金刚石薄膜的硫掺杂及动力学过程研究

【摘要】： 本工作采用辉光等离子体辅助化学气相沉积技术,在本征金刚石薄膜合成的基础上以p型硅为衬底,制备了掺硫n型金刚石薄膜;利用Langmuir单探针方法和光学发射谱技术对掺硫金刚石薄膜的生长环境进行了原位诊断;对所合成的薄膜样品,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、Raman散射及原子力显微镜(AFM)进行了表面形貌观察、晶体结构研究和薄膜成分分析;利用Hall效应判断薄膜样品的半导体类型,并对薄膜样品的电学特性进行了研究。主要结果包括:(1)在低温条件下合成了高品质的纳米本征金刚石薄膜,得出(CH_4+H_2)系统低温合成纳米金刚石薄膜最佳工作条件;(2)利用Langmuir单探针方法和光学发射谱技术对掺硫金刚石薄膜的生长环境进行原位诊断,采用Monte Carlo方法进行数值模拟,对低温合成硫掺杂n型金刚石薄膜的生长机理进行了讨论;(3)以(111)p型硅为衬底,制备了硫掺杂(100)n型金刚石薄膜,测量所制备的n-dia/p-Si薄膜异质结的I-V曲线后发现其具有P-N结效应。