HFCVD法沉积金刚石薄膜中热丝优化方法

本文探讨了在HFCVD(hot filament chemical vapor deposition)沉积金刚石薄膜中热丝数量、位置等几何参数对温度场和辐射场的影响.利用系统热传递模型和计算机辅助的数值解方法得到了该方法沉积大面积金刚石薄膜中衬底表面温度分布和热辐射能量密度分布.发现金刚石薄膜的均匀性受热辐射能量密度分布影响较大.进一步给出了沉积面积为100mm×100mm的金刚石薄膜的最佳参数.     

几种新型超硬薄膜的研究进展

超硬材料主要由Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ族共价键化合物（碳化物,氮化物）和单质（金刚石）组成,硬度高于40GPa,有单晶,多晶,非晶等多种,除金刚石外,这些材料都是人工合成的,没有天然对应物,除超硬性质以外,这些材料大都具有宽带隙,高温稳定性,化学惰性等优良的物理化学性质,新型超硬薄膜材料研究从金刚石开始,目前主要的研究对象有金刚石,类金刚石碳（DLC）,立方氮化硼（cBN),氮化碳（C3N4,CNx),硼碳氮（BCN）等,是近二十年来材料研究的热门方向之一,文章结合作者近年来的工作,介绍这几种超硬薄膜的研究进展和展望。     

衬底材料对制备立方氮化硼薄膜的影响

较系统地研究了不同衬底材料对制备氮化硼薄膜的影响。用热丝增强射频等离子体CVD法,以NH3,B2H6和H2为反应气体,在Si,Ni,Co和不锈钢等衬底材料上,成功生长出高质量的立方氮化硼薄膜,还用13.56MHz的射频溅射系统将c-BN薄膜沉积在Si衬底上,靶材为h-BN(纯度为99.99％）,溅射气体为氩气和氮气的混合气体,所得到的氮化硼薄膜中立方相含量高于90%,用X射线衍射谱和傅里叶变换红谱对样品进行了分析表明,衬底材料与c-BN的晶格匹配情况,对于CVD生长立方氮化硼薄膜影响很大,而对溅射生长立方氮化硼薄膜影响不大。     

Preparation of hydrogenated microcrystalline silicon films with hot-wire-assisted MWECR-CVD system

Intrinsic hydrogenated microcrystalline silicon (\muc-Si:H) films have been prepared by hot-wire-assisted microwave electron-cyclotron-resonance chemical vapour deposition (HW-MWECR-CVD) under different deposition conditions. Fourier-transform infrared spectra and Raman spectra were measured. Optical band gap was determined by Tauc plots, and experiments of photo-induced degradation were performed. It was observed that hydrogen dilution plays a more essential role than substrate temperature in microcrystalline transformation at low temperatures. Crystalline volume fraction and mean grain size in the films increase with the dilution ratio (R=H₂/(H₂+SiH₄)). With the rise of crystallinity in the films, the optical band gap tends to become narrower while the hydrogen content and photo-induced degradation decrease dramatically. The samples, were identified as \mu c-Si:H films, by calculating the optical band gap. It is considered that hydrogen dilution has an effect on reducing the crystallization activation energy of the material, which promotes the heterogeneous solid-state phase transition characterized by the Johnson--Mehl--Avrami (JMA) equation. The films with the needed structure can be prepared by balancing deposition and crystallization through controlling process parameters.     

外源稀土Ce3+对紫背浮萍光合作用和水体富营养化的影响

随着稀土的大量开采、冶炼和应用,导致稀土元素正逐渐由岩石圈向水圈和生物圈转移,由此对水环境很可能造成类同重金属的环境负面效应。基于适量稀土对植物生长的促进作用,以四川境内较为常见且易引起水体富营养化的紫背浮萍为研究对象,运用室内受控实验,观测不同浓度稀土Ce3+对紫背浮萍光合作用的影响,并对紫背浮萍鲜重以及培养液进行了15 d的监测。结果表明较低浓度Ce3+(0.30,0.60 mg.L-1)能提高紫背浮萍叶绿素a的含量和碳酸酐酶活性,促进植物的光合作用,其鲜重均高于空白样(P<0.05),并随着时间推移,培养液中DO含量逐渐下降,COD含量则显示出上升趋势;而较高浓度Ce3+(1.50,3.00 mg.L-1)条件下,紫背浮萍叶绿素a和碳酸酐酶活性明显降低,鲜重低于空白样,光合作用下降,植物生长受到抑制。研究结果可知,水域中适量浓度Ce3+(0～0.60 mg.L-1)可提高水生植物光合作用,加快新陈代谢,进而使水质恶化,促进水体富营养化的发生。     

CVD法沉积金刚石薄膜中成核与生长的势垒研究

探明成核与生长的机理对于沉积高质量金刚石薄膜是十分重要的.本文采用PM3方法,计算了化学汽相沉积金刚石薄膜成核与生长阶段反应势垒.研究了对于不同反应气体(甲烷和乙炔)脱氢和增加沉积基团势垒的差异.结果说明,无论是成核阶段,还是生长阶段,脱氢势垒都小于加生长基团的势垒.然而,增加乙炔基的势垒大于增加甲基的势垒,这可能是因为乙炔分子必须打开C≡C键才能沉积到衬底表面.