声表面波器件金刚石薄膜基片的制备工艺

为制备高质量的声表面波器件,探索金刚石薄膜的沉积工艺,采用直流电弧等离子体喷射化学气相沉积技术和特殊的复合衬底技术,在单晶硅衬底上制备了大面积、高质量的金刚石薄膜,成功解决了单晶硅衬底在沉积金刚石薄膜过程中产生的变形问题.研究了甲烷浓度和沉积温度对金刚石薄膜质量的影响,优化了沉积工艺.结果表明,甲烷气体体积分数为1.8%时,晶粒最为细小,同时金刚石薄膜的表面粗糙度最小,表面最为光滑.衬底温度为1000℃时生长的金刚石薄膜的晶粒尺寸较小.     

CVD金刚石薄膜微区孪晶的研究

采用扫描电镜观察了金刚石薄膜的表面组织形貌,使用电子背散射衍射(EBSD)技术检测了金刚石薄膜中的微区孪晶界分布.从晶体取向的角度研究了孪晶对金刚石薄膜微观织构影响的机理.结果表明,金刚石薄膜中存在大量孪晶,在薄膜生长过程中孪晶界比例逐渐增加.存在高阶孪晶转变现象,高频率孪晶会影响到薄膜的织构.     

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.     

金刚石薄膜电容的欧姆接触

用本征金刚石薄膜制备的电容具有高储能，高击穿电压，耐高温，基本电阻可调节以及良好的化学稳定性等特点.金属与金刚石薄膜形成欧姆接触是电极金属的选取是制备金刚石薄膜电容的重要一步.本文主要研究金刚石薄膜的欧姆接触及其I-V曲线.     

碳源浓度对掺硼金刚石/多孔钛复合材料制备的影响

利用热丝化学气相沉积技术,在多孔钛膜上生长重掺硼金刚石薄膜,研究了碳源浓度对复合膜表面形貌及薄膜质量的影响.结果表明钛膜表面沉积的掺硼金刚石薄膜因碳源浓度的不同而不同,掺硼金刚石薄膜的质量随碳源浓度的减小而提高.金刚石/钛复合膜因碳源浓度的不同会产生复杂的变化,在重掺杂高碳源浓度下金刚石生长抑制碳化钛的形成.     

利用金刚石纳米粉引晶方法制备高硼掺杂金刚石薄膜

利用金刚石纳米粉引晶方法在SiO2衬底上合成了高硼掺杂金刚石薄膜,并利用范德堡法、扫描电镜、激光拉曼方法对不同掺杂量下生长的样品进行了表征.SEM和拉曼谱分析表明,少量掺杂时有利于提高金刚石薄膜的质量,但是随着掺杂量的增加,金刚石薄膜质量开始明显下降;并且拉曼谱峰在500 cm-1和1200 cm-1开始加强,呈现重掺杂金刚石薄膜的典型特征.其电导率随着温度升高而升高,表明导电性质为半导体导电.     

金刚石薄膜场致发射材料的特性与应用

主要论述金刚石薄膜场致发射材料的性能，包括了多晶金刚石薄膜、类金刚石薄膜（DLC）、纳米结构金刚石薄膜、用酸处理后的金刚石薄膜等的性能，给出了几种典型的金刚石薄膜场致发射阴极结构。     

采用磁过滤MEVVA源制备DLC膜的研究

采用磁过滤MEVVA沉积技术以石墨为阴极在几种衬底表面(单晶硅、不锈钢和工具钢等)上制备高质量类金刚石(DLC)薄膜.实验结果表明,沉积能量对薄膜的sp3键含量的影响为先随能量的增加而增加,达到最大值后,再增加沉积能量含量反而下降.硬度测试结果表明,非晶金刚石薄膜具有极高的硬度,为70～78GPa,远远高于衬底材料的硬度值.对非晶金刚石薄膜的摩擦性能试验结果表明,非晶金刚石薄膜的摩擦因数为0.16～0.2,大大低于衬底材料.     

孪晶对CVD金刚石薄膜宏观织构组分的影响

采用X射线研究了CVD金刚石薄膜的织构,并采用扫描电镜观察了金刚石薄膜的表面组织形貌,探讨了孪晶对金刚石薄膜织构的影响.结果表明,高频率的孪晶会影响薄膜的织构,高频率孪晶导致没有形成{100}织构,而形成{122}织构.     

高质量CVD金刚石薄膜涂层拉拔模的制备与应用研究

介绍化学气相法(Chemical Vapor Deposition,CVD)制备CVD金刚石薄膜涂层拉丝模方法,并在线材的拉拔生产过程中对其性能进行了应用研究.首先,采用热丝化学气相沉积法(Hot Filament Chernical Vapor Deposition,HFCVD)在硬质合金拉丝模的内表面(内孔直径为(φ)3.8mm)沉积了高质量的CVD金刚石薄膜.并采用扫描电镜、拉曼光谱对沉积在模具内孔表面的CVD金刚石薄膜的表面形貌、薄膜质量进行了检测和评估.在实际拉拔生产线上对制备的CVD金刚石薄膜涂层拉拔模具进行了应用试验.结果表明,金刚石薄膜涂层拉丝模的工作寿命比传统硬质合金模具提高了8～10倍,并且拉制的线材具有更好的表面质量.     

大面积金刚石膜沉积过程中的热应力分析

应用实际工作状态的边界条件计算了金刚石膜中的热应力分布,并用实验手段进行 了验证．结果认为,金刚石膜的热应力沿径向是不均匀的,中间的热应力要比边部的大,主要是 压应力．这种很大的压应力,容易引起金刚石膜的炸裂．     

多层金刚石薄膜制备工艺和应力分析研究

采用热丝化学气相沉积方法,优化金刚石薄膜制备工艺。通过改变甲烷浓度成功制备出厚度均匀的多层金刚石薄膜,实现了多种调制周期的金刚石薄膜制备,调制周期最小至100 nm。通过拉曼光谱和X射线衍射方法对单层以及多层金刚石薄膜进行应力分析,发现单层结构中,微米金刚石薄膜应力最大,随着金刚石晶粒尺寸的减小,薄膜应力减小;多层金刚石薄膜结构中,微米层与纳米层均匀交替生长,有效地降低了薄膜应力,有利于提高金刚石薄膜在应用中的稳定性。     

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。     

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。     

金刚石纳米粉引晶方法制备金刚石薄膜方法

利用金刚石纳米粉引晶法和常规研磨方法分别在单晶硅衬底上制备金刚石薄膜,并采用扫描电镜、激光拉曼方法对所制备样品进行表征,通过SEM和拉曼谱分析,与研磨法生长金刚石薄膜相比,利用金刚石纳米粉引晶方法可以大大提高金刚石薄膜的成核速度,生长速率达到2μm/h以上。对相同碳源浓度下生长的金刚石薄膜样品的SEM和拉曼谱分析,采用引晶法生长的金刚石薄膜质量明显高于研磨法。     

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．     

CVD金刚石膜场发射机制的探讨

通过分析CVD金刚石膜的结构,对CVD金刚石膜的场发射机制进行了研究,结果表明金刚石膜内含有一定数量的石墨,当电子通过石墨时从石墨的电场中获得能量增大了电子隧穿金刚石晶粒的系数,据此提出了金刚石膜内石墨相增强电子隧穿金刚石颗粒以增强金刚石膜场电子发射的机制,并且根据该机制解释了一些实验现象。     

CVD金刚石膜中的缺陷

研究了利用直流电弧等离子体喷射(DC Arc Plasma Jet)制备的大面积金刚石膜中的缺陷问题.研究表明:金刚石膜中的缺陷包括表面缺陷、晶内缺陷和晶界缺陷,以及由于内应力产生的金刚石膜宏观和微观裂纹.金刚石膜中的缺陷与制备工艺参数有着密切关系.     

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。     

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。