人工晶体学报

陈万春;加藤喜久雄;陈中笑;陈溯

2000, 29(3): 205-219.

摘要 ( 33 )

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本文为"碳酸钙形成过程中重金属离子的配分问题研究"的第二部分.上文介绍了配分问题的理论基础、实验方法和重金属离子的配分特征.本文则介绍配分问题的理论机制.作者综述了有关重金属离子在方解石晶面上选择吸附的最新实验; 介绍了用原子力显微镜观察晶面上单分子台阶分布的研究结果; 评述了研究重金属离子配分问题的理论机制; 讨论了两阶段理论模型, 多重表面座模型, 表面薄膜模型和化学吸附层模型的应用;提出了深入开展杂质分凝理论研究的建议.

用PECVD在低温衬底上制备类金刚石碳膜

廖显伯;邓勋明

2000, 29(3): 220-223.

摘要 ( 36 )

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本文报道用 RF PECVD在低温衬底上制备了类金刚石碳(DLC)膜.研究了氢稀释、气体压力和 RF 功率对薄膜性质的影响. 用光透射率、红外吸收谱和小角度X射线衍射谱分析了DLC膜的结构和光学性质.结果表明,这样制备的DLC膜是无定形态的,包含了大量的C-H键,具有良好的透明性.厚度为230nm的DLC膜在480nm后的可见光区和近红外区的透过率大于83;,所导出的Tauc光学带隙在2.7eV和3.7eV之间.本文还探讨了应用这种DLC膜作为二次电子发射材料的可能性.

结晶β-C3N4薄膜的制备和特性研究

陈光华;张阳;朱鹤孙;杨宁

2000, 29(3): 224-228.

摘要 ( 30 )

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用电子回旋共振等离子体化学汽相沉积(ECR CVD)法, 在单晶硅(100)衬底上沉积生长出了具有{221}结构特性的连续的结晶态β-C3N4薄膜.使用扫描电镜(SEM)观测了沉积薄膜的形态;采用X射线光电子光谱(XPS),X射线衍射(XRD)和拉曼散射表征薄膜的结构.研究表明,沉积结晶态β- C3N4薄膜具有{221}结构特性.

[100]定向织构生长金刚石薄膜的红外光学性能研究

夏义本;居建华;戴文琦;王林军;王鸿

2000, 29(3): 229-233.

摘要 ( 33 )

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采用微波等离子增强化学气相沉积法在(100)镜面抛光的硅片衬底上实现了金刚石薄片[100]定向织构生长.并用扫描电子显微镜、拉曼散射和傅立叶红外光谱仪分析测试了不同工艺得到的金刚石薄片的表面形貌、组成结构和红外性能.结果表明:负偏压辅助定向成核和氢的等离子刻蚀不仅促进了金刚石薄膜的定向织构生长,而且还能刻蚀成核期的非金刚石成分.从而提高了金刚石薄片的红外光透过特性.

用MPCVD法制备氮化碳薄膜

顾有松;张永平;常香荣;田中卓;时东霞;张秀芳;袁磊

2000, 29(3): 234-239.

摘要 ( 32 )

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用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)在硅片和铂基片上生长了氮化碳薄膜.扫描电镜(SEM)观察显示,在硅片上形成了多晶的膜;EDX能谱分析表明膜中的碳氮比在1.0～2.0之间;X射线衍射谱表明在硅片和铂片上生长的氮化碳薄膜是由α-C3N4和β-C3N4晶相组成的;XPS峰形分析表明,薄膜中的C、N主要是以共价单键结合的;红外谱中也出现了β-C3N4的特征谱线.因此有足够的证据表明,晶态的氮化碳薄膜已经合成.

掺氮四配位非晶碳薄膜的拉曼光谱和表面形貌

魏爱香;陈弟虎;张海燕;唐新桂;周友国;杨增红

2000, 29(3): 240-244.

摘要 ( 34 )

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采用磁过滤真空溅射离子沉积技术,用氩气和氮气共溅射石墨靶,在不同氮气分压下,制备了一组不同氮含量的四配位非晶碳薄膜(ta-C:N).用X射线光电子能谱确定ta-C:N薄膜中的氮含量;研究了氮含量对ta-C薄膜的拉曼光谱和表面形貌的影响.结果表明:不含氮的ta-C薄膜的拉曼光谱是中心在1580cm-1、范围从1200cm-1至2000cm-1的类高斯峰,表面均匀光滑;含氮的ta-C:N薄膜,其拉曼光谱分裂为1360 cm-1的D带和1580 cm-1的G带,且D带与G带的最大强度比, 以及薄膜的表面粗糙度随氮含量的增加而增大.最后讨论了氮含量对ta-C薄膜的微结构的影响.

脉冲激光沉积碳薄膜生长中氢气的作用

2000, 29(3): 245-249.

摘要 ( 32 )

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采用石墨靶,通过脉冲激光沉积技术在温度为20℃的玻璃和硅衬底上沉积出厚度为100nm的碳薄膜,所用的激光源是ArF激光(λ＝193nm, 24ns). 通过调节氢气流量使反应室的压力在1.33×10-5～133Pa之间变化. 拉曼光谱测量显示有一1550cm-1为中心的宽峰, 这与用其他方法制备的典型类金刚石碳(DLC)膜相类似, 随着增大氢气压力,膜的吸收系数减小, 而光带隙增大. 在氢气压力为133Pa下沉积的薄膜具有大于2.5eV的光带隙, 比无氢气气氛下沉积的薄膜的光带隙大1倍. 结果表明, 氢气对蚀刻sp2键是有效的. 在PLD法中, 从靶中喷射的等离子体物质和氢分子预先被离解成原子氢, 与CVD法的情况相同,这些原子氢必定起到蚀刻sp2键的作用.

大尺寸单晶金刚石薄膜的外延生长

张阳;陈光华;朱鹤孙;杨新武;杨宁

2000, 29(3): 250-252.

摘要 ( 42 )

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用电子回旋共振等离子体增强的化学汽相沉积法, 在单晶硅衬底上外延生长出了近于100μm2的单晶金刚石薄膜.使用的原料气体是高纯的氢气和甲烷,生长前没有对衬底做划痕和研磨等预处理.生长中是把衬底放在ECR共振区,并施加了射频负偏压.研究证实,在单晶金刚石薄膜的外延中,硅衬底表面形成高质量结晶的β-SiC过渡层是外延生长金刚石单晶的关键条件;而射频负偏压对于β-SiC过渡层的形成是致关重要的条件.

类金刚石薄膜碲镉汞红外器件钝化膜的研究

居建华;夏义本;王林军;吴汶海;汤定元

2000, 29(3): 253-256.

摘要 ( 40 )

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采用等离子增强化学气相法(PECVD)在碲镉汞(MCT)衬底上沉积出纳米团聚的类金刚石薄膜(DLC).用原子力显微镜(AFM )和侧向力显微镜(LFM)对DLC和MCT表面形貌进行表征;用俄歇电子能谱(AES)对DLC/MCT界面附近各元素含量的分布进行分析研究.结果表明:当膜厚达到25nm以上,这种DLC膜就能够有效地抑制MCT中HgTe的分解和Hg与Te的外扩散.AFM 和LFM的观察结果表明,原始MCT晶片经100℃在氮气气氛中退火30min,表面区域出现了不同与MCT的微米量级的新相,而由DLC膜保护的MCT晶片表面就没有观察到这种由分解反应引起的相变.

使用ECR等离子体沉积和刻蚀非晶碳薄膜

宁兆元;马春兰;程珊华;康健;辛煜;叶超

2000, 29(3): 257-263.

摘要 ( 36 )

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用苯作源气体在一个微波电子回旋共振等离子体系统中沉积了含氢非晶碳薄膜,研究了沉积参数对膜的生长速率的影响.为了探索该种薄膜在干刻蚀工艺过程中用作掩膜的可能性,还研究了它在氧等离子体中的刻蚀性能.结果表明非晶碳膜对于氧等离子体具有高的抗刻蚀性,其刻蚀率不仅与刻蚀的过程参量有关,而且决定于膜的沉积条件.

平面SiC薄膜场致发射的机理研究

李德昌;杨银堂;刘广均;朱长纯

2000, 29(3): 264-268.

摘要 ( 34 )

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碳化硅在场致发射(EE)应用中除了具有金刚石的一般优点之外,还具有易于n型或者p型掺杂的特性.本文用APCVD方法研制了一种SiC薄膜.在FEE测试中发现,其开启场强低达0.3 MV/m.根据电子发射过程的理论分析,得到一种电流随电压指数增加的模式可用于理解场致发射的测试结果.根据这个模型,电子从衬底向薄膜的注入和电子在薄膜中的输运是限制发射的主要因素.由此还可以推测,薄膜中相邻的电子传递中心之间的距离约为0.6 nm.

HFCVD法沉积金刚石薄膜中热丝优化方法

宋雪梅;王波;张兴旺;张生俊;陈光华;严辉

2000, 29(3): 269-274.

摘要 ( 44 )

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本文探讨了在HFCVD(hot filament chemical vapor deposition)沉积金刚石薄膜中热丝数量、位置等几何参数对温度场和辐射场的影响.利用系统热传递模型和计算机辅助的数值解方法得到了该方法沉积大面积金刚石薄膜中衬底表面温度分布和热辐射能量密度分布.发现金刚石薄膜的均匀性受热辐射能量密度分布影响较大.进一步给出了沉积面积为100mm×100mm的金刚石薄膜的最佳参数.

热丝辅助射频CVD C3N4薄膜

吴现成;贺德衍;王博;严辉;陈光华

2000, 29(3): 275-279.

摘要 ( 40 )

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采用热丝辅助射频等离子体增强化学气相沉积(CVD)方法直接在Si(100)衬底上制备了多晶C3N4薄膜.X射线衍射(XRD)测试表明薄膜同时含有α-C3N4和β-C3N4晶相以及未知结构.傅立叶变换红外吸收谱(FTIR)表明薄膜内的C-N, C＝N和 C≡N 键的吸收峰分别位于1237,1625和2191cm-1.利用扫描电子显微镜(SEM)观测到线度约为2μm、横截面为六边形的β-C3N4晶粒.纳米压痕法测得薄膜的硬度最高可达72.66GPa.

CVD法沉积金刚石薄膜中成核与生长的势垒研究

王波;宋雪梅;张生俊;张兴旺;严辉

2000, 29(3): 280-284.

摘要 ( 39 )

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探明成核与生长的机理对于沉积高质量金刚石薄膜是十分重要的.本文采用PM3方法,计算了化学汽相沉积金刚石薄膜成核与生长阶段反应势垒.研究了对于不同反应气体(甲烷和乙炔)脱氢和增加沉积基团势垒的差异.结果说明,无论是成核阶段,还是生长阶段,脱氢势垒都小于加生长基团的势垒.然而,增加乙炔基的势垒大于增加甲基的势垒,这可能是因为乙炔分子必须打开C≡C键才能沉积到衬底表面.

金刚石膜热沉金属化Ti/Ni/Au体系的研究

潘存海;徐英惠;王少岩;崔文秀;杜素梅;蔡云虹;刁习刚;何奇宇

2000, 29(3): 285-289.

摘要 ( 39 )

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利用电子束蒸镀实现了Ti/Ni/Au多层膜在CVD金刚石膜上的金属化,并研究了预处理和后处理工艺对多层膜在基底上结合的影响,发现高温预处理对多层膜和基底的结合有明显的改善.参照国标GJB 126-86进行了热循环试验,未发现多层膜从金刚石膜脱落.利用背散射谱研究了Ti/Ni/Au金属化体系在真空中分别加热400℃和500℃,60 min 金属层的热稳定性.结果发现:优化工艺金刚石膜和金属层间的良好结合和稳定性满足金刚石膜热沉应用的要求.

微波等离子CVD金刚石设备中基片加热材料的三维温度场型研究

周健;袁润章;王念;傅文斌;艾阳斌

2000, 29(3): 290-295.

摘要 ( 42 )

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在微波等离子CVD设备中,微波电磁场的不均匀分布将导致等离子球和基片的温度不均匀,从而降低CVD金刚石的质量,因而基片加热是需要的.材料的吸收微波能的能力同微波频率、电场强度、材料的介电常数和介电损耗及材料体积相关,材料的介电常数、介电损耗、导热率又同温度相关.基于热力学理论,本文用强吸收微波能的SiC材料作为了基片加热材料,放在微波等离子腔的基片下,研究三维轴对称温度场模型,该模型的基片加热材料的介电常数、介电损耗和体积随温度变化,获得了温度分布的解析式,计算结果显示该模型能得到直径76.2mm的均匀温度分布,温度变化少于10℃,因而可用于基片加热.

一种估算热导率的方法

罗廷礼;张永贵;何奇宇;王志娜;蔡云虹;郭辉;孙振路

2000, 29(3): 296-299.

摘要 ( 30 )

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径向热导率是金刚石膜应用中的一项主要技术指标.本文介绍了一种通过热导率和X衍射晶面图间相关性估算直流电弧等离子体喷射化学气相沉积金刚石膜径向热导率的方法.该方法需满足的条件为(111)为主的三向系中(220)和(311)的CPS值分别是23～33;和8～15;,或者是在四取向膜中要求(400)的CPS值低于5;.估算值的最大偏差为-9.5;和3.5;.当(220)的CPS值高时或(311)的CPS值低时,估算值比测量值高,反之亦然.

微波等离子化学气相沉积金刚石膜涂层氮化硅刀具

周健;袁润章;余卫华;汪建华;刘桂珍

2000, 29(3): 300-304.

摘要 ( 27 )

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金刚石的成核和生长影响金刚石膜的质量.本文用自制的一种新型的不锈钢谐振腔型微波等离子CVD设备,等离子直径为76mm,均匀的温度分布使得金刚石膜均匀生长,在不同工艺条件下研究Si3N4陶瓷刀具上金刚石涂层的成核质量,用SEM,Raman检测和分析研究了在Si3N4刀具上高速高质量生长金刚石膜涂层的制备工艺,并检测了涂层刀具的切削性能,切削试验表明,在切削18wt;Si-Al合金时,金刚石涂层刀具比未涂层刀具的使用寿命增多10倍以上.

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