收藏本站
《复旦大学》 2005年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

CVD金刚石薄膜的制备及其特性和器件化研究

骆金龙  
【摘要】:本论文介绍了金刚石薄膜的热灯丝化学气相合成(HFCVD)及其性质和器件化应用研究。 CVD金刚石薄膜是上世纪八十年代兴起的材料研究热点之一。它具有一系列优异的性质:极高的硬度和杨氏模量、良好的热导率、宽广的禁带宽度、较高的电子和空穴迁移率、表面负电子亲和势、抗高辐射、化学性质稳定以及安全无毒,等等。因此,它在光学窗口、切削工具和磁盘涂层、热交换(热沉和散热)、高速高温大功率半导体器件和冷阴极场发射平板显示器等领域获得了广泛的应用研究。 化学气相合成金刚石薄膜的技术包括热灯丝辅助化学气相合成(HFCVD)、微波等离子体辅助化学气相合成(MPCVD)、射频等离子体辅助化学气相合成(RF-PCVD)、直流等离子体辅助化学气相合成(DC-PCVD)、电子回旋加速谐振微波辅助化学气相合成(ECR-MP-CVD),以及燃烧火焰辅助化学气相合成(CF-PCVD)等。其中,热灯丝辅助化学气相合成(HFCVD)和微波等离子体辅助化学气相合成(MPCVD)方法由于其制备的薄膜质量较好,装置价格相对便宜,所以通常采用它们制备应用金刚石薄膜。与微波等离子体辅助化学气相合成方法相比,热灯丝辅助化学气相合成方法更适合薄膜的大面积沉积,制备的薄膜直径高达30 cm。 合成高质量的金刚石薄膜取决于对成膜机理的认识以及采用优化的生长工艺。为此,我们采用原位激光反射率测量方法,实时研究了薄膜的生长过程和确定了它的光学性质。研究的结果应用于高质量金刚石薄膜的工艺优化。制备的厚度为0.4 mm的无依托超薄X光窗口在在碳元素的k α特征峰(E=284 eV)附近的透射率高达59%,达到国际先进水平。 与传统的高质量多晶金刚石薄膜相比较,纳米金刚石薄膜表面更加光滑,表面粗糙度低达几个纳米。因此,它具有更小的光散射,更适用于光学窗口。但是,它的纯度受制备方法的局限相对较低。为了获得良好的光学透射性,既需要保持SP~3碳键的高含量,又要降低它的表面粗糙度。虽然多种抛光技术可以使它的表面更加光滑,但却昂贵与费时。因此,本论文研制了纳米晶/微晶金刚石多层膜。一系列表征测试结果表明,研制的多层膜不仅具有较高的SP~3碳键含量,而且表面光滑,表面粗糙度达到7 nm。在可见到红外光波段,它都具有更好的光学透射率,展现了良好的光学应用前景。
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TN304.055

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 芦宝娟;;微波等离子CVD法对金刚石薄膜生长的研究[J];科技传播;2010年18期
2 李和胜;李木森;;采用非石墨材料合成金刚石的研究进展[J];炭素技术;2006年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 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
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘刚;刘忆;;热丝法CVD生长金刚石薄膜的简化工艺研究[J];半导体技术;2006年07期
2 黄元盛,刘正义,邱万奇;CVD金刚石薄膜衬底表面预处理技术进展[J];中国表面工程;2001年03期
3 黄元盛,罗承萍,邱万奇;化学气相沉积金刚石薄膜的晶体缺陷和杂质[J];中国表面工程;2004年01期
4 唐壁玉,颜永红,夏金童,陈宗璋;金刚石薄膜应用研究的进展和趋势[J];表面技术;1997年06期
5 周秋霞;史新伟;靳慧智;姚宁;王新昌;;提高CVD金刚石薄膜附着力的方法及其研究进展[J];材料导报;2008年03期
6 黄荣芳;陈岩;李大明;关一民;闻立时;师昌绪;;Growth of Diamond Film by Hot-filament CVD and Its Interface Research[J];Journal of Materials Science & Technology;1992年02期
7 ;Simulations of Temperature Field in HFCVD Diamond Films over Large Area[J];Journal of Materials Science & Technology;2003年01期
8 郑昌琼;冉均国;;日本金刚石薄膜研究发展动态[J];材料科学与工程;1992年02期
9 陈岩,黄荣芳,闻立时,师昌绪;氮化硅及Sialon陶瓷基材上金刚石膜的沉积[J];材料科学进展;1992年01期
10 杨中海,吴坚强;MWPCVD合成金刚石[J];电子科技大学学报;1990年03期
中国重要会议论文全文数据库 前8条
1 王珺;贾金平;张卫;;高掺杂的掺硼金刚石薄膜电极的性质[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年
2 苗树翻;严一心;;3Cr13不锈钢基底上DLC膜牢固度的研究[A];第六届全国表面工程学术会议论文集[C];2006年
3 荣延栋;阴生毅;胡跃辉;吴越颖;朱秀红;周怀恩;张文理;邓金祥;陈光华;;热丝辅助ECR-CVD制备a-Si:H薄膜的红外和光致衰退研究[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
4 刘贵昂;;双离子束溅射淀积DLC膜的导电特性[A];数学·物理·力学·高新技术研究进展(一九九六·第六期)——中国数学力学物理学高新技术交叉研究会第6届学术研讨会论文集[C];1996年
5 苏亚凤;姚文静;何大韧;;金刚石气相生长的动态描述[A];数学·物理·力学·高新技术研究进展——2000(8)卷——中国数学力学物理学高新技术交叉研究会第8届学术研讨会论文集[C];2000年
6 杨洁;申彩霞;刘旺盛;王成新;刘洪武;;不同重力取向对金刚石薄膜生长的影响[A];2000年材料科学与工程新进展(上)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
7 苗树翻;严一心;;3Cr13不锈钢基底上DLC膜牢固度的研究[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年
8 游小龙;余志明;吴迪;吴晓斌;魏秋平;王婷;;钨丝直径和表面处理对金刚石形核生长的影响[A];2007年全国博士生学术论坛(材料科学与工程学科)论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 丁芳;高气压直流辉光等离子体放电物理及技术应用研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 马传军;基于掺硼金刚石膜电极的COD在线分析仪的研制与复合传感器的制备[D];大连理工大学;2011年
3 刘磊;高温高压下金刚石生长的声发射实时动态检测与长大机制研究[D];山东大学;2011年
4 魏秋平;钢基CVD金刚石薄膜的制备、微结构及其机械性能的研究[D];中南大学;2011年
5 颜永红;掺胺氢化碳膜的特性与应用研究[D];湖南大学;2001年
6 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
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 张志勇;金刚石薄膜制备及其在改善电力电子器件热特性方面的研究[D];西安理工大学;2002年
9 沈风雷;钛合金表面液相法沉积DLC膜及其血液相容性[D];南京工业大学;2003年
10 白锁柱;BCN化合物的合成、表征和性能[D];吉林大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王陶;热丝CVD法制备金刚石—碳化硅—硅化钴复合薄膜[D];大连理工大学;2010年
2 张伦超;金刚石中的超导机理探讨[D];山东大学;2010年
3 杜丽丽;钛基掺硼金刚石薄膜电极的制备与电化学研究[D];吉林大学;2011年
4 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
5 包忠;金刚石三维生长模式研究[D];兰州大学;2011年
6 蔡立超;声发射检测技术在人工合成金刚石中的应用研究[D];山东大学;2011年
7 李正学;硼掺杂金刚石薄膜的制备、电化学性能及表面修饰研究[D];南京理工大学;2012年
8 李慧玲;金刚石薄膜低温合成的研究[D];河北大学;2000年
9 黄敬良;等离子体在QCM传感器制备中的应用研究[D];湖南大学;2001年
10 柴欣;硬质合金上MPCVD法沉积金刚石薄膜的研究[D];武汉理工大学;2002年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 党冀萍;高温半导体器件的研究现状[J];半导体情报;1994年02期
2 李明吉;杨保和;孙大智;吕宪义;金曾孙;;氮掺杂金刚石膜的生长特性[J];半导体学报;2008年06期
3 张敏;程发良;姚海军;;类金刚石膜的性质和制备及应用[J];表面技术;2006年02期
4 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
5 方静华,项金钟,周桢来,吴兴惠;纳米金刚石薄膜的制备特点及特性[J];材料导报;2003年10期
6 吕江维;冯玉杰;彭鸿雁;陈玉强;;直流热阴极CVD金刚石薄膜生长特性研究[J];材料科学与工艺;2010年03期
7 唐壁玉,刘劲松,陈宗璋;生长温度对CVD金刚石薄膜的影响[J];材料开发与应用;1997年06期
8 贾宇明,杨邦朝,李言荣,郑昌琼,苟立,冉均国;掺硼金刚石膜的热敏特性[J];材料研究学报;1996年04期
9 史立生;尹成群;陈丽敏;;半导体金刚石薄膜器件综述[J];电气传动自动化;1996年01期
10 熊大和,卢照田;以碳酸盐为碳源生成金刚石的实验研究[J];地质科学;1985年03期
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 李学敏;金刚石薄膜电极的电化学特性及其在污水处理中的应用研究[D];清华大学;2004年
3 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
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 杜丽丽;钛基掺硼金刚石薄膜电极的制备与电化学研究[D];吉林大学;2011年
2 褚向前;EACVD掺硼金刚石膜制备及加工性研究[D];南京航空航天大学;2004年
3 韩柏;微波PCVD法高品质透明金刚石膜的制备和性质研究[D];吉林大学;2006年
4 王婷;金刚石薄膜在Mo基体上的形核生长研究[D];中南大学;2008年
5 屈芳;高掺硼金刚石薄膜的制备及其特性研究[D];大连理工大学;2009年
6 李柳暗;压强及氮气对HFCVD硼掺杂金刚石膜的制备及性质影响[D];吉林大学;2010年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 李和胜;亓永新;崔建军;李木森;;触媒组织中碳化物的含量与金刚石的生长[J];材料热处理学报;2008年04期
2 李和胜;李木森;崔建军;;Fe-Ni-C体系高温高压生长金刚石单晶的碳源供给[J];新型炭材料;2010年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李和胜;Fe-Ni-C-B系高温高压合成含硼金刚石单晶的工艺与机理研究[D];山东大学;2009年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨国伟,毛友德;HFCVD方法沉积金刚石薄膜的生长研究[J];量子电子学报;1994年04期
2 张志明,沈荷生,何贤昶,万永中,杨艺蓉,任琮欣;大面积平坦金刚石薄膜的制备和图形化[J];微细加工技术;1999年04期
3 陈天鹏,李云飞,郑秋梅;金刚石薄膜生长技术的发展[J];人工晶体学报;1988年Z1期
4 ;新材料──金刚石薄膜[J];电子机械工程;1995年04期
5 林鸿溢;金刚石薄膜及应用[J];现代物理知识;1997年05期
6 ;准分子激光有助于金刚石薄膜生长[J];光电子技术与信息;2000年02期
7 张剑云,王鹏飞,丁士进,张卫,王季陶,刘志杰;C-H体系CVD金刚石薄膜取向生长的热力学分析[J];微细加工技术;2000年03期
8 李荣志,吕反修;金刚石薄膜应用技术新进展[J];微细加工技术;1992年01期
9 王和照,张建军;金刚石薄膜的人工合成及其结合力的评估[J];微细加工技术;1994年02期
10 张志明,张伟东,沈荷生,何贤昶,董峻,李明珠,贺加惠;金刚石薄膜热沉在大电流稳压集成电路中的应用[J];半导体技术;1997年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谢扩军;季天仁;王志红;;大功率电真空器件陶瓷介质杆沉积金刚石薄膜研究[A];中国电子学会真空电子学分会第十一届学术年会论文集[C];1997年
2 杨洁;申彩霞;刘旺盛;王成新;刘洪武;;不同重力取向对金刚石薄膜生长的影响[A];2000年材料科学与工程新进展(上)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
3 蒋瑞亭;;金刚石薄膜的国内外发展概况[A];首届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1992年
4 荘志诚;张志明;张伟东;竺品芳;;金刚石薄膜中碳键的喇曼光谱[A];中国物理学会光散射专业委员会成立十周年暨第六届学术会议论文集(上)[C];1991年
5 邹广田;于三;;气相合成金刚石薄膜的研究进展[A];首届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1992年
6 刘忠伟;孙滨如;张保军;周越;;红外反射谱法测量金刚石薄膜的厚度和折射率[A];首届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1992年
7 王士红;皇甫萍;金曾孙;吕宪义;邹广田;;金刚石薄膜与衬底间过渡层结构特性的研究[A];首届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1992年
8 何金田;张兵临;王建恩;沈书泊;宋好奇;;用化学气相沉积法制备金刚石薄膜时氢的分步刻蚀效应[A];首届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1992年
9 茅东升;王曦;李炜;柳襄怀;;金刚石薄膜电子场发射研究进展[A];华东三省一市第三届真空学术交流会论文集[C];2000年
10 孙方宏;张志明;沈荷生;陈明;;高性能复杂形状金刚石薄膜涂层刀具的制备和应用研究[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 吴琼;引人瞩目的新材料金刚石薄膜[N];中国电子报;2000年
2 吴琼;新型电子材料[N];北京电子报;2000年
3 记者 周文斌;我金刚石薄膜技术达世界先进水平[N];光明日报;2001年
4 刘苒;我国金刚石薄膜开发取得重大进展[N];科技日报;2001年
5 金展;中国金刚石薄膜开发获重大进展[N];中国有色金属报;2002年
6 ;成都理工大学:打造先进金刚石薄膜实验室[N];人民日报海外版;2003年
7 科新;强磁场下纳米金刚石薄膜的制备技术项目通过验收[N];中国建材报;2008年
8 记者 王耕 桂娟;4.025米,我国取出世界最长岩心[N];新华每日电讯;2004年
9 钟才伦;纳米级金刚石镀膜为多种材质作“外衣”[N];中国有色金属报;2003年
10 徐丛荣;深海底水特性可在海底直接测量[N];地质勘查导报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 骆金龙;CVD金刚石薄膜的制备及其特性和器件化研究[D];复旦大学;2005年
2 黄健;基于自支撑金刚石薄膜的晶体管和紫外探测器制备与性能研究[D];上海大学;2010年
3 王小平;金刚石薄膜电致发光特性研究[D];郑州大学;2002年
4 沈彬;超光滑金刚石复合薄膜的制备、摩擦学性能及应用研究[D];上海交通大学;2009年
5 魏秋平;钢基CVD金刚石薄膜的制备、微结构及其机械性能的研究[D];中南大学;2011年
6 刘才龙;高压下石墨、C_(60)和Cu_2O的电学性质[D];吉林大学;2011年
7 蔡让岐;微波等离子体 CVD纳米金刚石场致电子发射研究[D];兰州大学;2002年
8 王兵;新型医用辐射剂量计金刚石膜的制备及性能研究[D];四川大学;2003年
9 韩永昊;金刚石对顶砧上原位电导率测量方法[D];吉林大学;2005年
10 许龙山;碳纳米材料的制备及其在复合材料中的应用[D];湖南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张东灿;金刚石薄膜和类金刚石薄膜摩擦学性能试验及其应用研究[D];上海交通大学;2010年
2 王莎莎;金刚石薄膜的制备及其平坦化研究[D];天津理工大学;2011年
3 石利忠;图形化纳米金刚石薄膜的制备及表面氢吸附的研究[D];河北大学;2009年
4 李正学;硼掺杂金刚石薄膜的制备、电化学性能及表面修饰研究[D];南京理工大学;2012年
5 杜丽丽;钛基掺硼金刚石薄膜电极的制备与电化学研究[D];吉林大学;2011年
6 孔祥飞;金刚石在海洋营养盐红外吸收检测中的应用研究[D];中国海洋大学;2012年
7 王玲;W18Cr4V高速钢基体金刚石薄膜的研究[D];中南大学;2011年
8 田孟昆;HFCVD金刚石薄膜/铜复合材料的生长工艺及结合性能研究[D];中南大学;2011年
9 张益豪;TC4钛合金表面沉积金刚石薄膜的研究[D];中南大学;2012年
10 王健;铌基CVD金刚石薄膜的制备、掺杂及其电化学性能的研究[D];中南大学;2011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