现代热力学的完整分类系统--非平衡非耗散热力学新领域

在同一体系中同时有多个不可逆过程时，不可逆过程之间会有相互影响，原来的非自发过程有可能在其他自发过程的影响下得以进行，这种现象就称为热力学耦合或反应耦合，长期以来，经典热力学把热力学第二定律的等式作为平衡体系的充分必要条件，其中隐含了一个前提性的假定，即经典热力学的对象只限于非耦合的体系，摈弃这一隐含的前提性假定以后，热力学自身就发展成为一个现代热力学的完整学术体系，适用于任何宏观体系（包括极其复杂的生命体系），现代热力学的完整学术体系中包含了一个崭新的非平衡非耗散热力学新领域，由于该领域属于热力学第二定律的等式部分，因此可以定量计算，并得到一系列理论计算的非平衡相图，与文献上报道的激尖低压金刚石合成等的大量实验数据相符。     

非平衡定态相图新概念及其应用——激活低压金刚石气相生长热力学

在激活的低压条件下，金刚石气相稳定生长的同时石墨会被腐蚀．这是近二三十年来国际上的一个热力学难题，甚至被认为是“热力学的悖论”．用非平衡热力学耦合理论可以给予很好的解释，并推导出非平衡定态相图的全新概念．在新型相图中金刚石在低压下是稳定相，而石墨被激活成为亚稳相．理论计算与文献报道的大量实验数据定量化地相符     

反应耦合现象和现代热力学分类系统

现代热力学的一个重要推论———反应耦合现象 ,长期来没有得到很好的论证 ,还引发了长期的争论 ,严重地阻碍着热力学在现代科学中的应用和热力学自身的发展。本文以激活低压金刚石气相生长为例 ,为反应耦合现象提供了定量化的证明 ,相应地建立了包含非平衡相图新领域的现代热力学完整分类系统     

氯参与的化学气相淀积金刚石的热力学分析

用非平衡热力学耦合模型研究了金刚石在CHCl体系中的生长,计算所得CHCl体系的金刚石生长的相图与大量实验结果符合良好.通过热力学分析讨论了氯的添加对提高金刚石薄膜生长速率及其质量的影响以及降低淀积温度的作用.     

低压化学蒸汽淀积(LPCVD)的三维计算机模拟通式

在反应管中轴向和径向分别引入片间和片内的反应气体分子的转化率η和η(ρ,±l)以及反应气体的迁移分流因子ξ,提出了LPCVD的三维计算机模拟通式,可以同时模拟计算各种LPCVD薄膜技术中的片间和片内均匀性。计算结果同实验结果符合较好。对实际反应过程中出现的气流绕流和Bernoulli效应以及反应物分子的吸附和反应副产物分子的脱附等对算式的影响作了讨论并提出相应的修正措施。三维LPCVD计算机模拟通式的最大优点是:表达式简单,具有普遍性,不受化学反应级数的限制;计算过程中运算速度快,所占计算机内存空间小;等等。因此,三维LPCVD计算机模拟通式的提出将有利于实现LPCVD薄膜工艺的微型计算机控制。     

LPCVD淀积速率分布的解析表达式

通过引入轴向反应源转化率η(x)和径向反应源转化率η_f(ρ),分别导得了淀积速率在卧式反应器中沿轴向及径向分布的解析表达式.从中可以清楚地看出反应器几何参数以及工艺参数对淀积速率分布的影响.将其用于对多晶硅淀积的模拟,与实验结果相符很好.     

低压化学蒸汽淀积(LPCVD)的计算机模拟

本文对热壁低压化学蒸汽淀积技术进行了计算机模拟计算.利用硅烷热分解可以制取均匀性良好的多晶硅膜.如假定气流中反应物径向浓度梯度为零.并引入硅烷转化率参数,就可以直接推导出淀积速率分布的理论计算式.计算结果与实验基本相符.通过电子计算机的一系列计算,从理论上得出了一些指导性的结论.     

添加氧影响下低压金刚石生长的条件

采用非平衡热力学耦合模型研究金刚石在CO-H₂、CO-O₂-H₂体系中的生长情况,计算不同氧含量下的金刚石生长相图,固定氧氢比考察压力变化对金刚石生长区的影响,讨论了不同氧氢含量对金刚石生长区的影响。与经典的平衡热力学理论计算所得的相图不同,本文的相图均有金刚石生长区,可以很好地解释低压下金刚石在气相中的生长,还可以用于指导低压金刚石生长的实验研究。     

ANALYSIS OF THE X-RAY PHOTOELECTRON SPECTRA OF a-SiOCF FILMS PREPARED BY PLASMA-ENHANCED CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION

The preparation of a-SiOCF films from Si(OC₂H₅)₄, C₄F₈ and/or Ar using the plasma-enhanced chemical vapour deposition method is reported. The chemical bonding structures of the films are analysed by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In the case of the films deposited from the mixture with and without Ar, the configurations of F-Si-O-Si, Si-OH, Si-O-Si, C-CF and C-F are contained. However, there is also the C-C configuration in the film prepared from the mixture with Ar. Moreover, it is found that the photoelectron peaks of Si 2p, O 1s and F 1s for the film deposited from the feeding gas with Ar show the same shift of about 1eV toward high binding energy in comparison with those for the film prepared from the feeding gas without Ar. No evidence reveals the presence of an Si-C bond in the films.     

低介电常数含氟氧化硅薄膜的红外光谱分析

用等离子体化学气相淀积 (PECVD)制备了含氟氧化硅薄膜 (Si OF薄膜 )。通过傅里叶变换红外光谱 (FTIR)分析 ,研究了氟掺入后薄膜结构的变化 ,并进一步讨论了氟对薄膜介电常数及吸水性的影响。研究表明氟掺入后改变了 Si- O键上的电荷分布 ,降低了薄膜中 Si- O键的极性 ,导致 Si- O键伸缩振动吸收峰发生蓝移。同时氟的掺入抑制了强极性 Si- OH键的形成。这些变化有利于薄膜中离子极化和偶极子转向极化的降低 ,因而使薄膜介电常数减小。对 Si- F吸收峰的高斯拟合表明 ,在氟含量较高时 ,薄膜中掺入的氟一部分会以 Si F2 结构存在。由于 Si F2 结构稳定性较差 ,易与水汽发生作用 ,因而高氟掺杂的 Si OF薄膜易吸水 ,并使薄膜性能变差