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4×109cm－2。     

金刚石薄膜在Si(100)上的偏压成核与织构生长的研究

通过微波等离子化学气相沉积法（ＭＰＣＶＤ）在镜面抛光Ｓｉ（１００）上生长出高品质的具有（１００）织构的金刚石薄膜．列举了最佳成核与生长条件．ＳＥＭ和Ｒａｍａｎ光谱对所得样品进行了表征,并对偏压的影响及成核生长机制进行了讨论．     

高性能金刚石辐射探测器的研制与测试

设计了长×宽×高为4.5 mm×4.5 mm×500μm的金刚石辐射探测器.通过在金刚石/Al面形成肖特基势垒优化探测器性能,对其电特性(暗电流、电荷收集率)和探测特性(能量分辨率)进行测试.结果表明,电荷收集率最优为96.9%;暗电流随外加偏压的增加而增加,在偏压100 V以内小于0.1 nA;能量分辨率在偏压为380 V时最优,为2.82%.金刚石/Al面形成的肖特基势垒不仅降低了暗电流,还使辐射探测器的能量分辨率有很大改善.     

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     

用慢正电子束测定类金刚石薄膜中的缺陷浓度

对在不同极板负偏压下采用射频-直流等离子体方法制备得到的类金刚石膜(a-C:H)的微结构进行了测量,利用慢正电子束实验装置,探测并分析了样品缺陷浓度的分布情况.结果表明,在不同偏压下制备的薄膜,其膜中缺陷浓度存在很大差别,但在900 V偏压下制得的样品,膜中的缺陷浓度最低.     

负衬底偏压增强金刚石核化的机制研究

利用扫描电子显微镜镜研究了热灯丝ＣＶＤ系统负衬底偏压增强金刚石核化的过程，给出了实验结果。着重分析了负衬底偏压增强金刚石核化的机制。     

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。     

MPCVD金刚石薄膜形核率研究

本文对ＭＰＣＶＤ金刚石薄膜的成核过程进行了研究，详细描述了金刚石晶粒成核的微观过程，给出了单晶硅（１００）基片上金刚石薄膜的成核密度随时间的变化曲线     

MPCVD刚石薄膜形核率研究

本文对ＭＰＣＶＤ金刚石薄膜的成核过程进行了研究，详细描述了金刚石晶粒成核的微观过程，给出了单晶硅（１００）基片上金刚石薄膜的成核密度随时间的变化曲线。     

负偏压增强离子表面扩散机制

对利用热灯丝ＣＶＤ沉积金刚石膜时负衬底偏压强金刚石的核化过程进行了分析。结合等离子体和碰撞等有关理论,从理论上初步地研究了负衬底偏压对增强活性离子沿衬底表面扩散的影响,给出了扩散九,扩散距离与负底偏压之间的关系。结果表明扩散系数和扩散距离都随着负衬底偏压的增大而增大。     

离子轰击对金刚石核形成能影响的理论探讨

金刚石核化是制备金刚石薄膜的关键。目前,负偏压是增强金刚石核化最有效的方法。本工作着重计算了在负偏压增强金刚石核化的过程中,金刚石在离子对衬底表面进行轰击导致衬底表面产生微缺陷（凹坑）上成核的形成能,给出了金刚石的核化能,核化密度以及核化速率与凹坑密度的解析函数。结果表明金刚石的核化能随凹坑密度的增大而降低,从而导致核化密度及核化速率的提高,与文献中的实验结果相一致。分析和讨论了凹坑降低金刚石核形成能的原因。     

热灯丝CVD沉积金刚石膜系统中负衬底偏压增强活性离子流量的理论分析

本对热灯丝ＣＶＤ沉积金刚石膜的核化过程进行了分析,从理论上研究了负衬底偏压增强活性离子的流量。     

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。     

负衬底偏压增强离子轰击对金刚石核化影响的理论分析

从理论上研究了负衬底偏压增强子轰击对金刚石的影响,并用理论解释了一些实验现象。     

单晶硅衬底上金刚石成核密度的研究

本文研究了用热灯丝化学气相沉积方法在单晶硅衬底上制备金刚石薄膜时其成核密度与制备条件的关系。结果表明,衬底表面状态、衬底温度、灯丝温度、灯丝与衬底表面间距离等对金刚石成核密度有明显的影响,且表面状态的影响最大。     

CVD金刚石涂层附着性能研究

采用微波等离子体CVD（MPCVD）法在YG6硬质合金基体表面沉积金刚石涂层，在金刚石的形核和生长阶段分别采用不同的沉积条件，研究了分步沉积工艺对金刚石涂层形核，质量及其附着性能的影响，结果表明：采用分步优化的沉积工艺，可明显改善金刚石涂层与刀具基体之间的附着性能，这主要是由于基体表面形核密度的提高，增大了涂层与基体之间的实际接触面积。     

聚乙烯促进低压气相金刚石成核的机理

研究了在微波等离子体化学气相沉积条件下，聚乙烯对金刚石在单晶硅衬底上形核的影响，发现预发覆在硅衬底的聚乙烯显著地促进了金刚石的形核；提出了聚忆核的机理和具有ＳＰ＾３杂化结构的含碳活化粒子饱和度概念及其促进金刚石形核的观点。     

纳米金刚石的STM观测及其导电机理

用IPC-205B型扫描隧道显微镜（STM）获得了纳米金刚石的三维表面形貌图和扫描隧道谱（STS）．把绝缘体金刚石纳米化处理后,在一定的偏压下,获得了纳米金刚石的STM三维形貌图,观测了纳米金刚石表面形貌微观结构,测得了纳米金刚石的扫描隧道谱,估算出纳米金刚石的能隙宽度,并对纳米金刚石隧道谱和导电机理进行了分析．STM／STS实验不仅较好地解释了纳米金刚石导电性能的谱学机理,拓展了STM的应用领域,而且还可以作为绝缘材料纳米化处理后纳米晶粒结构及其能谱特征分析的重要研究手段．