CVD金刚石薄膜生长中的偏压增强成核效应

实现金刚石薄膜的异质外延是目前ＣＶＤ金刚石薄膜制研究的主要奋斗目标，而直流负偏压增强金刚石成核法被认为是达到这一目标的有效途径。文章简要评述了微波等离子体ＣＶＤ制备金刚石薄膜中的直流负偏压增强成核法，以及由此而发展的直流正偏压增强成核法和叠加交流成分的直流负偏压增强成核法，介绍了它们在异质外延金刚石薄膜中的应用。     

离子的轰击对Si衬底上金刚石核附着力的影响

利用扫描电子显微镜和原子力显微镜对负衬底偏压增强金刚石核化的过程进行了分析,从理论上探索了负衬底偏压作用下离子的轰击效应增强金刚石核在Si衬底上附着力的机理,给出了金刚石核与衬底的附着力和衬底负偏压之间的关系.     

离子的轰击对Si衬底上金刚石核附着力的影响

利用扫描电子显微镜和原子力显微镜对负衬底偏压增强金刚石核化的过程进行了分析,从理论上探索了负衬底偏压作用下离子的轰击效应增强金刚石核在Si衬底上附着力的机理,给出了金刚石核与衬底的附着力和衬底负偏压之间的关系.     

电子回旋共振-射频双等离子体沉积氧化硅薄膜过程中的射频偏压效应

本文利用六甲基乙硅氧烷(HMDSO)和氧气(O2)为反应气体,利用微波电子回旋共振-射频双等离子体化学气相沉积法沉积氧化硅薄膜,并利用发射光谱对等离子体特性进行原位诊断.研究表明,RF偏压对氧化硅薄膜沉积速率和薄膜中的化学键结构产生有意义的影响.小的直流自偏压会略微提高沉积速率;但随着直流自偏压的增加,离子轰击效应及刻蚀作用加强,薄膜的沉积速率下降.在13.56MHz和400kHz两个不同射频频率条件下所沉积的薄膜中,O和Si的比例基本相同,均超过2∶1;但400kHz射频偏压下薄膜中的碳成分比例比13.56MHz条件下的要高得多.这可以归因为高的射频偏压的应用不仅可增强离子轰击效应,而且与体等离子体相互作用,使高活性的氧原子增多;而低频偏压的作用主要是增强离子轰击效应.     

负偏压离子鞘及气体压强影响表面波放电过程的粒子模拟

由于表面电磁波沿着介质-等离子体分界面传播,而很难通过对传统的表面波等离子体(SWP)源施加负偏压实现金属材料溅射,因此限制了SWP源的使用范围.近期,一种基于负偏压离子鞘导波的SWP源克服了这个问题,且其加热机理是表面等离激元(SPP)的局域增强电场激励气体放电产生.但是该SWP源放电过程的影响因素并未研究清晰,导致其最佳放电条件没有获得.本文采用粒子(PIC)和蒙特卡罗碰撞(MCC)相结合的模拟方法,探讨了负偏压离子鞘及气体压强影响SWP电离发展过程的放电机理.模拟结果表明,负偏压和气体压强的大小影响了离子鞘的厚度、SPP的激励和波模的时空转化,从而表现出不同的放电形貌.进一步分析确定,在负偏压200 V左右和气体压强40 Pa附近,该SWP源的放电效果最佳.     

离子轰击控制准直碳纳米管生长的研究

用CH₄,H₂和NH₃作为反应气体，利用等离子体增强热丝化学汽相沉积制备出准直碳纳米管，并用扫描电子显微镜研究了不同负偏压对准直碳纳米管生长的影响. 结果表明，随着负偏压的增大，准直碳纳米管的平均直径减小、平均长度增大. 由于辉光放电的产生，在衬底表面附近形成阴极鞘层，并在阴极鞘层内形成大量的离子和在衬底表面附近形成很强的电场. 离子在电场的作用下对衬底表面的强烈轰击将对准直碳纳米管的生长产生影响. 结合有关理论，分析和讨论了离子的轰击对准 关键词： 准直碳纳米管 离子轰击 负偏压     

脉冲直流偏压增强的高质量立方氮化硼薄膜的合成

采用磁增强活性反应离子镀系统成功地合成了立方氮化硼薄膜.通过给基片施加脉冲直流偏压以代替传统的射频偏压,增强了立方氮化硼的成膜稳定性,研究了基片的直流脉冲偏压、等离子体放电电流、通入气体流量比(Ar/N₂)和基片温度沉积参数对立方氮化硼薄膜形成的影响规律.结果表明:随着基片负偏压和放电电流的增大,薄膜中立方氮化硼的纯度提高,当基片负偏压为155V,放电电流为15A时,可获得几乎单相的立方氮化硼薄膜.基片温度为500℃和Ar/N₂流量比为10时,最有利于立方氮化硼 关键词： 立方氮化硼 活性反应离子镀 脉冲偏压     

NBT导致的深亚微米PMOS器件退化与物理机理

研究了深亚微米PMOS器件在负偏压温度(negative bias temperature, NBT) 应力前后的电流电压特性随应力时间的退化，重点分析了NBT应力对PMOS器件阈值电压漂移的影响，通过实验证明了在栅氧化层和衬底界面附近的电化学反应和栅氧化层内与氢相关的元素的扩散，是PMOS器件中NBT效应产生的主要原因.指出NBT导致的PMOS器件退化依赖于反应机理和扩散机理两种机理的平衡. 关键词： 深亚微米PMOS器件 负偏压温度不稳定性 界面态 氧化层固定正电荷     

负偏压对磁控溅射Ti膜沉积速率和表面形貌的影响

 采用直流磁控溅射加负偏压的方法制备了Ti膜,研究了不同偏压条件对Ti膜沉积速率、密度、生长方式及表面形貌的影响。随着偏压逐渐增大,Ti膜沉积速率分三个阶段变化:0~ -40 V之间沉积速率基本不变; -40~ -80 V之间沉积速率迅速降低;超过-80 V后沉积速率随偏压的下降速度又放缓。Ti膜密度随偏压增加而增大,负偏压为-119.1 V时开始饱和并趋于块体Ti材密度。加负偏压能够抑制Ti膜的柱状生长方式;偏压可以改善Ti膜的表面形貌,对于40 W和100 W的溅射功率,负偏压分别在-100 V和-80 V左右时制备出表面光洁性能较佳的Ti膜。     

再结晶石墨对金刚石成核的影响

 本文结合实验现象，分析了在合成初期，碳源在溶剂-触媒金属中的分散，溶解及形成再结晶石墨的过程。并根据再结晶石墨与金刚石成核量的实验结果，初步定性地研究了膜生长法中，再结晶石墨对金刚石成核的影响。     

A KINETIC MODEL FOR THE INITIAL GROWTH OF DIAMOND FILMS

Based on a surface reaction mechanism for diamond deposition from the gas phase, a kinetic model is developed to describe diamond nucleation sites and the initial stage of diamond growth in chemical vapor deposition. The timein dependent solutions to the rate equations, which describe the steady-state growth of diamond films, is obtained analytically for the case of small ratio of car bon flux to atomic hydrogen flux. The time-dependent solutions obtained by nume rical methods for large ratio of carbon to atomic hydrogen flux describe the nucleation and initial gorwth stage of diamond films. This model suggests some general predictions for diamond nucleation and growth and can be used to explain several important experimental phenomena observed by others.     

织构金刚石薄膜的成核与生长

在加衬底偏压和不加衬底偏压两种情况下，用微波等离子体化学汽相沉积（MWCVD）技术在Ｓｉ（１００）衬底上合成了织构的金刚石薄膜使用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和取向Ｘ射线衍射技术证实了我们得到的样品是织构的金刚石薄膜观察了织构的金刚石薄膜的成核和生长过程，从理论上对金刚石薄膜异质外延的成核和生长机理进行了探讨 关键词：     

质量分离低能离子束沉积碳膜及离子轰击效应

用质量分离的低能离子束沉积技术得到了非晶碳薄膜,X射线衍射、Raman谱以及俄歇深度谱的线形表明,此种非晶碳膜中镶嵌着金刚石颗粒.碳离子的浅注入是该碳膜SP³形成的主要机理.从一个侧面说明了化学气相沉积法中偏压预处理增加金刚石成核的主要原因是因为离子轰击效应. 关键词： 非晶碳 离子轰击 质量分离低能离子束     

金刚石合成中的成核问题

本文基于溶剂-催化剂作用下金刚石合成中的胶体观点和结构转化模型,提出了作为金刚石结晶基元的双层椅子形网面组的相互聚结是金刚石成核的主要方式的观点。由实验得到金刚石成核数与温度的定性关系曲线以及金刚石成核与压力的关系,并据此讨论了所述成核理论对金刚石合成实践的指导作用。 关键词：     

Ni-Mn粉末触媒中固溶碳的作用效果和机理初探

 在国产DS6×800A型六面顶压机上，对比研究了含与不含固溶碳的Ni-Mn粉末触媒，采用直热式静压触媒法合成金刚石的差异。实验表明：Ni-Mn粉末触媒中固溶碳的存在，不仅可以提高金刚石的合成单产、细化金刚石晶粒，而且在同工艺条件下，能得到晶形完整度较高的金刚石单晶。     

用过剩压法生长金刚石过程石墨再结晶现象的研究

 描述了在过剩压驱动下金刚石晶种外延生过程中，大量伴生的石墨再结晶现象。再结晶石墨抑制了金刚石的自发成核；它们分布于合成腔触媒金属的低温区，结晶数量多，晶粒片状分层，尺寸大，但出现乱层晶体结构；同时产生一定数量的无定形碳。分析认为，这与长时间的低过剩压驱动，触媒金属内有足够的碳源供给，并具备在高温高压下石墨充分结晶但又达不到完全石墨化条件有关。还讨论了在低过剩压驱动下，促进金刚石晶体外延生长的碳源可能是活化的碳原子，而不是具有乱层结构特征的再结晶石墨。     

Nucleation of diamond on silicon wafers using C60 in the hot filament chemical vapour deposition system

Scanning electron microscopy and Raman shifts were used to study the process of diamond nucleation and growth using C60 in the hot filament chemical vapour deposition (HFCVD) system.The process of nucleation and growth of diamond films on silicon wafer using C60 as intermediate layer in HFCVD system is described.In order to increase the density of diamond nuclei on the wafers,it is not necessary to use negative bias.The UV-light pre-treatment is not beneficial for improving the diamond nucleation.The multi-layers of C60 molecules,but not a monolayer,can increase the density of diamond nuclei in the presence of H atoms.     

W过渡层结合界面对金刚石薄膜在WC-6%Co上的附着力的影响

 在微波等离子体化学气相沉积装置中,采用负偏压形核等方法,研究两种不同的W过渡层/基体结合界面对金刚石薄膜与WC-6%Co附着力的影响。采用氢等离子体脱碳、磁控溅射镀W、高偏压碳化等方法,在YG6衬底表面形成化学反应型界面,W膜在碳化时和基体WC连为一体,极大地增加了W膜与基体的附着力,明显优于直接镀钨、碳化形成的物理吸附界面。在高负偏压下碳化,能提高表面粗糙度,增加膜与基体机械钳合,而负偏压形核增加核密度,从而增加膜与基体的接触面积,结果极大地提高了金刚石薄膜的附着力。