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。     

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：     

用表面生长CVD金刚石的石墨合成高压金刚石

 用热灯丝CVD方法在多晶石墨衬底表面制备CVD金刚石颗粒，并用这种石墨在高温高压条件下采用六面顶压机合成出高压金刚石。初步实验结果表明：采用其表面生长CVD金刚石颗粒的石墨合成高压金刚石，可以提高金刚石的转化率和降低合成压力。     

非金刚石衬底生长金刚石薄膜中过渡层存在的机理研究

 应用界面能量理论，研究了非金刚石衬底低压气相生长金刚石薄膜中的过渡层问题。提出了过渡层存在的理论机制，较好地解释了一些关于过渡层研究的实验现象。     

电子增强化学气相沉积法制备金刚石膜

 采用EACVD方法在Si衬底上制备出生长速率高的优质金刚石膜，其生长速率最大可达7 μm/h，成膜范围Φ40 mm，并对优质金刚石膜的生长特性进行了研究。     

纳米引晶法选择性生长金刚石薄膜

通过传统的光刻工艺和纳米引晶技术,在抛光的单晶Si衬底上形成带有 超细金刚石纳米粉的引晶图案,并利用该图案与抛光Si处金刚石成核密度的巨大差异,实现 金刚石薄膜的高选择比生长。该方法具有工艺简单、沉积效率高、选择比高、对底无任何损 伤等优点。同时,这种方法很容易在不同衬底上实现金刚石薄膜的大面积选择性生长。     

多晶金刚石薄膜硅空位色心形成机理及调控

金刚石硅空位色心在量子信息技术和生物标记领域有重要应用前景.本文对硅衬底上多晶金刚石生长过程中硅空位色心形成机理及调控方法进行研究.通过改变金刚石生长氛围中的氮气和氧气比例,实现了对硅空位色心发光强度的有效调控,所制备系列多晶金刚石样品的光致发光光谱显示,硅空位色心荧光峰与金刚石本征峰的比值最低为1.48,最高可达334.46,该比值与金刚石晶粒尺寸正相关.进一步用光致发光面扫描和拉曼面扫描分析样品可知,多晶金刚石中的硅应来自于硅衬底,在多晶金刚石生长过程中,衬底硅单质先扩散至金刚石晶粒处,随着金刚石晶粒生长,硅单质再扩散并入金刚石晶体结构中形成硅空位色心.不同样品硅空位发光强度的差异,是由于生长过程中氮气和氧气对金刚石硅空位色心的形成分别起到促进和抑制的作用.     

Mo衬底生长金刚石薄膜表面晶形研究

 用HFCVD方法在Mo衬底上进行了金刚石薄膜生长研究，观察到在不同的反应压强条件下，金刚石薄膜晶粒的三种形貌，并且讨论了反应条件对晶粒形貌的影响以及菜花状大晶粒的构成机理。     

热丝CVD生长金刚石薄膜研究

本文研究了热丝CVD方法生长金刚石薄膜过程中,衬底表面的损伤处理对金刚石薄膜光学性能的影响,以及膜中非本征杂质吸收对其红外光学特性的影响。     

电子助进化学气相沉积金刚石中发射光谱的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗方法，对源料气体为CH4/H2混合气的电子助进化学气相沉积（EACVD）中 的氢原子(H)、碳原子(C)以及CH基团的发射过程进行了模拟.研究了CH4浓度、反应室气压 和衬底偏压等工艺参数对发射光谱及成膜的影响.研究发现，CH基团可能是有利于金刚石薄 膜生长的活性基团，而碳原子不是；偏压的升高可提高电子平均温度及衬底表面附近氢原子 的相对浓度；通过氢原子谱线可测定电子平均温度并找到最佳成膜实验条件.该结果对EACVD 生长金刚石薄膜过程中实时监测电子平均温度，有效控制工艺条件，生长出高质量的金刚石 薄膜具有重要的意义. 关键词： 蒙特卡罗模拟 金刚石薄膜 发射光谱     

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.     

金属与金刚石薄膜接触的电学特性研究

用热丝辅助化学汽相沉积技术在Si衬底上合成了含少量受主型杂质的近于本征的金刚石薄膜，并研究了三种金属（Cu，Ag和Al）与它接触的电学特性，以及退火对接触特性的影响．结果表明Cu，Ag与金刚石薄膜接触的电学特性比较类似，而Al则明显不同；而且退火对它们的接触特性影响很大 关键词：     

高导热金刚石薄膜的研究

分析了影响金刚石膜热导率的主要因素，指出声子的散射是造成金刚石膜热导率降低的主要原因．采用光热偏转法实现了金刚石薄膜热导率的测试，测量误差小于5%，从减少杂质和晶界对导热声子的散射入手，研究了在不同的制备方法下碳源气体和金刚石膜内晶粒取向对其热导率的影响．结果表明在低碳源气体浓度下采用微波等离子体化学汽相沉积方法制备的具有较高程度（400）晶粒取向的金刚石薄膜具有高的热导率性质．优化的工艺条件制备出热导率为15.2W/（K·cm）左右的金刚石膜． 关键词：     

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     

超高压高温烧结中金刚石表面石墨化过程再研究

 通过3组模拟实验,考察了低压高温下金刚石表面石墨化条件和超高压高温条件下金刚石表面石墨化过程,发现在钴-碳共晶点以下、超高压高温烧结样品WC-Co基体附近区域金刚石表面已发生石墨化,XRD测试结果表明,超高压高温烧结过程中金刚石表面经历了石墨化初期、高峰期和抑制期三个阶段。     

天然金刚石形成透明硼皮金刚石的研究

 本文采用离子注入法，对天然金刚石表面进行少量渗硼，形成透明硼皮金刚石。经NP-1型X光电子能谱仪（XPS）表面测试，证明注入硼后的金刚石表面硼原子和碳原子形成了结合键。又经热失重分析（TGA）表明，用B₂O₃和硼作离子源进行注入，均能使金刚石的抗氧化温度得到提高，但用硼注入得到的“硼皮”金刚石抗氧化性更好些。用四种不同能量进行注硼时，都能使金刚石的抗氧化性得到几乎相同程度的提高，与注入的深度无关。     

D-D结合型金刚石聚晶的高压合成研究

 为了探索功能金刚石聚晶的高压合成，使其具有优异的透红外和散热性能，我们采取了提高合成压力、温度和尽量减少结合剂的办法进行试验。首先探索如何使合成的金刚石聚晶具有D-D型结合，然后尽量减少结合剂，以合成出高密度的D-D型金刚石聚晶。为了尽量减少结合剂含量，不用粉末混合法，而是分别采用7~14 μm和63~80 μm粒度的金刚石为原料，与纯Ni或Ni₇₀Mn₂₅Co₅合金为基底积层组装，通过高温高压下触媒金属向金刚石晶粒间渗透进行烧结生长。在6.3 GPa的压力和1 440~1 650 ℃的不同温度下分别保持3~40 min。所得到的金刚石聚晶在触媒金属渗透得充分的区域形成了D-D结合型结构，而没有发现碳化物生成及金刚石表面石墨化等现象。     

低压气相生长金刚石薄膜系统中衬底表面凹缺陷成核机制研究

 提出了金刚石在衬底表面凹缺陷内成核的理论，指出凹缺陷尺度对于金刚石成核有着决定性作用，合适的凹缺陷将使成核率达到最大。并且讨论了该理论对于试图通过控制衬底表面缺陷来控制金刚石成核密度等人工微结构设计研究的意义。