CVD金刚石薄膜的织构与显微组织研究

对直流电弧等离子喷射化学气相沉积法(CVD)制备的自支撑金刚石薄膜,用X射线衍射测量了薄膜织构,并用扫描电镜观察了薄膜显微组织。发现金刚石薄膜的织构为{110}、{111}、{112}和{221}等纤维织构。实验结果表明,金刚石薄膜比较致密并且晶形比较完整,不同生长因子对应不同立方体-八面体几何形状。分析和讨论了金刚石薄膜的制备工艺参数如衬底温度和甲烷浓度对其织构和显微组织产生的影响。     

热丝化学气相沉积法生长金刚石薄膜的动态模型

在用热丝化学气相沉积法生长金刚石薄膜的过程中，具有活性的原子及原子团的运输是一个复杂的动态过程，对此过程提出了一个理论模型，着重研究衬底附近的活化气体原子团的比例随各参数的变化及其对金刚石生长的影响，从而求得在一定的参数空间内理想的金刚石生长区域，以指导金刚石外延的实践。     

酸刻蚀处理对Si(100)和Si(111)上制备CVD金刚石膜的影响

对Si(100)和Si(111)采用相同的酸刻蚀工艺,采用热丝化学气相沉积法(HFCVD)制备金刚石膜.用扫描电子显微镜、X线衍射仪和X线应力测试仪对样品的形貌、织构及残余应力进行检测、分析.研究结果表明:沉积3 h后,Si(100)和Si(111)基体上均生长出晶形比较完整,呈柱状晶方式生长的金刚石薄膜;此外,Si(100)金刚石膜表面分布着大量的微孔,通过调整沉积工艺可控制微孔的数量和尺寸,而Si(111)金刚石膜表面无微孔出现;2种基体所得薄膜都存在(111)织构,后者Si(111)还有一定的(110)织构;2种基体经酸刻蚀之后制得薄膜均无鼓泡剥离现象,二者的残余应力相差不大.     

半经验分子轨道方法计算吸附分子几何构型的可靠性

运用半经验分子轨道AM1方法计算了金刚石（111）面上乙炔吸附分子的几何构型，通过与相似结构的丙烯分子实验参数的比较，分析论证了半经验分子轨道方法用于碳氢化合物吸附分子几何构型计算的可靠性．     

Pt／Pt（111）薄膜生长的计算机模拟研究

以Pt/Pt(111)薄膜生长为例,建立一个包含更为细致的原子扩散过程的模型,采用蒙特卡洛模拟方法研究了不同覆盖率,不同温度下（111）面上外延生长早期阶段的原子聚集行为,得到了一系列分形状薄膜的形貌。计算表明,用来描述枝状晶体枝杆平均宽度的原子的平均最近邻配位数随温度的升高而增加,与扫描隧道电镜实验测量的结果一致。同时,还研究了原子沉积过程中沉积速率的大小对薄膜生长的影响。     

MPCVD金刚石薄膜形貌与晶向

以甲烷、氢气做为气源,利用微波等离子气相沉积的方法在硅片上沉积金刚石薄膜。研究了不同浓度的甲烷对金刚石薄膜形貌和晶向的影响。结果表明:当甲烷浓度为2.44%时,金刚石薄膜晶粒尺寸小,晶形较差,晶面取向以(111)、(220)面为主;甲烷浓度为0.50%时,金刚石薄膜晶粒尺寸较大,晶粒棱角分明,晶面取向以(111)面为主。     

氮化铜薄膜的结构与组成分析

采用反应直流磁控溅射的方法在室温下,在玻璃基底上成功制备了多晶氮化铜(Cu3N)薄膜.XRD显示薄膜是择优生长取向的,在低氮气分压时薄膜择优[111]晶向生长,在高氮气分压条件下薄膜的择优生长取向为[100]、[111];XPS分析表明,在低氮气分压时,薄膜主要由Cu3N和Cu组成;在高氮气分压时,薄膜主要由Cu3N组成,而Cu的含量很少.     

电子束外延生长Er_2O_3单晶薄膜

使用电子束外延的方法在p型Si(001)和Si(111)衬底上,在700℃、7×10-6Torr的条件下首次实现了Er2O3单晶薄膜的生长。薄膜的结晶情况依赖于薄膜的生长温度和氧气压。在较低的温度和较低的氧气压下在薄膜内容易生成硅化铒,薄膜也趋于多晶化。而且,生长在SiO2/Si衬底上的Er2O3单晶薄膜的结晶情况和表面粗糙度比生长在清洁的Si衬底上的薄膜要好很多。     

Si(111)-7×7表面上Cd(0001)薄膜的透明性:原子尺度下的界面成像

界面结构对外延薄膜的生长和控制起着非常重要的作用.但是在原子尺度上观察薄膜的界面结构一直是一个挑战性的课题.原因是入射波穿越薄膜时会发生强烈的衰减和退相干,使得检测的界面信号非常微弱.扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscopy,STM)的出现极大地促进了人们对薄膜界面结构方面的研究.早期的研究报道观察到了金属薄膜下的典型的Si(111)-7×7超结构.虽然7×7超结构清晰可见,但从中不能分辨出元胞中的12个Si原子,因此仍未实现原子尺度上的界面结构成像.本文在Si(111)-7×7表面上生长出高质量的Cd(0001)外延薄膜,并利用低温扫描隧道显微镜对Cd(0001)薄膜的界面结构实现了原子尺度成像.在较低的偏压下,清晰地观测到Si(111)-7×7结构的原子分辨像,这也说明了在Cd薄膜生长过程中,Si(111)-7×7的衬底结构得以完整保存.此外还发现,由于量子尺寸效应,偶数层薄膜和奇数层薄膜表现出明显不同的横向分辨率和表面粗糙度,而且这些性质的差异随扫描偏压的变化会发生逆转.把Cd(0001)薄膜的这种优异透明性归因于电子的垂直运动速度远大于面内运动速度,即电子具有高度各向异性的有效质量.     

Si（111）表面离子束辅助沉积对类金刚石薄膜结构影响的计算机模拟

本文选C2分子和Ar离子作为沉积源和辅助沉积粒子,采用分子动力学（MD）方法在Si（111）面上模拟研究了离子束辅助沉积（IBAD）类金刚石（DLC）膜的物理过程.重点讨论了C2分子和Ar离子的入射能量及到达比（Ar/C）对平均密度和sp^3键含量的影响,并与Si（001）-（2×1）表面生长类金刚石膜的结果进行比较.结果表明,到达比和入射能的改变,对薄膜结构的影响不同;Si（111）面上生长类金刚石膜,薄膜在衬底的附着力更强.     

金刚石颗粒表面镀铜层的控制氧化

为了改善熔融玻璃对金刚石颗粒的润湿,需要对镀铜金刚石颗粒在一定气氛下进行控制氧化,从而在其表面获得一定厚度的Cu2O层.通过对金刚石颗粒表面镀铜层氧化的热力学计算,确定了在650℃、露点温度为20℃的N2/H2O二元混合气氛中进行氧化.氧化的动力学研究表明,在此条件下金刚石颗粒表面镀铜层的氧化符合抛物线规律,其抛物线速度常数为1.127 5×10-12g2.cm-4.min-1.在动力学研究的基础上,本实验选择氧化时间为40 min.XRD实验结果表明,氧化后的金刚石颗粒表面只有Cu和Cu2O,未生成CuO.     

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．     

火焰法沉积金刚石薄膜的组织结构

用透射电镜（ＴＥＭ）对大气中火焰法沉积（ＣＦＤ）金刚石薄膜的组织结构进行了分析研究。结果表明，所沉积的金刚石晶体中（１１１）面上存在着大量层错及显微孪晶，在（１１１）面上晶粒边界处的位错密度较低，此外，在金刚石薄膜中还观察到存在于金刚石颗粒间的非金刚石型碳（Ｃ），即无定形碳及微晶石墨。     

热解CVD法同质外延金刚石单晶的研究

以有机低分子化合物丙酮与氢气为反应气体,用热解CVD 法在形状不规则的金刚石小颗粒上,外延出规整的立方八面体单晶金刚石颗粒,表面呈三角形或截角三角形形状,经反射高能电子衍射结构分析,确认是单晶。文中还讨论了金刚石结构中{111}面最容易显露的实验结果.     

铜网防护层构型对复合材料层合板雷击烧蚀损伤的影响分析

为探究不同构型铜网防护层对于复合材料的雷击防护效果,基于热电耦合方法建立了含铜网防护层的复合材料层合板模型。首先研究了菱形铜网层合板的抗雷击烧蚀效果,并与试验结果进行对比;随后分别对含菱形、圆形及正六边形三种构型铜网防护层的复合材料层合板进行了雷击仿真模拟,分别施加D、A和A+D三种雷电流波形评估了不同雷击分区下的铜网防护效果。研究结果表明：不同几何构型铜网的防护能力有所差异,在2B区域正六边形铜网的防护效果较好,在1A和1B区域菱形铜网的防护效果较好;综合三种电流波形下的平均防护效果,相比未防护层合板,含菱形、圆形及正六边形铜网层合板的雷击损伤分别减少89.1%、81.9%和85.6%。     

用金刚石膜的X射线衍射谱估算其热导率

讨论直流电弧等离子体喷射化学气相沉积的金刚石膜其热导率和晶面取向间的关系,并介绍了利用Ｘ射线衍射图谱估算以（１１１）取向为主的三向系金刚石膜热导率的方法     

气相法同质外延金刚石单晶薄膜的研究

本文以＜１００＞和＜１１１＞两种取向的金刚石为衬底，用微波ＰＣＶＤ法进行了同质外延实验，考察了衬底取向，反应气体，碳源浓度等因素对外延层形貌与结构的影响，给出了获得比较理想单晶外延层的实验条件。     

Microstructures of metallic film and diamond growth from Fe-Ni-C system

The microstructures of metallic film surrounding diamond have been systemically studied using the transmission electron microscopy (TEM) and the atom force microscopy (AFM). The film can be divided into three layers (inner layer near diamond, external layer near graphite and middle layer). The graphite cannot be directly transformed into diamond in the film at HTHP; there exists a parallel relationship between (−111) of γ-(Fe,Ni) and (110) of Fe₃C in the inner layer; the sawtooth-like step morphology found by AFM on the film is similar to that of corresponding diamond surface. A new model for diamond growth at HPHT is proposed from the parallel relationship and sawtooth-like step morphology. It is believed that Fe₃C may be a transitional phase in the course of diamond growth, γ-(Fe,Ni) in the inner layer can absorb carbon atom groups with lamella structure from Fe₃C, and then the carbon groups stack on growing diamond.     

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．