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陶瓷氧化铝-金刚石薄膜复合材料的研究

黄晓琴 , 夏义本 , 莫要武 , 王瑜 , 居建华 , 王鸿

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2001.03.020

以有机高分子化合物酒精和氢气为反应气体,用热丝CVD法在Al2O3陶瓷基片上沉积出 金刚石薄膜,用拉曼光谱,X射线衍射等方法进行了表征。探索了碳源浓度、热丝温度、基片温度 和预处理工艺对金刚石薄膜结构和性能的影响,并且得到了最佳的工艺条件。探讨了金刚石在 Al2O3衬底上的成核和生长机理。

关键词: 金刚石薄膜 , 热丝CVD , 拉曼光谱 , X射线衍射

热丝CVD法在单晶硅衬底上低温外延生长Si和Ge薄膜的研究

黄海宾 , 沈鸿烈 , 唐正霞 , 吴天如 , 张磊

人工晶体学报

采用热丝CVD法在单晶Si衬底上进行了Si和Ge 薄膜的低温外延生长,用XRD和Raman谱对其结构性能进行了分析.结果表明:在衬底温度200 ℃时,Si(111)单晶衬底上外延生长出了Raman峰位置为521.0 cm-1;X射线半峰宽(FWHM)为5.04 cm-1.结晶质量非常接近于体单晶的(111)取向的本征Si薄膜;在衬底温度为300 ℃时,在Si(100)单晶衬底上异质外延,得到了Raman峰位置为300.3 cm-1的Ge薄膜,Ge薄膜的晶体取向为Ge(220).研究表明热丝CVD是一种很好的低温外延薄膜的方法.

关键词: 热丝CVD , 低温外延 , 单晶Si衬底 , Si膜 , Ge膜

热丝CVD法制备大面积金刚石薄膜基片的变形

陈峰武 , 周灵平 , 朱家俊 , 李德意 , 彭坤 , 李绍禄

机械工程材料

采用热丝CVD法制备的大面积金刚石薄膜存在基片变形严重的问题,通过对热丝CVD设备和沉积工艺进行改进,成功解决了直径76mm、厚度0.4mm硅片的变形问题。结果表明:改进后金刚石薄膜基片的翘曲度为0.296%,比改进前的降低了88.9%;改进后金刚石薄膜的质量及晶粒大小均匀,膜厚不均匀度仅为1.53%,具有优异的大面积均习性。

关键词: 金刚石薄膜 , 热丝CVD , 变形 , 均匀性

热丝CVD工艺参数对GeSi薄膜键结构影响的研究

黄海宾 , 沈鸿烈 , 吴天如 , 张磊 , 岳之浩

功能材料

对高H2稀释比条件下热丝CVD法制备GeSi薄膜的工艺参数对薄膜的键结构的影响进行了研究.用Raman谱和FT-IR谱对薄膜中非极性键(Ge-Ge、Ge-Si和Si-Si)相对含量的变化和极性键(Ge-H、Ge-H2、Si-H等H键)相对含量的变化进行了分析.研究结果表明,热丝CVD工艺参数对制备的GeSi薄膜中非极性键和极性键的影响规律是不同的.热丝温度和锗烷硅烷流量比(RS/G)对非极性键相对含量的变化均有影响.随着热丝温度上升Ge-Si和Si-Si相对含量均增加.随着RS/G增加Si-Si相对含量一直增加,Ge-Si相对含量先增加,当RS/G>1.4时开始下降.但热丝温度和RS/G对H键的影响规律有很大不同:随着RS/G增加,Si-H键的相对含量增加,Ge-H和Ge-H2键的相对含量减少,而热丝温度对H键相对含量基本无影响.

关键词: 热丝CVD , 锗硅薄膜 , 键结构 , 热丝温度 , 锗烷硅烷流量比

刀具表面CVD法金刚石薄膜剥离及其结合性能

周灵平 , 李绍禄 , 李德意 , 孙心瑗

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2003.04.016

在硬质合金和Si3N4陶瓷刀具表面采用热丝CVD法合成金刚石薄膜的结合性能具有明显差异.在沉积金刚石过程中,根据碳源通入系统中的时机不同,硬质合金表面容易形成石墨、WC等松散层,膜的结合性能变差,由于热应力大,在无外力作用下膜有时发生自动剥落现象;而Si3N4陶瓷表面上金刚石膜具有良好结合性能.在压应力作用下,两衬底上的金刚石薄膜剥离过程也不同,硬质合金上膜直接以剥落形式失效,而Si3N4上膜以产生裂纹及其扩展失效.

关键词: 金刚石薄膜 , 结合强度 , 失效 , 刀具材料 , 热丝CVD

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

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

负偏压在碳纳米管生长过程中的作用研究

王必本 , 王波 , 朱满康 , 张兵 , 严辉

功能材料

利用负偏压增强热丝化学气相沉积系统,在沉积有过渡层Ta和催化剂层NiFc的Si衬底上制备得到了碳纳米管.研究发现,负偏压对NiFe层的裂解和碳纳米管的生长都有很大的影响.本文详细分析和讨论了负偏压在碳纳米管生长过程中的作用.

关键词: 碳纳米管 , 负偏压 , 热丝CVD

热丝CVD法制备a-Si1-xCx薄膜的光电性能研究

程彬 , 沈鸿烈 , 吴天如 , 丁滔 , 肖少文 , 陆婷

人工晶体学报

本文以硅烷、乙炔和氢气为气源,采用热丝CVD法制备了非晶碳化硅薄膜.通过FITR、紫外-可见光分光光度计、四探针仪、台阶仪和霍尔效应测试仪对薄膜的光学和电学性能进行了系统的研究.结果表明,随着乙炔气体流量的增加,薄膜中碳含量和薄膜光学带隙呈现逐渐递增的趋势,其中光学带隙由1.7 eV上升到2.1 eV.同时还发现B掺杂薄膜的空穴浓度随着B2H6与硅烷流量比的增大而显著增大,而霍尔迁移率的变化趋势则与空穴浓度的变化趋势相反,与二者对应的总体效果是薄膜的电阻率首先显著下降,然后缓慢下降至最小值1.94Ω·cm,此后电阻率略有上升.

关键词: 热丝CVD , 非晶碳化硅 , 光电性能

大面积平整金刚石薄膜的制备

杨小倩 , 沈荷生 , 张志明 , 胡晓 , 万永中 , 何贤昶

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2001.03.004

用热丝CVD的方法在3英寸的硅衬底上生长均匀的金刚石薄膜,应用了在热丝上方加石 墨电极,在形核阶段相对于热丝施加一直流负偏压的预处理方法,使金刚石的成核密度达到1010- 1011/cm2。在3英寸镜面抛光的硅衬底上制备了平整的金刚石薄膜,生长的薄膜用SEM及喇曼光 谱进行了测试。实验发现电极的位置是影响金刚石薄膜均匀性的重要因素。

关键词: 热丝CVD , 金刚石薄膜 , 成核

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