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《武汉理工大学》 2002年
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微波等离子体化学气相沉积法制备高质量金刚石膜研究

周建  
【摘要】: 金刚石具有优异的力学、电学、光学、热学、声学性能,具有广泛的用途。金刚石膜潜在的最大应用领域是作为半导体薄膜和光学薄膜,而这个领域的开发在很大程度上依赖于高取向和单晶金刚石薄膜以及大面积透明金刚石膜的获得,但由于金刚石膜生长过程中缺陷的普遍存在以及大面积范围内均匀温度场等参数的难以获取,从而导致金刚石膜的取向发生改变,使高取向和单晶金刚石薄膜以及大面积透明金刚石膜的获得十分困难。因此,目前金刚石薄膜研究面临的最大挑战和难点就是在非金刚石衬底表面异质外延生长大尺寸高取向和单晶金刚石膜以及制备大面积透明金刚石膜。 论文通过微波场型和模式转换器的设计,参与建立了一套2.45GHz/5KW带有石英玻璃窗、水冷却不锈钢谐振腔的微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)系统(MPCVD-4型)。论述了包括微波系统、气路系统、真空系统、检测系统和保障系统等结构的组成及基本功能。该系统可通过沉积参数的精确控制,以控制沉积过程,减少金刚石膜生长过程中的缺陷,并采用光纤光谱仪检测分析等离子体的可见光光谱以监测微波等离体化学气相沉积过程; 利用微波对材料的选择加热特性,通过构造等效方程,并首次将电磁场摄动理论引入到MPCVD的基片加热材料的设计中,建立了非均匀等离子体温度场综合模型、复合介质基片材料的复合温度场模型及复合介质材料温度场摄动模型,为MPCVD的基片加热系统设计提供了一条全新的技术路线以指导基片加热材料的制备,并对基片加热材料进行了设计和优选,以获取大面积均匀的温度场区,甚至获得大于基片台尺寸的均匀温度区; 作为研究重点之一,开展了微波等离体化学气相沉积金刚石的成核与生长研究,系统地研究了在(100)单晶硅基片上MPCVD沉积金刚石膜的实验过程中,基片预处理、甲烷浓度、沉积气压、基体温度等不同实验工艺参数对金刚石薄膜质量的影响,分别用Raman光谱、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外透射光谱(IR)、原子力显微镜(AFM)对薄膜进行了表征,确立了该系统上MPCVD金刚石膜的最佳的实验工艺参数。通过对沉积过程的控制,制备了(100)高取向金刚石膜,摇摆曲线半峰宽(FWHM)为4.693°,最大单个晶粒的尺寸为100×100μm,同时还制备了φ75mm的大面积透明金刚石膜,平均透光率达68.3%。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TB43

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【引证文献】
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1 廖晓明;新型金刚石薄膜辐射剂量计的基础研究及设计[D];四川大学;2006年
2 李鹏;高亮度光阴极注入器关键技术研究[D];中国工程物理研究院;2012年
【参考文献】
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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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
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7 杨海丽;熔盐脉冲电沉积制备高硅钢的研究[D];燕山大学;2011年
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9 李宁;双基地高超音速弹载SAR可用性与算法研究[D];国防科学技术大学;2011年
10 邹慧;DD3单晶高温合金强流脉冲电子束表面改性研究[D];天津大学;2011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 温高杰;金刚石膜电极在离子水洗衣机中的应用研究[D];天津理工大学;2010年
3 张伦超;金刚石中的超导机理探讨[D];山东大学;2010年
4 周卓俊;空间碎片环境建模及其电磁散射特性研究[D];西安电子科技大学;2011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 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
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9 王强强;TiB_2颗粒增强Al-18%Si基复合材料的制备工艺和性能研究[D];兰州理工大学;2011年
10 包忠;金刚石三维生长模式研究[D];兰州大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 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
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
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【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
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【相似文献】
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中国重要报纸全文数据库 前8条
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7 陈捷;尽显新材料研究实力[N];科技日报;2000年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张彤;自支撑硼掺杂金刚石膜生长及其硼分布、应力的研究[D];吉林大学;2009年
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4 成绍恒;氮气对金刚石膜生长的影响研究[D];吉林大学;2009年
5 李晨;金刚石膜的应力研究[D];长春理工大学;2009年
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7 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
8 陈君;电火花抛光CVD金刚石膜研究[D];广东工业大学;2002年
9 陈春林;机械与氧化化学法抛光金刚石膜研究[D];广东工业大学;2003年
10 韩荣耀;CVD金刚石膜钝头体飞行温度与压力的仿真研究[D];南京航空航天大学;2007年
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