辉光等离子体辅助化学气相沉积低温合成金刚石薄膜的研究

采用辉光放电等离子体增强化学气相沉积 (GP CVD)技术在低温条件下合成了高品质的亚微米金刚石薄膜 ,并通过对合成过程的实时发射光谱诊断确定了 [CH4 H2 ]系统参与金刚石合成反应的主要荷能粒子。对合成过程的研究表明 :采用这种技术能使电子增强热丝化学气相沉积 (EACVD)合成高品质金刚石薄膜的温度从 85 0℃降至 (340± 5 )℃ ;薄膜低温合成中的主要荷能粒子为CH3 、CH ,CH+ 、H 等 ,其中过饱和原子氢保证了高品质金刚石薄膜的合成 ;根据光诊断和探针测量的结果推断近表面辉光放电可在基片表面形成电偶极层 ,该偶极层是进行超常态反应的必要环境 。

射频辉光放电等离子体辅助化学气相沉积法制备类金刚石碳膜工艺与性能表征

使用射频辉光放电等离子体辅助化学气相沉积技术(简称RFGDPECVD)在玻璃载玻片表面沉积类金刚石薄膜。用原子力显微镜(AFM)、摩擦试验仪、划痕试验机测定了其表面形貌、耐磨性及附着性。采用X射线光电子能谱(XPS)、分光光度计对两种气源(C4H10、C2H2)制备的DLC薄膜微观组成和透光率进行了检测和对比。结果表明:DLC薄膜的表面光滑、平整,表面粗糙度随沉积时间的增加单调递增;耐磨性及附着性优良;与C4H10相比使用C2H2作为碳源气体可以得到较高sp3含量和较低sp1含量的DLC膜;C2H2制备DLC薄膜的透光率低于C4H10;同一种碳源气体,反应流量比例越小,则DLC薄膜的透光性越好。

热阴极直流辉光等离子体化学气相沉积法制备纳米晶金刚石膜的研究

采用热阴极直流辉光等离子体CVD方法,在氩气/甲烷/氢气混合气氛中制备出纳米晶金刚石膜,研究不同氩气/氢气流量比对纳米晶金刚石膜沉积的影响。对样品形貌的SEM测试表明,随着氩气与氢气流量比由40/160增加到190/10,膜中金刚石晶粒尺寸由约600nm减小到约30nm。金刚石膜Raman谱中金刚石特征峰逐渐减弱,石墨G峰逐渐增强,反式聚乙炔特征峰及其伴峰强度加大。等离子体光谱分析表明C2是生长纳米晶金刚石膜的主要活性基团。

射频辉光放电等离子体化学气相沉积类金刚石膜的性能研究

用自行设计的RF PCVD(射频辉光放电等离子体化学气相沉积 )设备沉积类金刚石膜 ,并对膜的力学、光学、化学性能进行了分析。表明用该设备制备的类金刚石膜具有显微硬度高、磨擦系数小、膜基结合力高、对红外有良好的增透性 ,并且耐磨耐蚀、化学稳定性好。

脉冲直流等离子体辅助化学气相沉积TiN和TiCN薄膜摩擦磨损特性研究

对比研究了脉冲直流等离子体辅助化学气相沉积TiN和TiCN薄膜的摩擦磨损特性,用扫描电子显微镜、X射线衍射仪及销-盘摩擦磨损试验机分析薄膜形貌和结合力,考察了不同沉积条件下2种薄膜的摩擦磨损过程及其影响因素.结果表明,TiCN薄膜具有较高硬度、良好的膜基结合力,相对于TiN薄膜而言表现出更低的摩擦系数和更好的耐磨性能.在实际使用中应注重成分和结构优化设计,以保证薄膜具有良优良的减摩性能.

等离子体化学气相沉积金刚石膜过程中光发射谱和朗谬尔探针原位诊断

报道了利用光发射谱 (OES)和朗谬尔探针对热阴极直流放电等离子体化学气相沉积金刚石薄膜的等离子体条件进行原位研究的部分结果 ,研究了几种过程参数变化中等离子体状态 ,并与金刚石膜的沉积相联系。当CH4 浓度变化时 ,CH基团的发射强度和电子密度ne 的变化表现出相似趋势 ,均出现一极大值。而在高CH4 浓度 ,C2 的发射出现。在气压变化过程中 ,CH的发射强度和ne 均随气压的升高而下降 ,C2 的发射强度变化不大。用OES和朗谬尔探针测量的电子温度Te 所显示的结果是一致的。在这些过程中 ,电子碰撞应该是CH发射的主要机制 ,C2

人工神经网络—遗传算法优化激光—等离子体化学气相沉积Si_3N_4薄膜制备工艺

应用人工神经网络建立了激光—等离子体辅助化学气相沉积 (LPCVD)工艺参数与Si3 N4薄膜显微硬度的关系。并运用遗传算法优化出了最佳工艺。

直流辉光放电等离子体增强化学气相法制备金刚石及氮化碳薄膜

采用直流辉光放电等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术方法 ,在Si(100)衬底上制备了金刚石薄膜 。

用于模具行业的等离子体辅助化学气相沉积薄膜强化技术与应用

探索将气相沉积氮化钛技术用于工模具和精密零部件的表面力化学强化和功能优化已有近30年的历史。2000年美国金 属学会将唯一一项工程材料成就奖授予Moen公司,以表彰其卓有成效地将氮化钛基镀膜技术应用于工业和民用领域。这一事实表明,气相沉积表面陶瓷化技术在当今科技界具有领先的技术优势,其在工业界所产生的经济效益和行业引领作用将成为其未来技术评估的重点。 目前氮化钛镀膜技术已在国际刀具领域形成工业化生产。基本公认的事实是,离子镀用于高速钢刀具效果最好。

直流辉光等离子体辅助热丝CVD法沉积金刚石薄膜

采用直流辉光等离子体助进热丝化学气相沉积 (CVD)的方法 ,低温 (5 5 0— 62 0℃ )沉积得到晶态金刚石薄膜。经 X射线衍射谱 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)分析表明 :稍高气压有利于金刚石薄膜的快速。

辉光放电对负偏压增强热丝化学气相沉积碳纳米管的准直生长作用研究(英文)

利用负偏压增强热丝化学气相沉积在不同的负偏压和压强下 ,在沉积有不同厚度NiFe膜的Si衬底上制备了碳纳米管 ,并用扫描电子显微镜研究了它们的生长。发现在无辉光放电的情况下 ,碳纳米管弯曲生长 ,而在辉光放电时 ,碳纳米管准直生长 ,表明辉光放电对碳纳米管的准直生长起到了重要的作用。由于辉光放电的产生 ,在衬底表面附近形成很强的电场。相对无辉光放电时的电场 ,场强提高了两个数量级。本工作详细地研究了辉光放电对碳纳米管的准直生长作用。

第二十二讲 化学气相沉积(CVD)技术

(接2023年第1期88页)2.1 PECVD技术原理与特征等离子激发的化学气相沉积借助于真空环境下气体辉光放电产生的低温等离子体,增强了反应物质的化学活性,促进了气体间的化学反应,从而在低温下也能在基片上形成新的固体膜。图1是PECVD装置示意图。

等离子体刻蚀辅助绝缘衬底上生长石墨烯研究

石墨烯由于其优异的物理和化学性质,在材料和纳米器件等领域受到了极大的关注。但通过转移法转移的石墨烯在石墨烯基纳米器件上会引入杂质和缺陷,因此,直接在氧化硅上生长高质量的石墨烯成了一项迫切的需求。基于传统的热壁化学气相沉积(CVD)系统,设计了一种新的绝缘衬底生长系统,通过附加微波等离子体单元来提供额外的蚀刻和辅助效果,成为微波等离子体蚀刻和辅助CVD(MPEE-CVD)。利用此系统,成功地实现了在氧化硅和其他绝缘衬底上直接生成可控尺寸的石墨烯薄膜,并通过拉曼光谱和扫描电子显微镜表征了晶体质量。该项工作为进一步改善基于石墨烯的场效应晶体管纳米器件的性能开辟了新的道路。同时,它为在绝缘衬底上直接生长其他二维材料提供了可能的指引。

氧等离子体对以石墨为碳源合成的CVD金刚石颗粒的影响

采用一种新型的金刚石颗粒制备方法,利用微波辅助化学气相沉积技术,向反应室内通入氢气,以固态石墨片同时作为碳源和衬底沉积金刚石颗粒。利用该方法合成的金刚石颗粒具有微米级尺寸,可用作研磨剂、抛光剂、形核剂等。但是合成的金刚石颗粒中仍含有少量的非晶碳,且合成颗粒的尺寸均匀性有待提高。为解决以上问题,本文中在反应不同阶段(初期、中期及末期)通入氧气,形成氧等离子体;研究氧等离子体对合成的金刚石颗粒形貌、尺寸、质量、纯度的影响,以及随氧等离子体添加阶段不同而产生的不同变化情况。结果表明,经氧等离子体处理的金刚石颗粒形貌略有改变,表面光滑度更好,且金刚石颗粒尺寸的一致性有所提高;经过激光粒度测试发现,金刚石颗粒的尺寸主要集中在25~29μm。添加氧等离子体有助于消除金刚石中的非晶碳,提高金刚石纯度;且在反应初期添加氧等离子体可最大程度提高金刚石颗粒质量。

气相沉积制备硬质薄膜技术与应用述评

本文对气相沉积技术的发展与最新趋势给出了述评 ,重点强调了等离子体辅助化学气相沉积 (PCVD)的优势。

热阴极辉光放电对金刚石膜沉积的影响

研究了在热阴极辉光放电等离子体化学气相沉积金刚石膜过程中,热阴极辉光放电特性与金刚石膜沉积工艺的关系。结果表明,适当的阴极温度是保证大电流、高气压辉光放电的必要条件。阴极的温度影响辉光放电阴极位降区的放电性质。金刚石膜的沉积速率随着气体压力(16～20 kPa)的升高而上升,在18.6 kPa左右出现最高值,而阳极位降区电场强度的降低使膜品质下降。放电电流(8～12 A)对沉积速率的影响与气体压力的影响具有相似的规律。

甚高频等离子体增强化学气相沉积法沉积μc-Si∶H薄膜中氧污染的初步研究

对不同的本底真空条件下 ,采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术沉积的氢化微晶硅 (μc_Si∶H)薄膜中的氧污染问题进行了比较研究 .对不同氧污染条件下制备的薄膜样品的x射线光电子能谱与傅里叶变换红外吸收光谱测量结果表明 :μc_Si∶H薄膜中 ,氧以Si—O ,O—O和O—H三种不同的键合模式存在 ,不同的键合模式源自不同的物理机理 .μc_Si∶H薄膜的Raman光谱、电导率与激活能的测量结果进一步显示 :沉积过程中氧污染程度的不同 ,对 μc_Si∶H薄膜的结构特性与电学特性产生显著影响 ;而不同氧污染对 μc_Si∶H薄膜电学特性的影响不同于氢化非晶硅 (a_Si:H)薄膜 .

利用等离子体辅助热丝化学气相沉积方法合成出硼碳氮单壁纳米管

中科院物理所北京凝聚态物理国家实验室（筹）王恩哥研究小组采用等离子体辅助热丝化学气相沉积生长技术，通过设计具有高选择性的催化剂材料，系统优化生长参数，首次实现了硼碳氮单壁纳米管结构的直接合成。他们并与日本国立材料科学研究所Y．Bando研究组合作对其进行了结构表征，结果表明他们得到的单壁纳米管是结构完整、硼和氮含量较高的三元共价硼碳氮单壁纳米管。

光辅助对MOCVD法制备ZnO薄膜性能的影响

采用光辅助金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术在(0001)蓝宝石衬底上制备了ZnO薄膜。通过X射线衍射、透射光谱和霍尔测试等研究了光照对MOCVD法制备的ZnO薄膜的影响。实验结果表明,引入光辅助后制备的ZnO薄膜,其结晶质量和光学质量均得到改善。分析认为,这主要是由于光辅助有助于提高锌有机源的分解效率,并且高能量的光子可为反应吸附的原子提供足够高的激活能,从而易于其迁移到合适的晶格位置所致。同时我们还发现,有光照和无光照条件下制备的ZnO薄膜均呈n型导电,但有光照条件下制备的ZnO薄膜具有更低的本底载流子浓度,这将为日后通过降低自补偿实现p型掺杂提供一个很好的解决办法。