薄膜外延生长中表面原子过程的动力学研究

从理论上研究了薄膜生长过程中原子在表面上的各种动力学表现，对原子扩散、原子团扩散、多层膜生长等过程的动力学行为进行了详细的分析，进一步探讨了薄膜生长的微观机制．     

铜基底上外延生长金刚石薄膜的密度泛函理论研究

基于密度泛函理论对铜上外延生长的金刚石薄膜的几何结构及其能量特征进行了计算,计算结果表明外延生长金刚石薄膜的几何参数与体金刚石的几何参数相似(特别是(111)面);在铜多晶基体的<111>方向更有利于金刚石薄膜的外延生长.     

气相法生长金刚石薄膜过程和热解CVD实验

本文简述了气相法生长金刚石薄膜的基本过程,论述了反应气体系统及碳源浓度、激活源、基片温度和预处理等参数对金刚石结构和性能的重要影响.     

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。     

织构金刚石薄膜生长特性与研究

目前利用气相法得的金刚石薄膜多为晶膜，性能远不如天然金刚石，严重地影响了它在光学、电子学等方面的应用。因此，如何控制合成条件，实现金刚石薄膜的均匀定向生长是目前金刚石薄膜研究中急需解决的课题。本工作利用电子促进ＨＦＣＶＤ技术成功的得到了织构生长的金刚石薄膜，研究了合成的优化工艺条件。实验中钨丝温度为２０００℃，ＣＨ４／Ｈ２浓度０．４—２％，基片温度控制在７５０－９００℃，基片与钨丝之间加偏压１３０Ｖ。对合成的薄膜用扫描电子显微镜（型号ＳＥＭ１０００Ｂ—２）观察薄膜的形貌。结果表明，当碳源浓度为的０．８％，基片温度为８７０℃时，晶粒晶形好，样品上金刚石颗粒已经连成了薄膜，每个晶粒顶部呈现和衬底平行的（１００）面。ＣＨ４浓度高时，晶性变差，呈粗糙的球状多晶状。基片温度过低时晶形较差。温度过高因相变和气化不能成膜。基片温度在８５０℃－９００℃范围内可连续成膜。加衬底偏压可以提高基底表面能和降低原子团界面自由能，因而可以促进成核。综上，我们利用偏压促进成核ＨＦＣＶＤ技术，在优化工艺条件下得到了织构生长金刚石薄膜，为揭示其外延生长机理提供了实验数据     

实验参数对热丝CVD人造金刚石膜生长的影响

在热丝CVD法生长金刚石膜的实验中,实验参数（包括灯丝温度、衬底温度、气体的碳氢比等等）对金刚石膜的生长起到了关键性的作用,它们的数值与金刚石膜的生长速率快慢与生长质量的高低密切相关。而且实验参数相互之间也有着密切的联系。     

化学气相沉积金刚石薄膜的表面过程

采用简单表面反应模式，对化学气相沉积金刚石薄膜的表面动力学过程进行了研究，得到了金刚石薄膜的沉积速率公式，揭示了影响薄膜生长的因素并由此讨论了金刚石薄膜生长的机制和规律。     

金刚石膜生长中的活性物质

在CVD法生长人造金刚石膜的过程中,活性物质是其生长的基础。通过本论文的实验证明,H.CH4是金刚石膜生长过程中的活性物质。本文并详细分析了H.CH4是如何在金刚石膜生长过程中产生金刚石的原子结构和键能,从而形成金刚石膜的。     

直流弧放电等离子体喷流CVD法高速合成金刚石薄膜的研究

描述了用直流弧放电等离子体喷流ＣＶＤ法来合成金刚石薄膜的过程。通过实验确定了金刚石生长的最佳条件。实验结果表明，金刚石薄膜的生长速率约为６４μｍ／ｈ。借助拉曼光谱证实了膜为金刚石膜，扫描电镜拍摄的照片清楚的显示了晶体的形状。     

碳原子团簇的形成研究

碳原子团簇的生长过程及其富勒烯的形成机理,是近十余年来科学界孜孜以求而又一直无法求解的难题。虽然有关研究人员先后提出了可能的机理,但是至今没有一种得到实验结果的证实。本研究组就此作了积极的探索和较深入的研究,创新和发展了多种形式和研究碳原子团簇的方法,精心设计了一系列实验,综合运用多种研究手段,明确了氯原子存在下碳簇的生长过程,发现了氯原子等自由基对富勒烯形成的催化作用,总结了碳等原子团簇形成的统计分布规律,表征了C60的聚合和南方坍塌过程,在碳原子团簇的形成研究中取得重要进展。     

影响超细金刚石尺寸长大的限制机理

负氧平衡炸药爆轰产物中未被氧化的游离碳，在反应区内高温高压的作用下可以转化为纳米级的超细金刚石，这一过程可以近似用液滴的快速聚集动力学理论来描述。本利用炸药爆温以及小粒子性质研究了超细金刚石生长过程中受到的尺寸限制条件。结果表明，超细金刚石粒子的准熔化相区域可能是影响其生长的限制条件，有关超细金刚石生长时间的估算支持上述结论。     

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。     

炸药爆轰合成超微金刚石的数值模拟

在相变模型基础上对炸药爆轰过程中超微金刚石的合成进行数值模拟，用简单反应速率函数估算炸药爆轰反应区的热力学参数，用动力学有限元程序DYNA2D模拟爆轰产物的膨胀过程，按均匀成核和长大两步模拟爆轰过程中游离碳相变成金刚石的过程，同时考虑金刚石在爆轰产物膨胀过程中的石墨化。计算了不同装药条件和保护条件下金刚石的成核率，长大线速度，石墨化率，金刚石得率及粒径分布等信息，对计算结果进行分析和讨论。     

静态法合成高品级金刚石工艺探析

通过调整合成温度和合成压力曲线，使金刚石的单产提高了11％。46＃以粗高品级金刚石所占的比例由原来的29％提高到51％，金刚石的抗压强度也有较大程度的提高。在合成过程中，保证合成点始终在金刚石生长答的优晶区内，是合成高品级金刚石的关键；根据人造金刚石的合成 机理，对试验结果进行了分析。     

氮气流量对金刚石膜生长的影响

采用电子辅助热灯丝化学气相沉积（EA-CVD）方法沉积大面积金刚石膜,在金刚石膜的沉积过程中,氮气流量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等手段对金刚石膜的生长特性进行了表征。     

灯丝平面与衬底间距对金刚石膜沉积的影响

采用电子辅助热灯丝化学气相沉积(EA-CVD)方法沉积大面积金刚石膜,在金刚石膜的沉积过程中,灯丝平面与衬底间距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手段对金刚石膜的生长特性进行了表征。     

微波功率对光学级金刚石膜生长的影响

采用微波PCVD系统进行了高品质透明金刚石膜的制备,在金刚石膜的沉积过程中,微波功率的变化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。     

灯丝平面与衬底间距对金刚石膜沉积的影响

采用电子辅助热灯丝化学气相沉积(EA-CVD)方法沉积大面积金刚石膜,在金刚石膜的沉积过程中,灯丝平面与衬底间距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手段对金刚石膜的生长特性进行了表征.     

甲烷浓度对光学级金刚石膜生长的影响

采用微波PCVD系统进行了高品质透明金刚石膜的制备,在金刚石膜的沉积过程中,碳源浓度的变化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。     

大面积金刚石膜的均匀沉积

研究了大面积金刚石膜沉积过程中的均匀性问题和金刚石膜质量的均匀性问题,研究了表明：用于生长金刚石的大面积磁旋转等离子体电弧是均匀的,能使气体混合均匀;金刚石膜在形核阶段是均匀的;金刚石膜在生长阶段是均匀的,有利于提高成膜几率;沉积后的金刚石膜的质量是均匀的,大面积磁控长通道等离子矩能生长均匀的金刚石膜,可用于金刚石膜的研究和工业生产。