,以苯为气源 ,在不同基片温度下制备了氢化非晶碳膜 (a -C :H) ,对样品进行了伏安特性测试。考察了基片温度对样品电阻率与击穿场强的影响 ,结合薄膜含氢量、SEM、Raman散射等分析手段探索了a -C :H膜的导电机制     

气压对金刚石膜生长的影响

采用电子铺助热灯丝化学气相沉积（EA-CA）方法沉积大面积金刚石膜，在金刚石膜的沉积过程中，气压对金刚石膜沉积的影响会直接影响着金刚石膜的生长和质量。用Raman，SEM等手段对金刚石膜的生长特性进行了表征。     

金刚石膜微结构分析

对在Si(100)基底上利用化学汽相沉积(CVD)法制备的金刚石膜，采用X—射线衍射(XRD)技术和正电子湮没谱学(PAS)原理进行了有关物相成分和微结构的测量分析．研究发现，在金刚石膜中微观缺陷的产生取决于薄膜生长过程的控制和基底表面局域生长环境的条件差异．结果表明，金刚石膜体和表面的结晶、微晶和非晶结构与正电子谱分析的3种正电子态相符合．     

磁控溅射类金刚石碳膜的显微硬度

采用显微硬度测试方法,研究在单晶硅衬底上沉积厚度仅为0.09-0.56μm的磁控溅射类金刚石碳膜的力学性能。结果表明,溅射碳膜的硬度随溅射工艺参数呈规律性变化,且可以和碳膜的类金刚石性质以及碳膜结构的SP~3和SP~2成分的变化相联系。采用Johnson复合硬度模型进行的分析表明,溅射碳膜的真实硬度在HV6000-6600之间,比天然金刚石的硬度略低。溅射类金刚石碳膜具有明显的压痕尺寸效应(ISE),其指数约为m=1.9。     

掺硼金刚石膜电极电化学特性的研究

采用直流热阴极CVD法制备掺硼金刚石膜.利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对样品进行了表征,利用电化学循环伏安法测试了掺硼金刚石膜电极的电化学特性.结果表明,该方法制备的掺硼金刚石膜电极有宽的电势窗口、很高的析氧电位和良好的稳定性.     

CVD金刚石膜{100}取向生长的原子尺度仿真

运用动力学蒙特卡洛(KMC)方法从原子尺度对CVD金刚石膜{100}取向在3种不同化学反应模型下的生长进行了仿真.结果表明:(1)以CH3为主要生长组元的生长机制比较适合于{100}取向金刚石膜的生长;(2) 对金刚石{100}取向而言,含有双碳基团的模型沉积速度并不比含有单碳基团的模型沉积速度大;(3)在高的生长速率下仍有可能获得表面粗糙度较小的金刚石膜;(4)对Harris模型的仿真结果与其本人的预测结果一致,并与实验结果符合良好.     

等离子体表面氮掺杂对非晶碳膜场发射特性的影响

氢化非晶碳膜作为一种场致阴极电子发射材料已被广泛研究,通过对薄膜进行掺杂以提高其场发射特性已被证明是行之有效的方法之一.利用常规等离子体化学气相淀积技术制备了氢化非晶碳薄膜材料,在原位利用氮等离子体对碳膜表面进行N型掺杂.通过不同手段研究了氮表面掺杂前后非晶碳膜的微结构和化学键的变化,对表面掺杂前后的薄膜的场电子特性的测量表明,在氮表面掺杂后其场电子发射特性有了明显改善,特别是场发射的阈值电场从掺杂前的3.2 V/μm下降到掺杂后的1.0 V/μm.初步实验分析表明:由于氮表面掺杂后,在碳膜表面形成N-H键,从而导致碳膜表面的有效功函数降低使场电子发射特性得以提高.     

含氢类金刚石碳膜的拉曼光谱洛伦兹分解

利用射频等离子体增强化学气相沉积(rf PECVD)工艺在不锈钢基底上制备a-C:H膜,利用激光Raman光谱表征所沉积碳膜的微观结构,特别是通过对拉曼谱图进行洛伦兹分解来评价所沉积碳膜的sp3含量,分析了沉积电压和过渡层对a-C:H膜生长过程及膜中sp3含量的影响.结果表明,利用拉曼光谱的洛伦兹分解能够有效分析a-C:H的结构特性,碳膜沉积过程中沉积电压和过渡层对a-C:H膜的生长均具有重要影响.在本实验条件下,以Ti/TiN/TiC为过渡层沉积电压为2500 V时所制备的a-C:H膜中的sp3含量最高.     

铁磁颗粒膜自旋激发谱和热力学性质研究

求出了铁磁颗粒膜的自旋波激发谱和自旋极化激发谱随颗粒粒径和温度的变化规律，以及膜的磁化强度、磁化率、热容量．以（α-C：H）1-xCox颗粒膜为例作具体计算．结果表明：颗粒膜的自旋波激发谱的频率随颗粒粒径增大而减小，与温度无关；而颗粒膜的自旋极化激发谱与温度有关，表现出与铁磁块状晶体自旋波谱不同的变化特征．在零级近似下，由颗粒膜自旋波激发谱引起的磁化强度、热容量随温度变化规律与块状晶体相同，而一级近似下表现出颗粒膜与块状晶体的偏离．     

人造金刚石薄膜的合成及其应用

本文对人造金刚石薄膜的五种典型合成方法进行了比较,并对其应用范围、发展现状和前景做了较详细地阐述。     

合成金刚石薄膜生长工艺的研究

采用一种快速生长金刚石薄膜的直流等离子体弧焰合成法，进行生长金刚石薄膜的实验。讨论了生长金刚石薄膜时各种工艺条件对成膜形态的影响。ＳＥＭ照片与拉曼光谱分析表明，在工艺条件合适时，可快速生长金刚石薄膜。     

GD a-C:H膜对硅半导体器件的钝化作用

将氢化非晶碳薄膜(GDα-C:H)应用于硅半导体晶体管的表面钝化,取得了与α-Si:H 膜相类似的效果。对α-C:H 的钝化机理进行了初步探讨。     

金刚石薄膜的研究进展

介绍了近几年来发展较快的合成金刚石薄膜的几种方法 ,以及合成过程中的成核机理 ,并重点讨论了影响金刚石薄膜质量的几个因素。同时对目前金刚石薄膜的应用领域和其中存在的问题作了简要讨论。     

硅微尖上金刚石膜的生长

采用微波等离子体方法在硅微尖上生长了金刚石膜，并利用ＳＥＭ和Ｘ射线衍射方法对金刚石膜进行了研究．     

微波等离子体CVD方法制备金刚石薄膜

采用微波等离子体化学气相沉积方法分别在CH4／H2，CO／H2和（CH4＋CO）／H2气体体系下合成了金刚石薄膜．结果表明，所合成的金刚石薄膜具有明显的柱状生长特性和较高的品质，（CH4＋CO）／H2体系合成的金刚石薄膜具有较高的生长速率和（100）晶面定向生长的特性．     

MPCVD金刚石薄膜形核率研究

本文对ＭＰＣＶＤ金刚石薄膜的成核过程进行了研究，详细描述了金刚石晶粒成核的微观过程，给出了单晶硅（１００）基片上金刚石薄膜的成核密度随时间的变化曲线