SiC基GaN上多晶金刚石散热膜生长及其影响

通过微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,在SiC基GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)异质结构材料上生长多晶金刚石散热膜,采用光学显微镜(OM)、拉曼光谱、非接触霍尔测试系统、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对生长样品进行表征,研究了生长温度、多晶金刚石散热膜厚度对GaN HEMT异质结构材料性能的影响。测试结果表明,当多晶金刚石生长温度为625℃,散热膜厚度为20μm时,GaN材料载流子迁移率降低9.8%,载流子浓度上升5.3%,(002)衍射峰半高宽增加40%。生长温度越高,金刚石散热膜的生长速率越快。当金刚石散热膜厚度相差不大时,生长温度越高,GaN所受拉应力越大,材料电特性衰退越明显。多晶金刚石高温生长过程中,金刚石引入的应力未对GaN结构产生破坏作用,GaN材料中没有出现孔洞等缺陷。

纳米金刚石膜/{100}晶面多晶金刚石膜台阶法快速生长研究

通过高功率微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)以及台阶式基底排列方法,可以在一次沉积过程中同时沉积纳米晶粒及<100>取向的{100}面多晶金刚石薄膜。详细比较在同一次沉积中同时制备的多种不同类别的金刚石产物的生长速率。采用台阶法并添加少量空气,微波功率从2.0k W增加至3.2 kW,在下面大硅片上生长的纳米金刚石膜的平均生长速率可从0.3μm/h增大到3.0μm/h;而在上面小硅片上生长的纳米金刚石膜的平均生长速率从3.8μm/h也增加到11.2μm/h,同时产物也转变为{100}晶面的多晶膜。另外,在上面小硅片上生长的金刚石膜的边角效应明显,在边界生长的金刚石产物的生长速率更高,从17.0μm/h增大到27.1μm/h。该结果表明少量氮气和氧气同时添加对金刚石生长的形貌多样性调节作用和对生长速率的提升作用强烈依赖于生长条件。

高品质金刚石膜微波等离子体CVD技术的发展现状

金刚石膜拥有许多优异的性能。在制备金刚石膜的各种方法之中,高功率微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法因其产生的等离子体密度高,同时金刚石膜沉积过程的可控性和洁净性好,因而一直是制备高品质金刚石膜的首选方法。在世界范围内,美、英、德、日、法等先进国家均已掌握了以高功率MPCVD法沉积高品质金刚石膜的技术。但在我国国内,高功率MPCVD装备落后一直是困扰我国高品质金刚石膜制备技术发展的主要障碍。首先综述国际上高功率MPCVD装备和高品质金刚石膜制备技术的发展现状,包括各种高功率MPCVD装置的特点。其后,回顾了我国金刚石膜MPCVD技术的发展历史,并介绍北京科技大学近年来在发展高功率MPCVD装备和高品质金刚石膜制备技术方面取得的新进展。

CVD金刚石膜抛光技术综述

针对近年来国内外的化学气相沉积(CVD)金刚石膜的抛光方法(机械抛光、热化学抛光、化学辅助机械抛光、电蚀抛光和高能抛光等)的原理、优缺点进行了分析论述,指出了今后金刚石膜抛光研究中亟待解决的问题,并展望了CVD金刚石膜抛光技术的发展趋势。

大面积金刚石膜的均匀沉积

研究了大面积金刚石膜沉积过程中的均匀性问题和金刚石膜质量的均匀性问题．研究表明：用于生长金刚石膜的大面积磁旋转等离子体电弧是均匀的，能使气体混合均匀：金刚石膜在形核阶段是均匀的；金刚石膜在生长阶段是均匀的，有利于提高成膜几率：沉积后的金刚石膜的质量是均匀的．大面积磁控长通道等离子矩能生长均匀的金刚石膜，可用于金刚石膜的研究和工业生产，

磁透镜技术及其在沉积金刚石/类金刚石薄膜中的应用

阐明了磁透镜原理,依照磁透镜理论和几何光学理论,给出一种确定磁透镜位置的方法。并将磁透镜技术应用到直流等离子射流化学沉积金刚石薄膜/类金刚石薄膜装置中,很好地消除了边界效应,实现高速大面积沉积高纯度金刚石薄膜/类金刚石薄膜的目标。

CVD金刚石膜产业化制备技术研究

为了解决化学气相沉积金刚石膜产业化进程中存在的生长速率慢、沉积尺寸小的难题,自行研制了适宜于大尺寸金刚石膜高速生长的电子辅助热灯丝式化学气相沉积(EAHFCVD)装置,通过反应气体中加氧将碳源浓度提高到10%以上,并优化反应压力与直流偏流密度二参数间的匹配,研究了该装置的生产特性,同时利用SEM、XRD和Raman光谱对沉积的金刚石膜进行了分析表征.研究结果表明,应用该装置高质量金刚石膜的沉积尺寸可达100mm以上,生长速率达到约10μm/h的水平,并制备出100mm×1 5mm的完整金刚石自支撑膜片,该技术可满足产业化生产的要求.

阴极电弧沉积类金刚石膜在电声中的应用——高保真DLC/Ti高音扬声器振膜的研发和生产

阐述高保真类金刚石/钛高音振膜的研发和生产.在制备品质及外观兼优的纯钛振膜的基础上,利用阴极电弧沉积技术在钛膜上沉积类金刚石(DLC)膜层.结果显示各项物理性能及主观听感明显改善,并实现了批量生产,进入市场.

高质量金刚石膜在无氧铜衬底上的MPCVD

本文采用高纯无氧铜 (Cu)片作为基片 ,用自行设计的微波等离子体化学气相沉积系统 ,制备出了高质量多晶金刚石膜。用场发射扫描电子显微镜 (SEM)、Raman散射谱和X射线衍射谱 (XRD)对制备的金刚石膜进行了表征与分析 ,其结果证明金刚石膜具有较优的质量。

电镀金刚石——镍复合膜沉积率研究

随着电子行业的迅速发展，由于陶瓷、半导体材料、水晶、玻璃等材料的切割和开槽等高精度微加工技术日益增多，因此，要求用于这种加工的切割工具必须具有高硬度，磨削效率高，形状误差小且容易保持，高化学惰性，高热导率，低热膨张系数等优异性能，而金刚石——镍复合镀层正是具有上述的综合优点，于是成为这种切割工具的最佳材料。

中频脉冲非平衡磁控溅射技术制备类金刚石膜的结构与性能

利用中频脉冲非平衡磁控溅射技术在载玻片上制备了类金刚石(DLC)薄膜,研究了沉积气压对薄膜厚度、微观结构、机械性能和光学性能的影响。厚度测试结果表明,DLC膜厚度随沉积气压的增加而增加。X射线光电子能谱测试结果表明,当沉积气压由0.18Pa增加到1.50Pa时,DLC薄膜中sp^3杂化碳含量随沉积气压的增加而减少。纳米压痕和椭偏仪测试结果表明,DLC膜的纳米硬度、折射率均随沉积气压的增加而减小。采用浅注入模型分析了沉积气压对薄膜生长和键合结构的影响。以上结果表明,沉积气压对DLC膜的厚度、sp^3杂化碳含量、机械与光学性能具有较大的影响。

金刚石膜加工技术进展

CVD金刚石具有诸多优异性能和特点，在广泛的应用前景。而加工技术是伴随沉积技术的发展而发展起来的。金刚石膜加工技术主要包括切割、成型，研磨抛光和钎焊技术。本文介绍了近年来CVD金刚石加工技术的主要进展，以及有关应用。

金刚石膜的制备和高取向生长

金刚石膜是最近世界上研究最广泛的材料之一。在本文中 ,简要介绍了低压化学气相沉积金刚石薄膜的合成技术及高取向生长 。

非平衡磁控溅射类金刚石薄膜的特性

非平衡磁控溅射(UBMS)结合了普通磁控溅射(MS)和离子束辅助沉积的优势,易于实现离子镀,近年来得到了广泛的应用。采用该技术制备的类金刚石薄膜(DLC)具有许多独特的性质。本文研究了非平衡磁控溅射技术制备DLC薄膜的光学、机械,电学和化学性能。研究表明,非平衡磁控溅射制备的DLC膜具有较宽的光谱透明区,且表面光滑、摩擦系数小、耐磨损、抗化学腐蚀,同时具有较高的电阻率和良好的稳定性。

类金刚石膜的性能及其在模具上的应用

分析了物理气相沉积(PVD)技术制备的类金刚石膜和掺杂金属的类金刚石膜的性能,并介绍了类金刚石膜在模具上的应用情况。

MPCVD法合成单晶金刚石的研究及应用进展

单晶金刚石因其优异的物理化学性质,使其成为高新技术领域最有潜力的材料之一。本文首先对CVD(化学气相沉积)法制备单晶金刚石进行了简介,然后对MPCVD(微波等离子体化学气相沉积)制备单晶金刚石过程中衬底选择、预处理、沉积参数等进行了详细评述,最后对MPCVD单晶金刚石在超精密加工、光学领域、粒子探测器、高温半导体及电子器件等方面的应用进行了介绍,并对未来单晶金刚石的发展作出了展望。

高气压下温度对金刚石膜择优取向的影响

采用自主改进的圆柱谐振腔式MPCVD装置,以H2-CH4为气源、反应腔压强30kPa、微波功率6kW、CH4浓度2%,在不同的沉积温度下进行了多晶金刚石膜的制备研究。采用扫描电镜、X-射线衍射技术对所制备样品的表面形貌、物相及晶面取向进行了分析。结果表明,在高气压条件下,沉积温度由800℃升高至900℃时,金刚石膜的表面形貌由(111)晶面择优取向逐渐转向(100)晶面择优取向;沉积温度由900℃升高至1050℃时,金刚石的表面形貌由(100)晶面择优取向逐渐转向(111)晶面择优取向。

透明类金刚石碳膜（DEC）

日本名古屋大学的高井治教授新近研制成功在树脂板之类制件上涂镀透明的类金刚石碳膜（DLC）的新技术。这一新技术特点在于运用了等离子化学气相沉积（CVD）并且在所用原料中添加了添加物。所获得的沉积涂层具有最高达80％的可见光透光率，

第十七讲 薄膜与表面技术基础

（上接2011年第6期第83页） 6界面与薄膜附着 6.1界面层 在镀膜工艺中人们经常关心的问题是：能不能在某种材料上沉积所需要的薄膜,沉积薄膜的耐用性如何。如金刚石膜可以在Si硅片上沉积,但为什么不能直接在非常有用的红外材料Ge和ZnS基体上沉积，