本文關(guān)鍵詞： 氮氣 微波等離子體 化學(xué)氣相沉積 納米金剛石薄膜 超納米金剛石薄膜　出處：《武漢工程大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：CVD金剛石薄膜的優(yōu)異性能使得其在眾多領(lǐng)域都受到極大重視,國內(nèi)外研究學(xué)者對金剛石薄膜的制備方法也進(jìn)行大量研究。在眾多制備金剛石薄膜的方法中,微波等離子體化學(xué)氣相沉積(MPCVD)法公認(rèn)為是制備高質(zhì)量、高純度金剛石薄膜的首選方法。大量前期調(diào)研表明,N_2在生長金剛石薄膜時能夠改變金剛石薄膜的結(jié)構(gòu)和特性,因此本研究采用韓國Woosinent公司的R2.0-MPCVD設(shè)備研究了氮等離子體對金剛石薄膜的影響,主要工作如下:1.探討了預(yù)處理方式和形核溫度對形核的影響。表面研磨法是目前最常用的預(yù)處理方法,通過該方法處理的Si片上會留下細(xì)微均勻的劃痕,形成高能形核點,能夠提高金剛石在此處的形核密度,并且殘留的納米級金剛石粉末可以作為形核的籽晶;與此同時,將形核溫度控制在800~900℃,能提高形核密度、控制石墨相含量。2.系統(tǒng)地研究了低濃度N_2對金剛石薄膜的影響。SEM,Raman,XRD等表征手段的結(jié)果表明:隨著N_2濃度的增加薄膜中金剛石的晶粒尺寸反而逐漸降低;2%的N_2有利于(100)晶面的顯露;當(dāng)N_2濃度為6%時,金剛石相和石墨相的生長都存在受阻現(xiàn)象,甚至不能連續(xù)生長成膜。3.開展了高濃度N_2對金剛石薄膜的影響研究。結(jié)果表明,高濃度N_2能進(jìn)一步細(xì)化金剛石晶粒,甚至在N_2濃度為90%時出現(xiàn)了超納米金剛石薄膜,但是金剛石的晶粒尺寸與N_2濃度并不是呈線性關(guān)系,表現(xiàn)出先減小后增大的規(guī)律,在N_2濃度為90%時金剛石的晶粒尺寸最小,僅為10nm。4.研究了高濃度N_2對金剛石薄膜電學(xué)性能的影響。實驗結(jié)果顯示,高濃度N_2可以影響金剛石薄膜的阻抗,隨著濃度增加,薄膜的阻抗先減小后增大,當(dāng)N_2濃度為85%時,薄膜的阻抗降到最低。本論文通過研究了低濃度和高濃度N_2對金剛石薄膜的影響,可以得出以下結(jié)論:N_2濃度逐漸增加時,薄膜中金剛石的晶粒尺寸整體呈現(xiàn)出減小的趨勢;在低濃度N_2情況下,金剛石晶粒尺寸在幾十納米時,在SEM照片中可以辨別晶面取向,主要以(111)面和(400)面混雜為主,僅在N_2濃度為2%時,大部分金剛石晶面為(400)面;在高濃度N_2情況下,金剛石的晶粒結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,從顆粒狀變?yōu)獒樇鉅?最后變?yōu)椤安嘶ā睜?并且高濃度N_2下沉積的金剛石薄膜的阻抗會出現(xiàn)明顯下降,在N_2濃度為85%時,阻抗降至最低。
[Abstract]:The excellent properties of CVD diamond films make them receive great attention in many fields, and many researchers at home and abroad have also done a lot of research on the preparation methods of diamond films. Microwave plasma chemical vapor deposition (MPCVD) method is recognized as the preferred method for the preparation of high quality and high purity diamond films. Therefore, the effect of nitrogen plasma on diamond films was studied by R2.0-MPCVD equipment of Woosinent Company in Korea. The main work is as follows: 1. The effects of pretreatment method and nucleation temperature on nucleation are discussed. Surface grinding method is the most commonly used pretreatment method at present. The silicon wafer treated by this method will leave fine and uniform scratches and form high energy nucleation points. The nucleation density of diamond can be increased, and the residual nanocrystalline diamond powder can be used as a seed for nucleation. At the same time, the nucleation temperature can be controlled at 800 ~ 900 鈩，

本文編號：1525597