直流射频等离子体增强化学气相沉积类金刚石碳薄膜的结构及摩擦学性能研究

利用直流射频等离子增强化学气相沉积技术在单晶硅表面制备了类金刚石碳薄膜.采用Raman光谱、红外光谱、X射线光电子能谱和原子力显微镜等研究了薄膜的微观结构和表面形貌,在UMT-2MT型摩擦磨损试验机上考察了薄膜在不同载荷与滑动速度下的摩擦学性能.结果表明:所制备的类金刚石碳薄膜具有典型的类金刚石结构特征,薄膜均匀、致密,表面粗糙度小,硬度较高;薄膜与Si3N4陶瓷球对摩时显示出良好的抗磨减摩性能;随着试验载荷与滑动速度的提高,薄膜的摩擦系数降低,耐磨寿命降低;薄膜的减摩抗磨性能同其在Si3N4陶瓷球偶件磨损表面形成的转移膜相关.

射频等离子体辅助化学气相沉积Ti-B-N薄膜的结构与性能

研究了射频等离子体辅助化学气相沉积获得的Ti B N薄膜的微观组织结构和力学性能。结果表明 :B的加入使Ti B N薄膜中出现TiN纳米晶、BN非晶和TiB2 非晶 (nc TiN/a BN/a TiB2 )的复相结构。Ti B N薄膜组织致密 ,晶粒细小 ,薄膜硬度显著提高。用球盘式磨损实验考察了薄膜的摩擦学特性。与TiN相比 ,Ti B N薄膜抗磨损性能有显著提高 ,磨损机制为微观切削与疲劳磨损共同作用 。

射频等离子体增强化学气相沉积SiN_x薄膜的研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,以N2和SiH4作为反应气体,在P型硅基片上进行SiNx薄膜的沉积.使用椭偏仪对薄膜厚度和光学常量进行了测量,用傅里叶变换红外光谱仪对SiNx薄膜的化学键合结构进行了分析.研究了基片温度、射频功率以及N2和SiH4的气体流量比率等实验工艺参量对薄膜沉积速率和光学常量的影响.结果表明,射频等离子体增强化学气相沉积技术沉积的SiNx薄膜是低含氢量的SiNx薄膜,折射率在1.65～2.15之间,消光系数k在0.2～0.007之间,当SiNx薄膜为富氮时k≤0.01,最高沉积速率高达6.0nm/min,N2和SiH4气体流量比率等于10是富硅和富氮SiNx薄膜的分界点.

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。

大气压射频等离子体化学气相沉积TiO_2体系的发射光谱诊断

开展了大气压射频(RF)等离子体化学气相沉积(PCVD)TiO2放电体系的发射光谱诊断研究,分别考察了氧气分压、钛酸四异丙酯(TTIP)分压和输入功率对氧原子谱线相对强度、氩原子激发温度、OH振动温度以及转动温度的影响.结果表明:随着氧气分压的增加,氧原子谱线相对强度先迅速增加至峰值后缓慢下降,OH振动温度缓慢增加,而氩原子激发温度和OH转动温度基本不变.随着TTIP分压的增加,氧原子谱线相对强度下降,氩原子激发温度没有明显变化,而OH振动温度和转动温度增加.随着输入功率的增加,氧原子谱线相对强度下降,氩原子激发温度、OH振动温度和转动温度升高.

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。

金刚石的射频喷射等离子体化学气相沉积及其Ni-N掺杂的研究

对自行设计的RF喷射等离子体增强化学气相沉积系统(RF plasma jet CVD)进行了电子温度和电子密度的模拟计算分析。在优化的参数下进行了金刚石膜体的制备,并应用光发射谱技术(OES)在线分析了等离子体的成分。通过Raman、XRD和SEM分析了沉积样品的成分、晶体结构和形貌。通过在反应气体中加入NH3,并利用载气技术将含有Ni元素的金属有机物引入到沉积区,进行了Ni、N共掺杂沉积。利用XPS以及PL谱分析了掺杂样品的化学价键和光致发光特性,结果发现Ni-N价键的存在以及在800 nm附近的光发射峰。

取向碳纳米管阵列的等离子体复合化学气相沉积法制备

采用热丝和射频等离子体复合化学气相沉积技术,用旋涂法制备负载催化剂的硅片衬底,以CH4为碳源制备出取向碳纳米管阵列薄膜.利用扫描电子显微镜对不同还原时间和不同N i(NO3)2浓度下制备的催化剂基片和取向碳纳米管阵列薄膜进行形貌分析,用透射电子显微镜和拉曼光谱对碳纳米管进行表征.结果表明,在H2-N2气氛中热还原后硅片上的催化剂粒径均匀,排列致密,利用该法制备的碳纳米管为竹节型多壁碳纳米管,管径分布均匀,管长约5μm.碳纳米管阵列薄膜垂直于硅片衬底生长,生长排列均匀致密,具有良好的取向性.

新型射频等离子化学气相沉积系统

设计了一种射频电极作为基板支架的射频等离子体化学气相沉积系统.其温度可达700℃,负偏压是可调的.并以沉积的TiN膜的取向为例说明了系统的工作情况.

射频等离子体聚合类聚乙烯氧抗菌功能材料的研究

以乙二醇二甲基醚为单体,采用射频等离子体化学气相沉积的方法制备类聚乙烯氧(PEO- like)功能材料。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和接触角测量仪等对材料的化学成分及表面性能进行了测试,研究等离子体工艺参数对PEO-like薄膜化学成分的影响。材料生物测试的结果表明:制备的PEO-like薄膜能够较好地阻抗血小板的吸附。

射频等离子体功率参数对硅基发光薄膜生长与结构的影响

采用射频等离子体化学气相沉积(RF-PECVD)技术,以SiH4和Ar的混合气体为源气体,在石英玻璃衬底上制备了硅基发光薄膜.利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)对薄膜的形貌、结构和性能进行了表征,并利用发射光谱(OES)对薄膜等离子体生长过程进行了分析.研究结果表明,随着射频功率的增加,等离子体发射光谱中Hβ谱线强度激增,薄膜的红外光谱中Si—O键在1095cm-1处振动吸收峰强度减小,Si—Si键在613cm-1处特征吸收峰强度增加,说明射频功率增加加剧了硅烷的裂解与氧化硅的还原,提高了薄膜结晶度和纳米晶粒的融合度,并降低了沉积薄膜的表面粗糙度.

常温下采用射频等离子体法合成碳化硅膜

采用射频等离子体增强的气相沉积法,以硅烷和乙烯为原料,在常温下成功的合成了碳化硅薄膜。对于该条件下合成的碳化硅薄膜的结构特征,采用SEM、TEM、XRD、IR等手段进行了分析;分析结果表明我们的样品是以碳硅键为主的薄膜。

热丝和射频等离子体化学气相沉积法制备定向碳纳米管薄膜

采用热丝和射频等离子体复合化学气相沉积设备（PKHF-CVD），以CH4、H2和N2为反应气体，在较低衬底温度下（500℃），用简单的催化剂制备方法——旋涂法在硅片上涂覆Ni（NO3）2溶液，经热处理及H2还原后的Ni颗粒为催化剂，在硅衬底上制备出了垂直于硅片且定向生长的碳纳米管薄膜。扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）结果显示，1mol／l的硝酸镍溶液旋涂硅片所得催化剂制得的碳纳米管管径为30-50nm，长度超过4μm，定向性好，并用拉曼光谱（Raman）对不同摩尔浓度Ni（NO3）2溶液条件下制备的碳纳米管薄膜样品进行了表征。

射频等离子体辅助化学气相沉积方法生长碳纳米洋葱

用射频等离子体辅助化学气相沉积方法生长碳纳米洋葱 .电子显微镜观察表明 ,产物中无碳纳米管等伴随生成 ,因而制得了较高产率、较高纯度的纳米洋葱 .尤其是Co SiO2 催化剂生长的碳纳米洋葱 ,实心、光滑 ,且内无催化剂颗粒 ,其外层由未闭合的、呈波浪状的石墨片构成 ,显示出与众不同的微观结构和性能 .提出了该方法中碳纳米洋葱的生长机理为碳笼由里向外嵌套形成球形粒子 .对波浪状、非闭合结构的形成过程进行了讨论 .

高压射频等离子体增强化学气相沉积制备高效率硅薄膜电池的若干关键问题研究

报道了采用高压射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD)制备高效率单结微晶硅电池和非晶硅/微晶硅叠层电池时几个关键问题的研究结果,主要包括:1)器件质量级本征微晶硅材料工艺窗口的确定及其结构和光电性能表征;2)孵化层的形成机理以及减小孵化层的有效方法;3)氢稀释调制技术对本征层晶化率分布及其对提高电池性能的作用;4)高电导、高晶化率的微晶硅p型窗口层材料的获得,及其对减小微晶硅电池p/i界面孵化层厚度和提高电池性能的作用等.在解决上述问题的基础上,采用高压RF-PECVD制备的单结微晶硅电池效率达8.16%,非晶硅/微晶硅叠层电池效率11.61%.

化学气相沉积法制备碳化硅纤维

本文介绍了采用射频加热技术，通过化学气相沉积法制备连续碳化硅纤维。讨论了沉积温度、反应气体组分、流量及走丝速度等沉积参数对纤维性能的影响，并提出了可能的反应机理。

RF等离子体聚合类聚氧化乙烯(PEO-like)功能薄膜研究

采用射频等离子体,以乙二醇二甲基醚(Ethylene Glycol Dimethyl Ether)为聚合单体,用氩气作为工作气体,合成类聚氧化乙烯(PEO-like)官能聚合物。实验采用连续和脉冲射频等离子体两种放电模式聚合PEO功能薄膜,研究了等离子体放电参数:等离子体放电功率、工作气压、放电模式(连续或脉冲)和聚合时间对聚合物表面结构、官能团含量以及表面特性等影响。利用接触角测试仪、表面张力仪、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、膜厚仪和X-射线光电子能谱(XPS)等多种手段对聚合薄膜的组成、结构和性能进行了表征。结果表明,较小的功率以及较长的脉冲条件下有利于EO基团的形成。

Si衬底上外延生长GaN基射频电子材料的研究进展

Si衬底因兼具大尺寸、低成本以及与现有CMOS工艺兼容等优势,使Si衬底上GaN基射频(RF)电子材料和器件成为继功率电子器件之后下一个该领域关注的焦点。由于力学性质与低阻Si衬底不同,高阻Si衬底上GaN基外延材料生长的应力控制和位错抑制问题仍然困难,且严重的射频损耗问题限制着其在射频电子领域的应用。本文简要介绍了Si衬底上GaN基射频电子材料的研究现状和面临的挑战,重点介绍了北京大学研究团队在高阻Si衬底上GaN基材料射频损耗的产生机理,以及低位错密度、低射频损耗GaN的外延生长等方面的主要研究进展。最后对Si衬底上GaN基射频电子材料和器件的未来发展作了展望。