本文選題：納米金剛石薄膜 + 磷離子注入��； 參考：《浙江工業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：CVD金剛石薄膜是集優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、化學(xué)和光學(xué)性能于一體的材料,在各個(gè)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。磷離子注入納米金剛石薄膜(NCD)的摻雜濃度、表面形貌、金剛石相含量和襯底的選擇等對(duì)其電學(xué)性能有較大影響,對(duì)于制備高質(zhì)量n型納米金剛石薄膜十分關(guān)鍵。本文針對(duì)真空預(yù)退火、襯底和薄膜表面態(tài)這三個(gè)問(wèn)題,對(duì)其開(kāi)展了研究,獲得的結(jié)果如下： (1)研究了真空預(yù)退火對(duì)磷摻雜納米金剛石薄膜微結(jié)構(gòu)與電學(xué)性能的影響。首先對(duì)本征納米金剛石薄膜進(jìn)行900℃的預(yù)退火處理,薄膜電阻率顯著下降,Hall遷移率增加；當(dāng)在預(yù)退火樣品中注入磷離子后,薄膜電阻率進(jìn)一步下降,Hall遷移率進(jìn)一步增加。隨著預(yù)退火溫度的升高,薄膜中的非晶石墨相的有序化程度提高,氫的解析附作用增大,TPA發(fā)生解吸附。1000℃預(yù)退火下增加退火時(shí)間對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)影響較小。XPS結(jié)果表明,預(yù)退火樣品表面更容易被氧化,隨著預(yù)退火從900℃增加到1000℃后,樣品中的C-O鍵和C=O鍵的總含量升高,sp2含量減少,這說(shuō)明薄膜內(nèi)首先被氧化的是sp2C-C的懸鍵。這導(dǎo)致sp3的相對(duì)含量增加,薄膜內(nèi)的金剛石相含量增加,電阻率減小。 (2)研究了石英和硅片這兩種不同襯底對(duì)磷摻雜納米金剛石薄膜微結(jié)構(gòu)與電學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,硅襯底上沉積的薄膜中含有較多的金剛石相,并且不容易被氧化。石英襯底樣品的電阻率比硅襯底樣品高4個(gè)數(shù)量級(jí),兩種襯底上制備的磷離子注入納米金剛石薄膜樣品都呈n型電導(dǎo)。石英襯底上沉積的金剛石薄膜中sp2碳含量較高,造成石英襯底樣品的載流子遷移率較高。 (3)研究了不同表面態(tài)對(duì)磷離子注入納米金剛石薄膜的微結(jié)構(gòu)和電學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,較長(zhǎng)時(shí)間沉積的薄膜具有更完整的金剛石晶體結(jié)構(gòu),900℃退火后薄膜晶格結(jié)構(gòu)更趨完整,金剛石相含量增加。生長(zhǎng)時(shí)間較短的樣品(A樣品)比生長(zhǎng)時(shí)間較長(zhǎng)的樣品(D樣品)更容易氧化,它的表面含氧量較高,退火后表面含氧量繼續(xù)增加。A樣品的電阻率較大,Hall遷移率較大；D樣品的電阻率較小,Hall遷移率很低。XPS結(jié)果表明,A樣品的C1s譜圖中存在288.7eV處的π-π*鍵,而D樣品的C1s譜圖中則未發(fā)現(xiàn)π-π*鍵；結(jié)果表明π-π*鍵有利于提高薄膜的遷移率。
[Abstract]:CVD diamond film is a kind of material with excellent mechanical, thermal, electrical, chemical and optical properties.The doping concentration, surface morphology, diamond phase content and substrate selection of phosphorus ion implanted nanocrystalline diamond films have great influence on their electrical properties, which is very important for the preparation of high quality n-type nanocrystalline diamond films.In this paper, vacuum pre-annealing, substrate and surface state of thin films are studied. The results are as follows:The effect of vacuum preannealing on the microstructure and electrical properties of phosphorus doped nanocrystalline diamond films was investigated.At first, the resistivity of intrinsic nanocrystalline diamond films was preannealed at 900 鈩，

本文編號(hào)：1734502