金刚石厚膜的制备方法及应用展望

热丝化学气相沉积是制备金刚石厚膜的传统方法,但是所得到的金刚石厚膜成品率低,限制了其作为刀具和散热片的应用。本文针对此方法进行设备改造,采用复合技术-射频等离子体辅助热丝化学气相沉积(RF-HFCVD)提高金刚石厚膜的沉积速率和质量。同时,对金刚石厚膜的应用及展望进行了简要综述。     

硅微尘上金刚石膜的生长

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射衍射方法对金刚石膜进行了研究。     

丙酮对金刚石膜生长速率的影响

采用灯丝热解化学气相沉积方法，在不同的碳源气体氢气中合成金刚石薄膜，并研究不同工艺条件下金刚石膜生长速率。结果表明，在较低的灯丝分解气体温度和较近的灯丝与衬底距离条件下，以丙酮为碳源气体合成的金刚石膜具有 的生长速率的较好的质量。     

在不同衬底上用纳米引晶法选择性生长金刚石薄膜

采用光刻工艺和纳米引晶技术,在抛光的单晶Ｓｉ衬底上形成带有超细金刚石纳米粉的引晶图案,并利用引晶处与抛光Ｓｉ处金刚石成核密度的巨大差异,在光滑的Ｓｉ３Ｎ４和Ｍｏ衬底上实现金刚石薄膜的高选择性生长。     

金刚石膜的内应力研究

采用微波PCVD方法在单晶硅片上制备出了金刚石膜．利用拉曼光谱和X射线射三行射（XRD）研究了不同甲烷浓度对在硅基底上沉积金刚石膜的内应力的影响，同时用XRD研究，抛光对于自支撑金刚石膜的宏观应变和微观应变的影响．     

二氧化硅厚膜材料的快速生长及其致密化处理

采用火焰水解法（FHD）在Si片上快速演积出SiO2厚膜材料,材料膜厚40μm以上,生长速率8μm/min。将该材料分别在真空中和空气中高温致密化处理,获得各种形状的二氧化硅厚膜材料。利用XRD,SEM,电子显微镜等仪器对SiO2膜的表面和膜厚进行测试分析。     

Si衬底上金刚石薄膜的成核和生长机理

以酒精为碳源,用热丝CVD法,对不同表面状况的Si衬底作金刚石沉积比较.讨论了薄膜的成核、生长机制,认为CH_2是成核的主要气相种类,H原子直接参与了成核和生长,它们在薄膜沉积中起了极为重要的作用.解释了毛糙表面的Si衬底上金刚石易成核的现象.     

镜面抛光硅衬底上金刚石薄膜的生长

在镜面抛光硅衬底上加负偏压,利用微波等离子体化学气相沉积方法生长金刚石薄膜。通过改变偏压成核阶段的不同条件制备出一系列样品,与直接在镜面抛光硅衬底上不加偏压直接生长的金刚石膜相比,成核密度明显提高,可达４×１０＾９ｃｍ＾－２。     

N离子注入金刚石膜方法合成的CNx膜的成键结构

使用N离子（能量分别为10keV,60keV)注入金刚石膜方法合成CNx膜,用Raman光谱和XPS光谱研究注入前后金刚石膜的成键结构。结果表明,金刚石膜经10keVN离子注入后,在Raman光谱中出现一个较强的金刚石峰（1332cm^-1)和一个弱的石墨峰（G带,-1550cm^-1)。而XPSN1s资料显示两个主峰分别位于～398.5eV和～400.0eV。金刚石膜经60keVN离子注入后,N1sXPS光谱中的主峰位于～400.0eV;相应地,Raman光谱中的石墨峰变得较强,通过比较,对注入样品的XPS谱中N1s的成键结构作如下归属：～400.0eV属于sp^2C-N键;～398.5eV则属于sp^3C-N键。     

低压下C—H—O三元相相图中金刚石生长区的边界探讨

该文用非平衡热力学耦合模型计算了不同温度和压力范围的金刚石气相生长Ｃ－Ｈ－Ｏ三元非平衡定态投影相图,以及固定压力下对应于４００Ｋ、６００Ｋ、８００Ｋ和１０００Ｋ的等温截面相图,探讨了温度和压力对相图中金刚石生长区边界的影响,计算结果表明,金刚石生长区随温度的升高总体上将围绕其重心按逆时针方向逐渐转动,同时生长区的形状也会有大的变化。