收藏本站
《吉林大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

氮气对DC-PCVD法制备金刚石膜的影响及金刚石膜的生长特性研究

侯雪  
【摘要】:(100)面的金刚石膜与(111)、(110)面金刚石膜相比,具有光滑的表面、较低的应力、较高的热导率和较大的载流子收集距离等优点,研究(100)面的金刚石膜制备工艺对其在机械、热学、光学、电子学等领域的应用具有重要意义;N杂质对金刚石膜的生长特性的影响是本领域研究的热点,研究N杂质存在状态有利于改善金刚石膜的表面形貌、提高膜质量、降低应力等,并对进一步探索有效的N型掺杂半导体金刚石膜具有现实意义。为此,本文采用DC-PCVD方法制备了金刚石膜,优化了制备工艺。重点研究了N2流量对金刚石膜表面形貌、晶粒取向、膜品质、生长速率、N在金刚石膜中的存在状态、内应力、电阻率等生长特性的影响。 一、研究了氮气对金刚石膜生长特性的影响 采用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、X射线衍射仪分别对不同氮气流量下制备的金刚石膜的表面形貌、膜品质、晶面取向、生长速率进行了研究。同时,对加入氮气所制备的自支撑金刚石膜表面及断面形貌等生长特性进行了研究。 氮气的加入可以促进金刚石膜(111)晶面向(100)晶面的转化。氮气流量较小时,金刚石膜表面的显露晶面并没有明显变化,仍然以(111)晶面为主。随着氮气流量的增加,逐渐有(100)晶面显现。当氮气流量增加至一定量时,金刚石膜完全呈现(100)晶面,一致性好、晶粒比较完整;当N2的流量继续增加时,金刚石膜仍然呈现(100)晶面,但金刚石膜的晶面出现无序、晶粒尺寸不均匀、晶粒间隙明显增加,并且,非金刚石相增加,膜质量明显下降。 随着氮气流量的增加,金刚石膜的生长速率表现出先增加后减小的规律,适量的通入氮气可使金刚石膜的生长速率提高30%以上。过量的通入氮气,金刚石膜的生长速率明显下降。 优化的实验条件下制备了厚度1.0mm、直径50mm的自支撑掺氮金刚石膜,膜中心位置晶粒尺寸大,边缘晶粒尺寸小。整个膜片厚度比较均匀,表面显露面以(100)为主、晶粒结晶完整。膜纵面的生长织构致密,为柱状生长。 二采用XPS、XRD衍射法、四点探针法研究了金刚石膜的氮杂质存在状态、应力及电阻率等特性。 氮气流量相对较低时,金刚石膜的C1s谱在283.6ev附近的sp~2C—C键特征峰强度随着氮气流量的增加而增加,说明非金刚石碳相的含量随氮气流量的增加而增加;C1s谱在285.0ev附近的sp~3C—C键特征峰强度没有明显变化。C1s谱在285.9ev附近的sp~2C—N键特征峰强度随着氮气流量的增加而变强,表明金刚石膜中有以sp~2C—N状态存在的N,并且随着氮气流量的增加而增加;287.4ev附近有微弱的C—O键特征峰。 当氮气流量较高时,金刚石膜在399.8ev和401.2ev附近有N1s谱特征峰,所对应为sp~2C—N键和N-O键,这两个键的峰强随着氮气流量的增加而变强,表明非金刚石碳相增多,吸附N的能力增强,导致氮含量的增加。 总之,在本文实验条件下,氮气流量在0-4.0sccm范围制备的金刚石膜的XPS谱图中, C1s谱与N1s谱中均有以sp~2C—N状态存在的N,并且,随着氮气流量的增加,sp~2C—N键的峰强增加。 通入氮气条件下制备的金刚石膜所受的应力表现为压应力,压应力大小随着氮气流量的增加呈现先减小后增加的变化趋势。金刚石膜应力的最小值约为1.2GPa。 金刚石膜的电阻率随着氮气流量的增加而降低,当氮气流量增加到一定值时,电阻率可降至10-1-100.cm数量级上。进一步增加氮气流量,金刚石膜的电阻率下降不明显。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:O484.1

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘炯;胡东平;薛屺;唐安俊;邬柯;;CVD金刚石薄膜与硬质合金基体之间过渡层技术[J];表面技术;2007年05期
2 白亦真,金曾孙,姜志刚,韩雪梅;热阴极辉光放电对金刚石膜沉积的影响[J];材料研究学报;2003年05期
3 张宏志,姚英学,陈朔东,黄树涛;CVD金刚石厚膜焊接刀具的制造及切削性能[J];工具技术;1997年06期
4 冯克明,汤岭,赵秀香,郭卫华;CVD金刚石厚膜刀具的耐磨性试验[J];工具技术;1999年11期
5 顾毓沁,余立新,朱德忠;金刚石薄膜的导热性质研究[J];中国科学E辑:技术科学;1996年02期
6 王光祖;人造金刚石合成技术开拓创新的50年[J];金刚石与磨料磨具工程;2004年06期
7 卢文壮,左敦稳,王珉,黎向锋,徐锋;CVD金刚石刀具的制备工艺研究[J];机械工程师;2003年08期
8 张志明,何贤昶,沈荷生,李胜华;CVD 金刚石涂层刀具附着力的研究[J];上海交通大学学报;1998年03期
9 朱建勇,梅炳初,李力,柴欣;CVD金刚石薄膜的制备方法及应用[J];炭素技术;2002年03期
10 戚学贵,陈则韶,王冠中,廖源;C-H-O和C-H-N体系生长金刚石膜的气相化学模拟[J];无机材料学报;2004年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 姜志刚;高气压直流辉光放电及其等离子体化学气相沉积金刚石厚膜的生长特性与应用研究[D];吉林大学;2004年
2 李明吉;大尺寸高质量金刚石厚膜制备及氮掺杂对金刚石膜生长的影响研究[D];吉林大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 孙宝茹;大面积金刚石厚膜的制备[D];吉林大学;2005年
2 王华林;CVD金刚石厚膜焊接特性研究[D];吉林大学;2006年
3 张志国;人工合成金刚石的历史与现状[D];吉林大学;2006年
4 齐海东;直流热阴极PCVD方法制备金刚石膜及其微结构研究[D];吉林大学;2007年
5 董振江;直流辉光放电PCVD方法制备碳纳米管及场发射特性研究[D];吉林大学;2007年
6 姚成志;硼掺杂金刚石薄膜涂层工具的制备和试验研究[D];上海交通大学;2008年
7 成绍恒;氮气对金刚石膜生长的影响研究[D];吉林大学;2009年
8 郑艳彬;高品质CVD金刚石的合成及其在刻刀方面的应用研究[D];吉林大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴明在;孙兆奇;刘艳美;马永青;戴鹏;;简谐晶体高温比热的量子修正[J];合肥师范学院学报;2010年06期
2 孟影;张晓森;汪月琴;;用简并微扰法分析金属晶体中散射波较强情况[J];合肥师范学院学报;2011年06期
3 李嘉亮,陈益妹;热力学第三定律的一种新的论证方法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2005年01期
4 丁长庚;用近自由电子近似法计算硅的能带[J];安庆师范学院学报(自然科学版);1995年03期
5 岳兰;孟繁新;;沉积温度对纳米ZnO薄膜的结构和光电性能的影响[J];半导体光电;2010年05期
6 戚学贵,陈则韶,陈莉;CVD金刚石膜制备方法及其应用[J];半导体技术;2001年06期
7 顾怀怀;程秀兰;施亮;林昆;;金属纳米晶存储器件数据保持能力建模与验证[J];半导体技术;2008年03期
8 程江;朱世富;赵北君;赵欣;陈宝军;何知宇;杨慧光;孙永强;张羽;;通过退火研究ZnGeP_2晶体中点缺陷与红外透过率的关系[J];半导体技术;2008年S1期
9 樊康旗,贾建援,朱应敏;体心立方晶体用于实现原子级存储的可行性[J];微纳电子技术;2005年05期
10 郭晓光;郭东明;康仁科;金洙吉;;单晶硅纳米级磨削过程中磨粒磨损的分子动力学仿真[J];半导体学报;2008年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李箭;;5A05铝合金低温钎焊应用研究[A];2007(第13届)全国电子电镀学术年会暨绿色电子制造技术论坛论文集[C];2007年
2 孙伟;;STERRAD 100S低温过氧化氢等离子灭菌系统的工作原理及偶发性故障维修[A];2011年浙江省医学会医学工程学分会第九届学术年会论文汇编[C];2011年
3 钟万勰;姚征;张洪武;;界带分析[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
4 胡文娟;谢芬艳;付亚波;陈强;翁静;;RF-PECVD聚合类聚乙烯氧(PEO-like)薄膜的蛋白质吸附性研究[A];第十三届全国等离子体科学技术会议论文集[C];2007年
5 张磊;陆启生;李莉;;组合激光辐照CdS实验与耦合系数测量[A];第九届全国物理力学学术会议论文集[C];2009年
6 黄均平;;基于能量统一格式的多尺度有限元计算方法[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
7 吴争鸣;;21世纪的前沿科技——等离子体技术和工艺[A];第四届高新技术用硅质材料及石英制品技术与市场研讨会论文集[C];2006年
8 张晨;曲远方;单丹;;CeO_2掺杂对BaTiO_3基陶瓷介电性能及微观形貌的影响[A];华北地区硅酸盐学会第八届学术技术交流会论文集[C];2005年
9 任菁;徐国跃;顾冰芳;程传伟;罗艳;;热处理温度对硫化物颜料红外发射率的影响[A];2006年全国功能材料学术年会专辑(Ⅲ)[C];2006年
10 王明磊;姚磊;薛长山;陈玉强;彭鸿雁;;掺氮纳米金刚石薄膜制备及电学性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第2分册)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏洪源;原子分子在δ-Pu上的吸附、离解与扩散过程研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 王兴权;介质阻挡放电降解甲基紫废水及尾气中NO_x的光谱分析及机理研究[D];长春理工大学;2010年
3 姜恒;多尺度结构功能材料在水下声隐身中的应用基础研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 黄丽萍;电晕放电与光催化协同净化室内空气研究[D];大连海事大学;2010年
5 曲华;掺杂型ZnS纳米粒子的制备及表面修饰对其发光性质的影响[D];中国海洋大学;2010年
6 燕保荣;电磁波与低维固体表面等离体子相互作用的研究[D];华中科技大学;2010年
7 孙松;TiO_2基光催化剂的制备、结构及光催化降解VOCs性能与机理研究[D];中国科学技术大学;2010年
8 张春明;常压等离子体处理涤纶织物的颜料喷墨印花性能研究[D];江南大学;2010年
9 何丽娟;新型光激放电测量装置研制及典型聚合物PSD谱[D];哈尔滨理工大学;2010年
10 依成武;新型横向极板电除尘器研究[D];江苏大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王茜;空气电离生成气对黄瓜储藏品质影响的研究[D];华中农业大学;2010年
2 秦风;辉光放电触发赝火花开关特性研究[D];中国工程物理研究院;2010年
3 李冲;超导材料性质和半导体表面重构及表面合金性质[D];郑州大学;2010年
4 王明利;自动定容压机控制系统的设计与实现[D];郑州大学;2010年
5 郭艳花;DBD等离子体导电特性研究[D];郑州大学;2010年
6 王志鹏;基于拉曼光谱下的A_2(MoO_4)_3材料热膨胀性研究[D];郑州大学;2010年
7 姜雅丽;La_2Mo_3O_(12)薄膜的制备和光学性能的研究[D];郑州大学;2010年
8 王天威;液体电极沿面放电等离子体灭活大肠杆菌的研究[D];大连理工大学;2010年
9 武启;常压射频容性放电氩等离子体中活性气体对放电特性的影响[D];大连理工大学;2010年
10 管昌雨;反应磁控溅射制备组分可控的B-C-N薄膜[D];大连理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 范建兴,陈启秀;金刚石薄膜半导体器件[J];半导体情报;1998年05期
2 陈章燕;研究切削过程的新方法[J];北京工业大学学报;1989年02期
3 黄天斌,刘敬明,钟国仿,唐伟忠,佟玉梅,吕反修;大面积无衬底自支撑金刚石厚膜沉积[J];北京科技大学学报;2000年03期
4 张恒大,刘敬明,宋建华,吕反修,唐伟忠;CVD金刚石膜中的缺陷[J];北京科技大学学报;2002年04期
5 李惠琪,钟国仿,吕反修,杨让;DC PJ-CVD等离子体炬通道中的电弧行为[J];北京科技大学学报;1994年06期
6 莘海维,张志明,戴永斌,沈荷生;压阻式金刚石压力传感器的优化设计[J];传感器技术;2002年03期
7 黄扬风,马志斌,汪建华,梅文明;Cu和Cu/Ti过渡层对金刚石薄膜附着力的影响[J];材料保护;2003年11期
8 张兴旺,严辉,邹云娟,陈光华;金刚石N型掺杂的现状和问题[J];材料导报;1997年04期
9 陈靖,王小平,李运钧,姚宁,马会中,张兵临;硬质合金表面Mo离子注入对CVD金刚石涂层形成的影响[J];材料导报;2000年05期
10 张志明;“金刚石涂层技术”成果简介[J];材料导报;2001年02期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 李明吉;吕宪义;孙宝茹;金曾孙;;氮气流量对金刚石膜生长的影响研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
2 孙心瑗;周灵平;林良武;李得意;李绍禄;陈本敬;;CVD金刚石厚膜晶格缺陷分析[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 姜志刚;高气压直流辉光放电及其等离子体化学气相沉积金刚石厚膜的生长特性与应用研究[D];吉林大学;2004年
2 陈淑霞;金/镍催化下碳纳米管生长与场发射特性[D];吉林大学;2006年
3 刘健敏;CVD金刚石薄膜在光电器件中的应用研究[D];上海大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 廖克俊,王万录;直流等离子体CVD法合成的金刚石膜的断裂强度研究[J];物理学报;1994年09期
2 刘敬明,唐伟忠,吕反修;高质量CVD金刚石膜的氧化损伤[J];人工晶体学报;2001年02期
3 梁继然,常明,潘鹏;热丝CVD法制备金刚石膜[J];天津理工学院学报;2005年01期
4 于三,金曾孙,吕宪义,邹广田;金刚石膜的生长特性及界面结构研究[J];科学通报;1991年03期
5 ;美科学家研究出用C_(60)生产金刚石膜新技术[J];科技导报;1994年11期
6 庞国锋,石成儒,韩惠雯;低压等离子体结合热解法制备金刚石膜[J];科技通报;1995年01期
7 张继华,李敬起,孙亦宁,郭晚土,高欣,雷青松,王曦,柳湘怀;化学气相沉积金刚石膜的光学性质[J];兰州大学学报(自然科学版);2003年02期
8 吕反修;CVD金刚石膜研究近期进展与应用[J];物理;1995年10期
9 李哲奎;金刚石膜的拉曼光谱研究[J];延边大学学报(自然科学版);2000年04期
10 孔春阳,王万录,廖克俊,马勇,王蜀霞,方亮;金刚石膜磁阻效应[J];重庆大学学报(自然科学版);2001年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 廖克俊;王万录;马勇;吕建伟;;金刚石膜紫外发光性质的研究[A];TFC’03全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2003年
2 金曾孙;吕宪义;杨广亮;吴汉华;李哲奎;刘建设;;金刚石膜中氮杂质状态的研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
3 王蜀霞;王万录;廖克俊;胡陈果;孔春阳;马勇;;P型半导体金刚石膜性质的研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
4 李春燕;金曾孙;吕宪义;;乙醇对金刚石膜生长特性的影响[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
5 刘凤艳;刘宇星;刘敏蔷;侯碧辉;;负偏压增强金刚石膜与衬底结合强度的理论研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
6 楼燕燕;王林军;张明龙;顾蓓蓓;苏青峰;夏义本;;CVD金刚石紫外探测器[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅰ[C];2004年
7 廖克俊;王万录;王蜀霞;许杰;李正;王必本;;纳米金刚石膜场发射性质的研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
8 周克崧;代明江;匡同春;王德政;刘正义;;金刚石膜与硬质合金界面行为研究[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
9 罗廷礼;胡法竹;刘树林;;CVD金刚石用石墨衬底[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
10 陈君;王成勇;郭钟宁;;多脉冲电火花抛光金刚石膜[A];面向21世纪的生产工程——2001年“面向21世纪的生产工程”学术会议暨企业生产工程与产品创新专题研讨会论文集[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 北京科技大学 吕反修;金刚石膜:带起一个产业群[N];科技日报;2001年
2 剑坤;金刚石膜——我国新材料产业的新突破[N];科技日报;2000年
3 蒋占华;金刚石膜制备及应用开发项目获重大进展[N];中国建材报;2001年
4 雨同;商机到底在哪里?[N];山西日报;2003年
5 记者 吴曼;雷地科技获航天专家赞誉[N];证券时报;2004年
6 见习记者 廖继锋 本报记者 华雪;欲上创业板公司大点兵之六[N];证券时报;2000年
7 ;开拓创新的河北省科学院[N];科技日报;2003年
8 ;做产品的四大绝招[N];经理日报;2005年
9 吕反修 唐伟忠;纳米金刚石膜及其高技术应用[N];中国高新技术产业导报;2002年
10 冀文海;如何寻找更好的赚钱机会[N];江苏经济报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姜志刚;高气压直流辉光放电及其等离子体化学气相沉积金刚石厚膜的生长特性与应用研究[D];吉林大学;2004年
2 马兴伟;高速摩擦抛光金刚石膜用FeAl基合金抛光盘的制备及性能研究[D];大连理工大学;2011年
3 周建;微波等离子体化学气相沉积法制备高质量金刚石膜研究[D];武汉理工大学;2002年
4 李春燕;掺硼金刚石膜的制备及其电学性能研究[D];吉林大学;2006年
5 唐达培;直流电弧等离子体喷射金刚石膜残余应力及开裂破坏研究[D];西南交通大学;2009年
6 王兰;电流型CVD金刚石探测器研制[D];清华大学;2008年
7 孔春阳;金刚石薄膜磁阻效应及相关问题的研究[D];重庆大学;2002年
8 梁兴勃;硅基纳米金刚石膜生长及其发光器件[D];浙江大学;2008年
9 王启亮;CVD曲面金刚石膜和单晶金刚石的制备及性质研究[D];吉林大学;2012年
10 王蜀霞;有机半导体LPPP发光性质及相关问题研究[D];重庆大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 侯雪;氮气对DC-PCVD法制备金刚石膜的影响及金刚石膜的生长特性研究[D];吉林大学;2012年
2 胡双;DC-PCVD法硼掺杂金刚石膜的制备及其生长特性研究[D];吉林大学;2012年
3 刘鹏飞;微波等离子体CVD法工艺参数对金刚石薄膜质量的影响[D];武汉工程大学;2012年
4 马磊;热丝化学气相沉积金刚石膜的制备及其摩擦学性能研究[D];中国地质大学(北京);2012年
5 李晨;金刚石膜的应力研究[D];长春理工大学;2009年
6 潘建伟;钢基镶嵌结构界面金刚石膜及其膜/基结合力的研究[D];华南理工大学;2012年
7 杜康;MPCVD金刚石膜的制备及其应用的研究[D];广州大学;2010年
8 刘昌龙;CVD金刚石膜残余应力的数值模拟[D];西南交通大学;2012年
9 刘军伟;沉积条件对CVD金刚石膜生长及其掺杂影响的研究[D];吉林大学;2011年
10 吴春雷;直流热阴极PCVD法金刚石膜的生长特性及氮掺杂研究[D];牡丹江师范学院;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026