本文關(guān)鍵詞：線形微波等離子體源及其在CVD金剛石中的應(yīng)用　出處：《武漢工程大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：本文概括和比較了各類線形等離子體源的特點(diǎn)及應(yīng)用,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一種新型的線形同軸耦合微波等離子體源并用于沉積金剛石薄膜。本研究課題主要是針對(duì)長(zhǎng)桿狀基底材料的幾何特征,設(shè)計(jì)與之匹配的新型線形同軸耦合微波等離子體源。以現(xiàn)在普遍使用的石英管式線形同軸耦合微波等離子體源為基礎(chǔ),通過重新設(shè)計(jì)天線與腔體的結(jié)構(gòu),去除了原裝置中的石英管。并且在研究過程中對(duì)已經(jīng)成型但是還不穩(wěn)定的此裝置進(jìn)行了大量的改進(jìn),使其能在較高氣壓下得到長(zhǎng)度為20cm的穩(wěn)定均勻的線形微波等離子體源。利用改進(jìn)后的線形微波等離子體CVD裝置進(jìn)行了長(zhǎng)桿狀氧化鈹夾持桿表面沉積金剛石薄膜的研究,研究結(jié)果表明:對(duì)未經(jīng)前期預(yù)處理的氧化鈹表面進(jìn)行金剛石薄膜沉積,由于氧化鈹表面不同區(qū)域晶粒取向不同,缺陷密度不均勻,導(dǎo)致形核不均勻,進(jìn)而生長(zhǎng)后形核密度高的地方金剛石薄膜發(fā)生了脫落,而形核密度低的地方還沒有形成連續(xù)薄膜;而經(jīng)金剛石粉拋光后的氧化鈹表面由于表面光滑平整,缺陷少,形核時(shí)所需的形核功高,故而形核密度低,生長(zhǎng)后未能形成連續(xù)的金剛石薄膜;采用砂紙和金剛石粉研磨過后的氧化鈹表面形貌一致,表面缺陷多且分布均勻,形核時(shí)所需的形核功低,形核后形核密度高且均勻,生長(zhǎng)后能形成連續(xù)金剛石膜,其晶粒呈菜花狀球形顆粒。綜合運(yùn)用SEM和Raman對(duì)氧化鈹夾持桿表面沉積的金剛石薄膜進(jìn)行了表征。根據(jù)表征結(jié)果,分析了球形金剛石顆粒的成分組成,及其生長(zhǎng)過程,得出菜花狀球形金剛石薄膜主要是由非晶碳和納米級(jí)的小金剛石顆粒組成。其生長(zhǎng)成膜過程主要是以原始晶核為中心,向四周以二次形核生長(zhǎng)方式生長(zhǎng)。分析形成菜花狀球形金剛石顆粒的原因是由于甲烷濃度過高,碳?xì)浠鶊F(tuán)在生長(zhǎng)面上堆積形成二次形核,二次形核不斷發(fā)生,抑制了原有晶核的長(zhǎng)大,故而形成了由納米小金剛石顆粒組成的較大球形金剛石顆粒。而降低甲烷濃度能有效抑制二次形核的發(fā)生,并且使晶型生長(zhǎng)完整。
[Abstract]:In this paper, the characteristics and applications of various linear plasma sources are summarized and compared. A novel linear coaxial coupled microwave plasma source was designed and used to deposit diamond thin films. This research is mainly focused on the geometric characteristics of long rod substrates. A new type of linear coaxial coupled microwave plasma source is designed. Based on the quartz tube coaxial coupled microwave plasma source, the structure of antenna and cavity is redesigned. The quartz tube is removed from the original device and a large number of improvements have been made to the device which has been formed but not stable in the course of the research. A stable and uniform linear microwave plasma source of 20 cm in length was obtained at high pressure. Gold deposition on the surface of long rod type beryllium oxide gripping rod was carried out by using an improved linear microwave plasma CVD device. Study on the mandlite film. The results show that the diamond film is deposited on the surface of beryllium oxide without pre-treatment. The nucleation is not uniform due to the different orientation of grain and the uneven density of defects on the surface of beryllium oxide. After growth, the diamond films with high nucleation density have shedding, while the continuous films have not been formed where the nucleation density is low. However, the surface of beryllium oxide after diamond powder polishing is smooth and smooth, with less defects, high nucleation work and low nucleation density, so the continuous diamond film can not be formed after growth. The surface morphology of beryllium oxide after grinding with sand paper and diamond powder is the same, the surface defects are many and uniform, the nucleation work is low and the nucleation density is high and uniform. The diamond films deposited on the surface of beryllium oxide were characterized by SEM and Raman. The composition and growth process of spherical diamond particles were analyzed. It is concluded that the growth process of cauliflower spherical diamond films is mainly composed of amorphous carbon and nanocrystalline small diamond particles. The reason for the formation of cauliflower spherical diamond particles is that the hydrocarbon group accumulates on the growth surface and the secondary nucleation occurs continuously due to the high concentration of methane. By inhibiting the growth of the original crystal nucleus, a large spherical diamond particle composed of nanocrystalline diamond particles was formed, while the reduction of methane concentration could effectively inhibit the occurrence of secondary nucleation and make the crystal growth complete.
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ163;TB383.2

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本文編號(hào)：1377882