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：     

等离子体CVD生长金刚石薄膜中衬底负偏压增强成核机制

 提出了近年来实验发现的在等离子体化学气相沉积（PCVD）金刚石薄膜中衬底负偏压增强成核效应的理论模型，给出了偏压增强成核效应与沉积参数诸如反应压强和碳源浓度等的关系，解释了在负偏压增大时，反应压强和碳源浓度的变化对成核增强强度的影响，并且讨论了阈值负偏压问题。本模型得到的理论结果与文献中的实验结果基本一致。     

p型半导体金刚石膜的磁阻效应

在p型硅(100)衬底上,采用衬底负偏压微波等离子体CVD方法进行了p型异质外延金刚石膜的生长.用O₂等离子体刻蚀技术将金刚石膜刻蚀成长条形,利用四探针法在0—5T的磁场范围内测量了样品的磁阻.实验结果表明,p型异质外延金刚石膜可以产生较大的磁阻.在Fuchs-Sondheimer(F-S)薄膜理论的基础上考虑晶格散射、杂质散射和表面散射,通过求解Boltzmann方程,利用并联电阻模型研究了p型异质外延金刚石膜的磁阻效应,给出了磁阻和金刚石膜厚度、迁移率、空穴密度及磁场的关系.讨论了表面散射和价带形变对p型异质外延金刚石膜磁阻的影响,初步解释了p型异质外延金刚石膜产生较大磁阻的原因 关键词： 金刚石膜 异质外延 磁阻效应 电导率     

CVD金刚石膜研究近期进展与应用

简要地总结了ＣＶＤ金刚石膜技术近期研究与开发情况，讨论了金刚石膜工具的热学应用、光学应用及电子学的现状，芨发展趋势，金刚石膜工具的应用是近期具有最大市场的应用。但随首在沉积技术和异质外延技术的进一步突破，金刚石膜光学和电子学应用将比工具应用具有更加光明的市场前景。     

异质外延生长钙钛矿结构氧化物薄膜

影响直接外延生长氧化物薄膜的因素有很多,最主要的是保证氧化物薄膜的正确成相和在单晶衬底上成核．直接外延生长时,衬底温度影响到薄膜的成相．衬底温度还影响薄膜的生长动力学,并因此影响薄膜的外延生长取向．由于薄膜是首先在衬底表面成核、成相并生长的,因此衬底材料晶格的影响是不容忽视的．衬底材料（或异质外延材料）与薄膜的相互作用是影响外延生长的最直接因素,而晶格常数失配会造成薄膜样品中存在应力并影响样品性质．利用脉冲激光淀积法,我们成功地外延生长了ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７超导薄膜、Ｓｒ０．５Ｂａ０．５ＴｉＯ３铁电介电薄膜、Ｌａ０．７Ｃａ０．３ＭｎＯ３铁磁巨磁电阻薄膜、Ｌａ０．５Ｓｒ０．５ＣｏＯ３导电薄膜等多种具有钙钛矿结构的氧化物功能薄膜．以这些钙钛矿结构氧化物薄膜的外延生长为例,本文讨论影响氧化物薄膜异质外延生长的因素     

晶格失配对异质外延超薄膜生长中成核特性的影响

利用动力学蒙特卡罗方法模拟了异质外延超薄膜生长中的成核过程.研究了薄膜与衬底的晶格失配对超薄膜生长中成核密度、平均核尺寸、标度关系及生长模式的影响.结果发现产生压（张）应变的晶格负（正）失配使生长过程更早（迟）从成核区进入过渡区，失配越大，这一效应越明显.在相同的沉积条件下，负失配导致超薄膜形成较低的成核密度与较大的平均核尺寸，而正失配则相反.成核密度满足标度关系Ns≈(F/D)χ，随着失配度从-0.04增加到0.02，标度系数χ从0.37逐渐减小到0.33，对应超薄膜生长过程从包含二聚体扩散模式转变到无 关键词： 薄膜生长 成核 晶格失配 蒙特卡罗模拟     

光-CVD技术的最新进展及其应用

采用光诱导激励化学反应气氛淀积成固态薄膜，是近些年来在国际上发展极为迅速的一种薄膜生长新技术．本文介绍了光－ＣＶＤ技术的基本原理及特性，以及用该技术淀积各种类型金属薄膜、半导体薄膜、绝缘性薄膜以及ш－ｖ族化合物半导体薄膜.介绍了光－ＣＶＤ技术在大规模集成电路、硅器件微加工过程中的重要应用，用光－ＣＶＤ技术在低到～２００℃温度下已成功地制备出～１００ｎｍ厚的薄层外延单晶硅膜．     

高成品率台阶结DC—SQUIDs磁强计

我们在ＳＴＯ台阶基片上，采用脉冲激光沉积（ＰＬＤ）和直流磁控溅射法制备出ＹＢＣＯ外延超导薄膜，采用普通的光刻技术得到ＤＣＳＱＵＩＤ图形．器件的ＩＶ曲线具有ＲＳＪ模型描述的上翘特征；三角波调制幅度峰峰值大于４μＶ，磁场灵敏度优于１ｐＴ／Ｈｚ（白噪声区）；９个不同基片上的样品磁通锁定的成品率达到６７％．     

射频、直流磁控溅射和多弧离子镀沉积类金刚石薄膜的拉曼光谱分析

用射频、直流磁控溅射和多弧离子镀制备一系列类金刚石(DLC)薄膜样品,并测量了样品的拉曼光谱.通过数据分析发现三种沉积方式中多弧离子镀沉积得到的薄膜含有更高的sp3含量.采用多弧离子镀设备,在不同的溅射负偏压下沉积了一系列的DLC薄膜样品,对样品进行拉曼光谱测试,通过对比分析发现随着沉积负偏压的提高,薄膜内sp3的含量不断提高.表明可以通过提高多弧离子镀的负偏压来提高DLC薄膜的质量.     

改建CVD系统制备金刚石薄膜

用一台常规的真空镀膜机改建为化学气相沉积（ＣＶＤ）系统,并用以制备了金刚石薄膜,讨论了用ＣＶＤ方法制备金刚石膜作了一个新的现代化物理学实验的优点。     

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.     

FTIR监测金刚石薄膜生长的研究

用电子回旋共振等离子体（ECR）系统, 在气压、衬底温度以及微波功率等外界条件不变的情况下,仅改变甲烷浓度制备金刚石薄膜,利用傅里叶红外吸收光谱仪（FTIR）对甲烷浓度为6％的ECR系 统进行实时监测,分析研究了不同沉积时间条件下,甲烷和氢气产生的等离子体对薄膜早期成核、生长过程以及衬底的影响,并结合Raman光谱X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）对金刚石薄膜进行 了分析。     

富勒烯作为过渡层生长金刚石薄膜研究

采用微波等离子体化学气相淀积法，以Ｃ６０膜过渡层，在光滑的单晶Ｓｉ衬底（１００）表面的研磨的石英衬底表面等光学衬底上，首次在无衬底负偏压条件下生长出多晶金刚石薄膜，通过扫描电镜观察到生长膜晶粒呈莱花状，生长表面为金刚石（１００）界面。     

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.     

负偏压热灯丝CVD金刚石膜核化和早期生长的研究

利用扫描电子显微镜、Raman谱和X射线光电子能谱，研究了Si衬底上热灯丝CVD金刚石膜的核化和早期生长.在-300V和100mA条件下预处理15min，镜面抛光的Si(100)表面上金刚石核密度超过了10⁹cm^-2，但是核的分布极不均匀且可分为三个区域：A区，边缘处以锥体为主；B区，位于边和中心之间过渡区是纳米金刚石；C区，中心处有SiC层.无偏压下生长4h后，A区形成许多大而弧立的金刚石颗粒，B区成为织构金刚石膜，而C区变为含有大量缺陷的连续金刚石膜.衬底负 关键词：     

Real-time monitoring of diamond nucleation and growth using field-enhanced thermionic emission current

Diamond nucleation and growth in the combustion-flame method were monitored in real time using thermionic emission current from the deposited diamond films. It was observed that the emission current evolved over three periods, the incubation, the fast increase, and the saturation periods. Ball-shaped diamond particles, faceted diamond crystals, and diamond films with well-faceted crystals were formed in the three periods. The current from a diamond-seeded substrate started to increase immediately without an incubation period, confirming that the current is from the diamond. Therefore, the current could be used for real-time monitoring of the diamond nucleation and growth.     

金刚石薄膜负偏压形核的边缘效应

 在微波等离子体化学气相沉积装置中，研究了金刚石薄膜在Si (100)面上的负偏压形核行为，结果表明，偏压大小对金刚石的形核均匀性有显著影响，而甲烷浓度主要影响形核时间，对金刚石的最大核密度影响不大。在硅片尺寸小于钼支撑架时，形核行为存在明显的边缘效应，即在偏压值低于-150 V时，硅片边缘金刚石核密度急剧降低，远低于硅片中央；在甲烷浓度比较低时，硅片边缘核密度要高于中间。研究表明，造成这种现象的主要原因是硅片下的钼支撑架发射电子所致，过量的原子H对金刚石的形核是不利的。     

Nucleation and initial growth of diamond by biased hot filament chemical vapour deposition

6 cm^-2 for non-scratched silicon. The maximum value of the nucleation density was over 10¹¹ cm^-2 on mirror-polished Si(100) at -300 V. The transportation process of the ion flux from the filament to the substrate is discussed in detail for biased substrates. The nucleation enhancement by the positive bias is believed to be a result of the increased impingement of the electrons emitted from the filament to the substrate surface. The studies have shown that electron emission from diamond plays a key role in negative-bias-enhanced nucleation by accelerating the dissociation of molecular hydrogen and hydrocarbon species into various free radicals and causing a plasma to be ignited near the substrate surface. The negative bias pretreatment is also a critical step in growing heteroepitaxial diamond films: the enlargement of the area of diamond clusters in contact with the substrate enhances the orientated growth of the films. Received: 18 October 1996/Accepted: 4 February 1997