基体对金刚石厚膜质量的影响研究

采用MPCVD法在钼基体上制备金刚石厚膜,测量了等离子体发射光谱,并利用XPS、Raman和SEM对金刚石厚膜进行表征。研究了Mo原子进入金刚石中的机制及其对金刚石厚膜的影响。结果表明:除了热扩散,Mo原子还会以蒸发进入等离子体的方式进入金刚石。金刚石中的Mo原子是以Mo+4、Mo+6以及介于Mo+4-Mo+6之间的化合态存在。在沿成核面到生长面的方向上,sp2C的含量会逐渐减小;成核面的内应力表现为较小的拉应力,随着生长进入连续膜生长阶段,内应力转变为压应力并随膜厚度增加压应力大小逐渐降低,在距离成核面30μm左右处,内应力转变为拉应力,且随着膜厚度进一步增加而缓慢增大。

MPCVD法AlN基体上金刚石薄膜的制备

以丙酮和氢气作气源,采用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)在AlN表面制备金刚石薄膜,并通过拉曼光谱(Raman),扫描电子显微镜(SEM)对沉积得到的金刚石薄膜进行表征.研究表明:直接在AlN表面沉积因金刚石的形核密度很低而很难得到连续的金刚石薄膜.利用金刚石微粉研磨AlN表面有利于金刚石形核密度的提高,Raman分析和电镜观察发现:所得的金刚石薄膜存在杂质和缺陷,没有明显的刻面特征,而且是由粒径较大的球状颗粒堆积而成.

高气压微波氢等离子体发射光谱诊断

在2.45GHz,800W级的高气压微波等离子体放电系统中,通过测量不同微波功率和放电气压下氢等离子体的Balmer线系的发射光谱,从测量的谱线总展宽中卷积去掉具有高斯线形的Doppler展宽和仪器展宽得到谱线的Stark展宽,并通过Stark展宽测量氢等离子体的电子数密度和电场强度。结果表明:等离子体的电子数密度和电场强度随着放电气压的升高都是先增大后减小,随着微波功率的增加呈现逐渐增大的趋势。微波功率为800W时,气压在25kPa时电子数密度和电场强度都达到最大值,等离子体的电子数密度和内部的电场强度分别为3.55×1012cm-3及4.01kV/cm。

激光切割CVD金刚石膜的工艺研究

利用Nd:YAG型金刚石精密激光切割机对表面经机械抛光的CVD金刚石膜进行切割,研究了激光焦点位置、重复频率、充电电压以及切割速率对切割面质量的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)、TR200型粗糙度仪和XJP-3C型金相显微镜对切割结果进行了表征。研究表明:将激光焦点置于金刚石膜表面进行切割时,切割面锥度最小;切割面的粗糙度随着激光切割速率、重复频率的增加而减小;充电电压越高,切缝越宽;激光重复频率在80～100 Hz范围内,其变化对切缝宽度影响较小;切割2.7 mm厚的金刚石厚膜时,选取充电电压850 V,重复频率90 Hz,切割速率10 mm/min,能够达到高效率高质量的理想切割效果。

高压微波氢等离子体Balmer线系的实验

采用压缩波导反应腔结构和热辅助激发的方式产生了可稳定运行于近一个大气压条件下的微波辉光氢等离子体,通过发射光谱诊断技术测量了连续放电过程中氢Balmer线系的Hα、Hβ、Hγ和Hδ谱线,并分析了谱线强度随气压的变化趋势及其机理.实验结果表明,氢Balmer线系的Hα、Hβ、Hγ和Hδ谱线的强度都有随着气压上升先升高后下降的趋势,等离子体的电子激发温度则是随着气压的升高先降低后趋向于稳定.

氢等离子体处理金刚石成核面

通过用氢等离子体对微波等离子体化学气象沉积法在钼基体上制备的金刚石厚膜的成核面进行表面处理,并利用拉曼光谱、扫描电镜和X射线光电子能谱对处理前后金刚石成核面进行表征,比较了处理前后金刚石成核面金刚石相含量、表面粗糙组度,并分析了薄膜中钼原子的化合态及百分含量.结果表明:经过氢等离子体处理后的金刚石成核面的金刚石相含量提高,表面粗糙度增大,钼原子的百分含量由1.64%变为0.83%,且能有效还原成核面上钼的氧化物生成碳化钼和碳化二钼.