国家自然科学基金(11175137)
- 作品数：48 被引量：84H指数：5
- 相关作者：汪建华翁俊熊礼威刘繁孙祁更多>>
- 相关机构：武汉工程大学中国科学院等离子体物理研究所湖北省等离子体化学与新材料重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金湖北省教育厅科学技术研究项目更多>>
- 相关领域：理学化学工程一般工业技术金属学及工艺更多>>
- 星形微波等离子体化学气相沉积装置上类金刚石薄膜的制备
- 2013年
- 以甲烷、氢气和氧气为反应气体,分别在镜面抛光的单晶硅片和石英玻璃基片上制备了类金刚石薄膜,并用扫描电子显微镜、激光拉曼光谱和傅立叶红外透射光谱仪等测试方法对薄膜的表面形貌、质量和光学性能进行了表征;通过对类金刚石(DLC)薄膜制备过程中碳源浓度、基片温度等参数的研究,掌握了工艺参数对薄膜性能的影响规律,并在此基础上成功地对薄膜的沉积工艺进行了优化.结果表明,当反应气体中的流量配比为甲烷∶氢气∶氧气=10∶100∶1,腔体压力和基片温度分别为0.5kPa和400℃,制备出的DLC薄膜表面光滑平整,薄膜中的纳米金刚石特征峰明显,在石英玻璃上沉积的DLC薄膜在3 000～4 000cm-1波数区间透光率超过80%,达到了光学应用要求.
- 熊礼威崔晓慧汪建华翁俊龚国华张林
- 关键词：类金刚石薄膜石英玻璃
- 硼源浓度对纳米金刚石薄膜掺硼的影响被引量：4
- 2014年
- 目的研究纳米金刚石薄膜生长掺硼的内在机理,实现对该过程的精确控制。方法采用微波等离子体化学气相沉积法,以氢气稀释的乙硼烷为硼源,进行纳米金刚石薄膜的生长过程掺硼实验,研究硼源浓度对掺硼纳米金刚石薄膜晶粒尺寸、表面粗糙度、表面电阻和表面硼原子浓度的影响。结果随着硼源浓度的增加,纳米金刚石薄膜的表面粗糙度和晶粒尺寸增大,表面电阻则先下降,而后趋于平衡。结论纳米金刚石薄膜掺硼后,表面电导性能可获得改善,表面粗糙度和晶粒尺寸则会增大。在700℃条件下掺硼15 min,最佳的硼源浓度(以硼烷占总气体流量的百分比计)为0.02%。
- 熊礼威崔晓慧汪建华龚国华邹伟
- 关键词：纳米金刚石薄膜掺硼化学气相沉积
- 氮氧混合气体对沉积金刚石膜的影响
- 2015年
- 通过对微波等离子体化学气相沉积装置中沉积的金刚石薄膜形貌与质量的检测研究了向甲烷/氢气等离子体中同时添加氮气/氧气对薄膜沉积的影响,获得了包括微米级和纳米级的多种薄膜;采用扫描电子显微镜、拉曼光谱以及X射线扫描对薄膜进行了表征,结果表明:只引入少量氧气后生成了<111>取向的较大粒度金刚石薄膜,而只引入少量氮气时生成了<110>取向的纳米级金刚石薄膜;当引入总量一定的氮氧混合气体时,根据氮气与氧气的引入量,所获得的薄膜从微米级多晶金刚石膜延伸至纳米级金刚石薄膜,其晶面组成从混合<111>与<110>取向过渡到<100>取向再过渡到<110>取向,氧气浓度较高时样品表现为大粒度成膜,随氮气浓度增加晶粒迅速减小,氮气浓度较高时所得样品则是标准的纳米膜;氮气和氧气的引入明显地影响着薄膜的不同粒径、不同微观结构和形貌的改变,表明通过调整气体引入量可以指向性获得具有特定微观结构的薄膜.
- 徐政汪建华翁俊
- 关键词：金刚石膜
- 惰性气体对HFCVD沉积金刚石气相基团的影响被引量：3
- 2015年
- 发射光谱法是对等离子进行在线诊断的常用方法。在丙酮/H_2、丙酮/H_2/He和丙酮/H_2/Ar三种体系中,对热丝化学气相沉积金刚石薄膜过程中的等离子体进行了在线测量。研究了不同体积分数的惰性气体对等离子体中各活性基团强度的影响,以及CH,Hβ与C_2的相对强度的比值、电子温度的大小随惰性气体体积分数的变化关系。结果表明,各基团的强度随着惰性气体体积分数的增加呈现上升趋势,且加入同体积分数的氩气比加入氦气的影响更大;CH,Hβ与C_2的相对强度比值、电子温度随着惰性气体体积分数的增加而呈现下降趋势,且在丙酮/H_2/Ar体系中要比丙酮/H_2/He体系中小。
- 范咏志王传新易成代凯马志斌王升高吴超
- 关键词：热丝化学气相沉积惰性气体发射光谱金刚石薄膜
- 基片温度对纳米金刚石薄膜掺硼的影响被引量：1
- 2014年
- 采用微波等离子体化学气相沉积法,以氢气稀释的乙硼烷为硼源进行了纳米金刚石(NCD)薄膜的生长过程掺硼,研究了基片温度对掺硼NCD薄膜晶粒尺寸、表面粗糙度、表面电阻和硼原子浓度的影响.利用扫描电子显微镜和原子力显微镜观察NCD薄膜的表面形貌,并通过Imager软件对原子力显微镜数据进行分析获得薄膜的表面粗糙度及平均晶粒尺寸信息;采用四探针测量掺硼NCD薄膜的表面方块电阻,利用二次离子质谱仪对掺杂后NCD薄膜表面区域的硼原子浓度进行测量.实验结果表明,较高的基片温度有利于提高薄膜的导电能力,但随着基片温度的提高,NCD薄膜的平均晶粒尺寸和表面粗糙度逐渐增大;此外,当反应气体中的乙硼烷浓度一定时,掺杂后NCD薄膜的表面硼原子浓度随基片温度升高存在一个饱和值.在所选乙硼烷浓度为0.01%的条件下,基片温度在700℃左右可以在保证薄膜表面电性能的基础上保持较好的表面形貌.
- 熊礼威崔晓慧汪建华龚国华邹伟
- 关键词：纳米金刚石薄膜掺硼化学气相沉积
- 金刚石基微机电系统制备方法的研究进展
- 2018年
- 金刚石由于其独特的物理、化学和电学性质,以及以薄膜形式生长的可行性,是制造可靠、长寿命,微机电/纳米机电系统(MEMS/NEMS)材料的理想选择。近年来化学气相沉积金刚石薄膜生长的进展促进了金刚石在微机电系统的应用,实现了基于金刚石的MEMS和NEMS开发的新时代。但是由于其难以精确加工,目前仍未能大规模应用。本文对当前金刚石基MEMS的研究进展进行了阐述,主要探讨了当前主要应用的金刚石基MEMS系统的加工方法,并进行了进一步的展望。
- 鲁云祥满卫东罗红泰陈梦唤陈培钦
- 关键词：金刚石微机电系统激光加工等离子体刻蚀
- 辅助气体对分阶段制备金刚石膜的影响被引量：1
- 2014年
- 采用形核-甲烷/氢气生长-辅助气体/甲烷/氢气生长的新工艺,在镜面抛光的单晶硅片上制备了金刚石膜,并用扫描电子显微镜和激光拉曼光谱等测试方法对薄膜的表面形貌和质量性能进行了表征;研究了添加辅助气体对已有金刚石晶型生长的影响.结果表明:以甲烷/氢气为气源时,金刚石膜生长率一般为1.8μm/h,当分别加入氧气、二氧化碳、氮气时,其生长率都有所提高,其中加入二氧化碳时,其生长率是甲烷/氢气为气源的3倍多,但是加入氩气时,其生长率下降;通过新工艺,在加入氮气或氩气时,第一生长阶段为微米,而第二生长阶段为纳米尺寸,最后制备出具有微/纳米双层复合金刚石膜.
- 汪建华刘聪熊礼威
- 关键词：化学气相沉积金刚石膜微波等离子体
- 甲烷浓度对金刚石膜沉积质量的影响被引量：6
- 2014年
- 在10kW微波等离子化学气相沉积装置中,采用甲烷和氢气作为气源,在直径为50mm的P型(100)单晶硅片上进行了不同甲烷浓度条件下金刚石薄膜的制备研究.利用扫描电子显微镜和激光Raman光谱仪对所制备的金刚石膜进行表征.结果表明:较高的甲烷浓度(2%,体积分数)虽然可以加快金刚石膜生长速率,但离解反应气体的能量相对减弱,晶粒尺寸较小;此时原子氢刻蚀作用也会较弱,非金刚石相含量增加,残留的杂质越来越多,金刚石纯度不高,薄膜的质量较差.随着甲烷浓度的降低,金刚石膜(100)晶面充分显现,薄膜质量逐渐变好.然而过低的甲烷浓度(0.5%,体积分数)会导致有利于金刚石生长的含碳活性基团含量降低,使金刚石膜生长缓慢,晶粒尺寸难以长大.
- 汪建华苏帆翁俊罗福平胡晖
- 关键词：金刚石膜
- 形核密度与氢等离子体处理对沉积CVD金刚石薄膜的影响被引量：1
- 2016年
- 本实验利用2kW微波等离子体化学气相沉积(CVD)设备,系统探究了不同形核密度和氢等离子体处理对CVD金刚石膜沉积的影响。利用扫描电镜、X射线衍射和Raman光谱对样品的形貌、结构和质量进行了表征,结果表明:形核密度越低,金刚石膜的晶粒尺寸越大,且随着时间的延长,较低形核密度和高形核密度下沉积的金刚石膜能分别获得<110>取向和<111>。当给予合适的生长环境,不同形核密度下沉积的金刚石膜均能获得较高的质量。因此,金刚石厚膜的沉积,可以考虑在低形核密度的环境下进行。另外,在相对较低的基片温度和腔体气压下进行氢等离子体处理,可以在保证金刚石膜表面CHx含量变化不大的情况下,充分减少金刚石膜表面或亚表面的非金刚石相,进一步地提高金刚石膜的质量。
- 翁俊刘繁孙祁王小安黄平周璐吴骁汪建华
- 关键词：金刚石膜氢等离子体微波等离子体化学气相沉积
- MPCVD法玻璃上高光透率类金刚石膜的沉积
- 2016年
- 本实验使用石英钟罩微波等离子体化学气相沉积装置,采用"四步沉积法"在含有Ti原子层的玻璃表面,沉积类金刚石膜。保证其他参数不变,通过沉积温度的改变来研究温度对类金刚石膜表面形貌及光透过率的影响。结果表明,提高沉积温度可减少类金刚石膜表面的团聚,提高平整度,同时,提高沉积温度可提高光透过率,当温度为650℃,光透过率为94.8%。
- 孙祁翁俊刘繁周璐汪健华
- 关键词：微波等离子体化学气相沉积类金刚石
