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《西北大学》 2006年
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金刚石薄膜的生长及导热模型研究

孙晖  
【摘要】:金刚石薄膜具有许多优异的性能,如天然金刚石般的硬度和弹性模量、高的热导率、优良的光学特性、极好的化学稳定性、宽的禁带宽度、高的折射率、非常低的介电常数,已经在电子、光学、声学、精密机械、半导体等领域取得一定的应用成果,是一种具有广泛市场应用前景的新型功能材料,已成为国内外材料研究的热点。 本文采用直流等离子体辅助HFCVD法制备金刚石薄膜,研究了金刚石薄膜的成核及生长机理,并初步建立了金刚石薄膜的导热模型。 为了提高金刚石薄膜的质量,对镜面抛光Si表面进行了超声、研磨、引晶工艺,并对衬底表面预处理的作用给出了解释;在金刚石薄膜的生长阶段,详细讨论了衬底表面预处理、气体流量比、衬底温度、反应室压强、热丝与衬底间距离和生长时间等工艺参数对金刚石薄膜质量及薄膜生长速率的影响,并对金刚石薄膜的动力学生长行为进行了研究,探索性地总结出了适合本实验系统金刚石薄膜稳定生长的工艺条件,即直流辅助偏压100V、热丝温度2030℃、反应气体流量比CH_4/(H_2+CH_4)=2%,衬底温度850℃,反应室压强5.5×10~3Pa。 讨论了金刚石薄膜的导热模型,将其简化为一维稳态导热分布及其数值分析,初步建立数学模型,并编写了计算机模拟程序,同时分析了影响金刚石薄膜热导率的主要因素。
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN304.1

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