热丝化学气相法合成金刚石的温度场仿真及试验

为了对热丝化学气相法沉积金刚石薄膜的工艺进行优化,提出了以有限元法模拟金刚石薄膜沉积系统三维温度场的新方法.在有限元仿真中,分析了温度场中热丝温度、直径、热丝排布、热丝与衬底距离等参数对衬底温度及均匀性的影响.在此基础上,通过热丝化学气相法沉积金刚石薄膜和生长单晶金刚石颗粒的试验验证了仿真结果的正确性.实验和仿真结果一致表明,热丝排布以及热丝与衬底间距离是影响金刚石薄膜沉积温度场的主要因素.     

等离子体增强化学气相沉积法制备类金刚石薄膜研究综述

类金刚石薄膜由于其独特的物理化学特性,使得该薄膜在光学、电学、机械、医学、航空航天等领域得到了广泛应用。等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)制备类金刚石是近几十年兴起的新的制备类金刚石薄膜的方法,因其对沉积温度要求低,对基底友好,同时还具有沉积速率快和无转移生长的优势,获得了越来越多的研究者关注。详细介绍了类金刚石薄膜优异的特性,阐述了在等离子化学气相沉积条件下,不同沉积条件对沉积类金刚石薄膜结构特性的影响。衬底的选择直接影响着沉积类金刚石薄膜的性能,不同的衬底直接决定着生成类金刚石结构中sp³相的数量和质量;沉积参数是最为常见的控制条件,对沉积薄膜的总体效果影响也是最大的,改变沉积参数,沉积薄膜的表面将会变得更加光滑致密;常用的掺杂元素是硅和氮,掺杂元素的引入往往是为了降低沉积薄膜的内应力,提高与衬底间的结合力,延长使用寿命等;由于很难直接在金属上沉积类金刚石薄膜,所以常通过制备复合层来改善沉积效果。最后对类金刚石薄膜的发展以及今后研究方向进行了展望。     

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。     

金刚石薄膜沉积时等离子体发射光谱

本文从微波等离子体发射光谱中,研究不同条件下用微波等离子体辅助化学气相沉积(MPCVD)法沉积金刚石薄膜。讨论了微波功率和沉积压力变化时,分析等离子体中电子的平均能量,研究MPCVD 法沉积金刚石薄膜。     

钨和钽丝碳化后的结构变化及其对金刚石成膜质量的影响

本文利用金相分析、Ｘ射线衍射等方法，对ＨＦＣＶＤ法沉积金刚石薄膜时使用的钨丝和钽丝在不同碳化条件下灯丝成分和结构变化作了分析研究，解释了碳化钽丝表面色泽金黄的原因，并在相同沉积条件下，比较了使用碳化和未碳化灯丝对生长金刚石薄膜的影响。结果表明，使用碳化灯丝生长的金刚石薄膜的石墨含量少，金刚石膜的质量和生长速度有所提高。     

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法金刚石薄膜的生长影响因素

金刚石具有许多优异的性能，但天然金刚石的价格也比较昂贵。金刚石薄膜的各种性质与天然金刚石几乎相同，具有非常广阔的工业前景。本文采用乙醇和氢气作为工作气源，利用微波等离子体化学气相沉积法，在较低的温度下制备了金刚石薄膜，并研究了反应气压对金刚石薄膜生长的影响。     

微波CVD法合成金刚石薄膜的生长规律

用微波等离子化学气相沉积方法（ＣＶＤ片）用丙酮－氢气混合气体作为原料,在单晶硅的（１１１）面和人造单晶金刚石的（１００）面上,生长出了优质金刚石薄膜,并对薄膜的生长规律进行了研究。     

电弧放电法快速合成金刚石薄膜

本文用电弧放电等离子体ＣＶＤ快速生长金刚石薄膜。用拉曼散射，Ｘ射线衍射、电子显微镜等方法进行了结构表征。文中所论述的恒定的基板温度对沉积金刚石薄膜是非常重要的。     

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.     

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。     

甲烷浓度对大面积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,碳源浓度的变化会直接影响着金刚石膜的生长和质量。使用Raman,SEM等手段对金刚石膜的生长特性进行了表征。     

金刚石薄膜自支撑窗口试样的制备与实验研究

以氢气和丙酮为原料，采用电子增强热丝CVD法，在硅片(100)基底上涂覆一层金刚石薄膜，在传统的硅平面加工工艺的基础上发展了一种新的在沉积好的基片上制备自支撑窗口试样的方法，并采用光刻法和湿式各向异性刻蚀技术制备得到金刚石薄膜自支撑窗口试样．研究表明，所制备的金刚石薄膜自支撑窗口的形状比较规则，膜内残留内应力小，能很好地满足鼓泡实验的要求，可以用来定量检测金刚石薄膜膜基界面结合强度和综合评价薄膜力学性能，对于促进金刚石薄膜材料在半导体器件中的应用和推广具有积极的意义．     

EACVD中基片表面电子及氢原子能量分布

采用Monte Carlo方法,模拟了EACVD淀积金刚石薄膜中氢分解过程 .建立了电子碰撞使氢分解的模型,给出了在基片表面电子及氢原子的能量分布.结果对EACVD淀积金刚石 薄膜的研究有重要意义.     

Deposition of crackless freestanding diamond films on Mo substrates with Zr interlayer

The Mo substrate with Zr interlayer, namely composite substrate, was employed to solve the problem of crack formation in the freestanding diamond film deposition. Freestanding diamond films deposited on the composite substrates by the direct current arc plasma jet chemical vapor deposition (CVD) method were investigated with scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), and Raman spectroscopy. In addition, the stress distribution during the large area freestanding diamond film deposition on the composite substrate was analyzed based on the finite element model ANSYS. The results reveal that Zr interlayer can be easily destroyed during the post-deposition cooling process, which is helpful for stress release and crack avoiding in diamond films.     

衬底负偏压热灯丝CVD金刚石薄膜在锥体上核化的研究

以ＣＨ４和Ｈ２为反应混合气体,用衬底负偏压热灯丝ＣＶＤ法在Ｓｉ（１００）面上制备金刚石膜,使用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）,Ｒａｍａｎ谱和Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）对在硅尖上的金刚石核化进行了研究,并着重讨论了沉积在硅尖上的金刚石颗粒的生长机理。     

自持金刚石厚膜上沉积N掺杂ZnO薄膜的生长及电学特性

采用金属有机化合物气相沉积(MOCVD)两步生长法在自持化学气相沉积(CVD)金刚石厚膜的成核面上制备ZnO薄膜, 并研究了薄膜的生长特性和电学特性. 结果表明, 在基片温度为600 ℃时沉积得到的ZnO薄膜表面均匀, 取向较一致, 为c轴取向生长. 其载流子迁移率为3.79 cm²/(V·s).      

Hydrogen distribution in CVD diamond films prepared by DC arcjet operating at gas recycling mode

Hydrogen distribution and content in diamond films deposited by DC arcjet under gas recycling mode was evaluated by nuclear reaction analysis (NRA). The films were characterized using scanning electron microscopy, X-ray diffraction and Raman spectrometry. The NRA results show that the hydrogen content in diamond films was approximately 0.6% (substrate temperature 770℃), and strongly depended on the substrate temperature. It was that the hydrogen content increased with the increase of the substrate temperature. The possibility of hydrogen trapping in the films was also discussed.