直流等离子体喷射CVD技术制备自支撑金刚石膜的新结构和新形貌(英文)

采用30kW高功率直流等离子体喷射CVD技术制备了自支撑金刚石膜的新型结构,通过使甲烷与氢气的浓度比随沉积时间变化的方法,制备了两层、三层和四层结构。扫描电镜结果显示所制备的层结构是由柱状晶和非常细晶粒组成的,而拉曼谱结果表明这层细晶粒具有纳米金刚石的激光散射特征。在甲烷与氢气的浓度比超过15%的沉积条件下,我们发现一种新形貌,这种形貌是由具有非常好的刻面的晶粒构成的。

沉积参数对CVD金刚石晶粒尺寸的影响

采用DC Arc Plasma Jet CVD方法制备了金刚石自支撑膜体,考察了温度分布、沉积腔压和CH4/H2等沉积参数对所制备金刚石膜体中的晶粒尺寸的影响.实验发现沿温度降低的方向和增加腔压会使晶粒尺寸变大,当CH4/H2超过15%后,有带刻面的晶粒出现.本次实验最大的晶粒对角线长度超过1mm.

大面积无衬底自支撑金刚石厚膜沉积

讨论了在采用直流电弧等离子体喷射CVD工艺沉积大面积无衬底自支撑金刚石厚膜时遇到的若干技术问题．在制备过程中经常出现的膜炸裂现象，主要是由于膜和衬底材料线膨胀系数差异引起的巨大热应力，而衬底表面状态的控制、沉积过程中工艺参数的优化和控制也是一个重要的因素．因此，必须对整个金刚石厚膜沉积过程进行严格而系统的控制，才能有效地保证获得无裂纹大面积金刚石自支撑厚膜．

单晶MgO纳米带的生长特性和发光性能

本文采用直流电弧等离子体喷射化学气相沉积法（DC Arc Plasma Jet CVD）．在氢气和氩气的高温等离子体作用下直接分解硝酸镁，在Mo衬底上制备了单晶MgO纳米带，并采用SEM、TEM及XRD等测试手段进行了形貌与结构表征,研究了生长时间对MgO纳米带形貌的影响。结果表明，生长时间为0．5min时，生长出顶部带有Mo纳米颗粒的“蝌蚪状”MgO纳米带,而整个纳米结构被较多的非晶MgO覆盖；当生长时间增加到2min时，顶部的Mo纳米颗粒几乎脱落,同时长出若干个纳米带．形成“树枝状”；生长时间进一步增加到5min时，形成完整的“带状”,其宽度约30-50nm：而生长时间达到12min时,纳米带又转变为“棒状”。机理分析表明，Mo催化VLS生长模式和VS生长模式共同作用下生长了MgO纳米带。另外,通过FTIR谱结合PL谱分析了缺陷及其引起的光致发光性能。由于MgO纳米带存在低配位氧离子（O_LC2-）空位等结构缺陷．具有紫蓝发光特性，而随着生长时间的增加，结构缺陷变少，随之紫蓝发射峰强度变弱。本文首次采用该方法制备了单晶MgO纳米带,该方法工艺简单，生长速率快,是非常经济、有效和环境友好的方法。

喷射CVD法制备金刚石厚膜及其内应力分析

采用直流电弧等离子体喷射CVD法制备出金刚石薄膜,利用扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱及X射线衍射(XRD)等研究基底温度对金刚石厚膜生长特性及内应力的影响。结果表明:950℃基底温度生长的金刚石厚膜结晶性能较好,纯度较高;而850℃和1050℃生长的金刚石厚膜表面呈现大量的孪晶缺陷,结晶度较低,同时出现较多的非金刚石碳,纯度较低。随着基底温度的增加,(111)晶面和(311)晶面的衍射峰强度逐渐增强,(220)晶面的衍射峰强度逐渐降低。850℃和950℃基底温度生长的金刚石厚膜的宏观应力和微观应力都呈现出拉应力,1050℃基底温度生长的金刚石厚膜的宏观应力和微观应力都呈现出压应力。