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计算机编程控制CVD金刚石膜生长系统的研制与应用

方容川 , 常超 , 廖源 , 叶祉渊 , 薛剑耿 , 王冠中 , 马玉蓉 , 尚乃贵 , 牛晓滨 , 王代冕 , 吴气虹 , 揭建胜

材料导报

关键词:

脉冲激光淀积MgF2薄膜的制备及性质研究

于琳 , 韩新海 , 王冠中 , 揭建胜 , 廖源 , 余庆选 , 方容川

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2004.01.012

本文采用脉冲激光淀积方法(PLD)制备了MgF2光学薄膜,并对其表面形貌以及光学性质进行了测试分析,X射线光电子能谱分析显示MgF2样品具有很好的化学组分配比,F/Mg原子比在1.9～2.1之间,接近于体材料;在可见光波段其光学透过率为60%～80%,在红外波段更是达到了90%以上,由KK变换计算MgF2的折射率大约为1.39,也接近于体材料的折射率1.38.

关键词: 薄膜光学 , 脉冲激光淀积 , MgF2薄膜 , 透过率

HFCVD金刚石膜过程的气氛模拟与分析

戚学贵 , 陈则韶 , 常超 , 王冠中 , 廖源

无机材料学报

对热丝法化学气相沉积金刚石膜过程的气氛进行了模拟与分析.使用GRI-Mech3.0甲烷燃烧过程C/H/O/N四元体系热化学反应机理和动力学数据,模拟并分析了HFCVD金刚石膜的C/H气相化学反应,通过对反应流的简单模拟得到了衬底位置气相组成,结果与前人实验数据吻合.探讨了灯丝温度、碳源浓度和碳源种类等因素变化对衬底位置气相组成的影响.结果表明甲基是金刚石膜生长最主要的前驱基团,其作用远高于乙炔,而超平衡态原子氢的存在对金刚石膜的质量至关重要.

关键词: 热丝法化学气相沉积 , diamond films , gas chemistry , growth precursor

硼掺杂对金刚石薄膜生长特性的影响

刘卫平 , 余庆选 , 田宇全 , 廖源 , 王冠中 , 方容川

无机材料学报

采用HFCVD方法制备了掺硼金刚石薄膜,通过扫描电子显微镜和X射线衍射光谱对样品的表面形貌及结构进行了分析.结果表明,随着硼含量的增加,薄膜中晶粒的取向由(100)变为(111),然后趋向于无序化.硼的掺入同样影响到孪晶晶粒的形态及生长因子α,使得α变小.通过对样品的Raman光谱分析,得出在适当的硼掺杂浓度下,孪晶的出现使金刚石薄膜中的应力得到松弛,从而中心声子线Raman位移红移较小.

关键词: 孪晶 , HFCVD , boron doping diamond films , null

C-H-O和C-H-N体系生长金刚石膜的气相化学模拟

戚学贵 , 陈则韶 , 王冠中 , 廖源

无机材料学报

数值模拟了C-H-O和C-H-N体系的气相化学,构建了含氧和含氮气源化学气相沉积金刚石膜的三元相图,探讨了加氧和加氮影响金刚石膜生长的途径.结果表明,甲基是金刚石生长主要的前驱基团,乙炔导致非金刚石碳沉积,原子氢刻蚀非金刚石碳.通过气相反应改变这些基团的浓度是加氧的一个重要作用途径,而加氮在改变这些基团浓度的同时,CN等含氮基团还强烈地参与了金刚石膜成核和生长的表面过程.

关键词: 化学气相沉积 , diamond films , gas phase chemistry , phase diagram

氮气氛下金刚石薄膜生长过程中的光发射谱研究

李灿华 , 廖源 , 常超 , 王冠中 , 马玉蓉 , 方容川

无机材料学报

利用原位光发射谱对衬底附近的化学气相性质进行了研究．研究表明，氮气的引入使得金刚石生长的气相化学和表面化学性质发生了很大变化．含氮基团的萃取作用提高了金刚石表面氢原子的脱附速率，从而提高了金刚石膜的生长速率．而含氮基团的选择吸附使金刚石（１００）取向变得化学糙化，这种化学糙化使得（１００）晶面生长速率远大于其它晶面，最终使金刚石薄膜呈现（１００）织构．还利用化学气相沉积方法研究了氮气浓度对金刚石生长的影响，结果与光发射谱分析是一致的．

关键词: 热丝CVD , optical emission spectra , nitrogenous radicals , diamond growth

原位光发射谱研究横向偏压金刚石薄膜生长过程

廖源 , 尚乃贵 , 李灿华 , 王冠中 , 马玉蓉 , 方容川

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2000.06.018

利用热丝CVD方法研究了横向偏压对金刚石薄膜成核和生长的影响．实验表明，随着偏流的增加，金刚石在光滑硅衬底上的成核密度得到显著提高，最高可达1．1×108cm-2，但是横向偏压不利于金刚石薄膜的生长．原位光发射谱研究发现，横向偏流的增加提高了原子氢和CH基团的浓度，导致衬底表面非晶碳层的形成，这可能是造成横向偏压促进金刚石成核却不利于金刚石薄膜生长的主要原因．

关键词: 金刚石薄膜 , 横向偏压 , 原位光发射谱 , 非晶碳层

氮气氛下金刚石薄膜生长过程中的光发射谱研究

李灿华 , 廖源 , 常超 , 王冠中 , 马玉蓉 , 方容川

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2001.01.013

利用原位光发射谱对衬底附近的化学气相性质进行了研究. 研究表明，氮气的引入使得金刚石生长的气相化学和表面化学性质发生了很大变化. 含氮基团的萃取作用提高了金刚石表面氢原子的脱附速率，从而提高了金刚石膜的生长速率. 而含氮基团的选择吸附使金刚石(100)取向变得化学糙化，这种化学糙化使得(100)晶面生长速率远大于其它晶面，最终使金刚石薄膜呈现(100)织构. 还利用化学气相沉积方法研究了氮气浓度对金刚石生长的影响，结果与光发射谱分析是一致的.

关键词: 热丝CVD , 光发射谱 , 含氮基团 , 金刚石生长

HFCVD金刚石膜过程的气氛模拟与分析

戚学贵 , 常超 , 陈则韶 , 王冠中 , 廖源

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2003.01.032

对热丝法化学气相沉积金刚石膜过程的气氛进行了模拟与分析.使用GRI-Mech3.0甲烷燃烧过程C/H/O/N四元体系热化学反应机理和动力学数据,模拟并分析了HFCVD金刚石膜的C/H气相化学反应,通过对反应流的简单模拟得到了衬底位置气相组成,结果与前人实验数据吻合.探讨了灯丝温度、碳源浓度和碳源种类等因素变化对衬底位置气相组成的影响.结果表明甲基是金刚石膜生长最主要的前驱基团,其作用远高于乙炔,而超平衡态原子氢的存在对金刚石膜的质量至关重要.

关键词: 热丝法化学气相沉积 , 金刚石膜 , 气相化学 , 前驱基团

C-H-O和C-H-N体系生长金刚石膜的气相化学模拟

戚学贵 , 陈则韶 , 王冠中 , 廖源

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2004.02.024

数值模拟了C-H-O和C-H-N体系的气相化学,构建了含氧和含氮气源化学气相沉积金刚石膜的三元相图,探讨了加氧和加氮影响金刚石膜生长的途径.结果表明,甲基是金刚石生长主要的前驱基团,乙炔导致非金刚石碳沉积,原子氢刻蚀非金刚石碳.通过气相反应改变这些基团的浓度是加氧的一个重要作用途径,而加氮在改变这些基团浓度的同时,CN等含氮基团还强烈地参与了金刚石膜成核和生长的表面过程.

关键词: 化学气相沉积 , 金刚石膜 , 气相化学 , 相图