衬底温度对合成金刚石薄膜的影响
PLD法制备纳米类金刚石薄膜及衬底温度的影响
光电子・激光第15卷第12期 2004年12月 J ournal of Optoelectronics・L aser Vol.15No.12 Dec.2004PLD法制备纳米类金刚石薄膜及衬底温度的影响3Ξ欧阳钢33,郭 建,颜晓红(湘潭大学材料与光电物理学院,湖南湘潭411105)摘要:利用脉冲激光沉积(PLD)技术在O2氛围下于α2Al2O3(0001)基片上制备出纳米类金刚石薄膜。
借助扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和Raman光谱分析了薄膜的形貌和结构随沉积时衬底温度的变化情况。
结果表明:随着衬底温度的升高,薄膜颗粒尺寸减少;在衬底温度为550℃时,所制备的薄膜均匀、光滑,且大约是由14nm大小的颗粒组成。
对薄膜的生长机理作出了分析。
关键词:纳米类金刚石薄膜;脉冲激光沉积(PLD);衬底温度;生长机理中图分类号:O484.1 文献标识码:A 文章编号:100520086(2004)1221456204Synthesis of N anoscale Diamond2like C arbon Films by PLD and the Dependenceof Substrate T emperatureOU YAN G G ang33,GUO Jian,YAN Xiao2hong(Faculty of Material Science&Photoelectric Physics,Xiangtan University,Xiangtan411105,China)Abstract:Nano scale diamond2like thin films on theα2Al2O3substrate s were prepared by pulsed laser depo si2tion(PLD)technique using O2gas.The micro structure s and micrographs of the carbon films were studied byscanning electron micro scopy(SE M),atomic force micro scopy(AFM)and Raman spectro scopy,re spective2ly.The evolution of micro structure and micrograph with the variation of substrate tem perature was given.Theeffects of substrate temperature were also inve stigated on preparation of nano scale diamond2like thin films.As a re sult,the grain size is reduced with the substrate tem prature rising.The surface of thin films by pulsedlaser depo sition at550℃is uniformity and lubricity and an average size of14nm was formed.The po ssiblediamond2like growth mechanism by PLD in an oxygen environment was discussed.K ey w ords:nano scale diamond2like thin film;pulsed laser depo sition(PLD);substrate temperature;growthmechanism1 引 言 由纯C原子或C、H原子构成的非晶共价网络结构的类金刚石薄膜,因部分原子间以SP3杂化成键,性质类似于金刚石。
衬底温度对脉冲激光沉积类金刚石薄膜的影响
第37卷 第8期中 国 激 光V ol.37,N o.82010年8月CHINESE JOURNAL O F LASERSAugust,2010文章编号:0258 7025(2010)08 2063 05衬底温度对脉冲激光沉积类金刚石薄膜的影响罗 乐1 赵树弥1 仇冀宏1 方尚旭1 方晓东2 陶汝华2(1合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽合肥230009;2中国科学院安徽光学精密机械研究所,安徽合肥230031)摘要 在脉冲激光沉积法制备类金刚石薄膜的实验中,保持其他实验参数不变,衬底温度分别取30,200,400和600 来沉积类金刚石薄膜。
用拉曼光谱仪和X 射线光电子能谱仪对不同衬底温度下沉积的类金刚石薄膜的微观结构和组成进行检测分析;用原子力显微镜对不同衬底温度下沉积的类金刚石薄膜的表面形貌进行检测分析。
实验结果表明,衬底温度对脉冲激光沉积法制备的类金刚石薄膜的微观结构与组成,sp 3/sp 2比值以及薄膜的表面形貌都有显著的影响。
衬底温度升高导致各种碳离子和石墨大颗粒在衬底表面的迁移率提高,从而导致薄膜中sp 3/sp 2比值减小;石墨晶粒的数量增多、体积增大;薄膜表面的粗糙度降低;大颗粒的数量减少。
关键词 薄膜;类金刚石薄膜;脉冲激光沉积法;衬底温度;表面形貌;微观结构;sp 3/sp 2比值;迁移中图分类号 O484 文献标识码 A d oi :10.3788/CJL 20103708.2063Influence of the Substrate Te mpe rature upon the Diamond Like CarbonFilms De posited by Pulsed Lase rLuo Le 1 Zhao Shumi 1 Qiu Jihong 1 Fang Shangxu 1 Fang Xiaod ong 2 Tao Ruhua 21Electr on ics a nd Applied Phy sics College ,Hefei Univ er sity of T echnology ,Hef ei ,An hui 230009,Chin a2An hui In st itu te of Optics an d Fin e M echan ics ,Chin ese Aca dem y of Sciences ,Hefei ,Anhu i 230031,ChinaAbstract The influence of the substrate temperature on the topography and mic rostructure of the diamond like c arbon (DL C)film in the pulsed laser deposition (PLD)is st udied.When the diamond like carbon films were deposited,the substrate temperature kept at 30,200,400and 600 respectively.The microstruc t ure and c om position of the diamond like ca rbon films deposited at different substrate temperatures were detected by the visible Raman spec troscopy and the X ray photoelec tron spectrosc opy (XPS)respectively.The topography of the diamond like carbon films was detected by the atomic forc e microsc opy (AFM ).The experimental result demonstrates that the substrate temperature influences microstructure,composition,ratio of sp 3/sp 2and topography of the diam ond like c arbon films in the pulsed laser deposition remarkably.When the substrate temperat ure inc reases,the ratio of sp 3/sp 2in the film would decrease,the size and number of graphitic crystallites in the film would increase,the roughness of the film would reduc e and the number of granules on the film would decrease.The reason to cause the experimental phenomenon is that transfer ability of the carbon ions and granules on the substra te would increase when the substrate temperature increases.Key wo rds thin films;diamond like carbon film;pulsed laser deposition;substrate temperature;topography;m icrostructure;ratio of sp 3/sp 2;transfer收稿日期:2009 11 12;收到修改稿日期:2009 12 16基金项目:中国科学院 百人计划!和合肥工业大学博士基金(GD BJ2008043)资助课题。
基片温度对金刚石厚膜生长的影响
基片温度对金刚石厚膜生长的影响熊礼威;汪建华;满卫东;曹菊琴;谢鹏【摘要】采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备了ф60 mm的金刚石厚膜,通过对沉积过程和结果的观察发现,由于所用沉积气压较高,基片不同区域温度不均匀,导致不同区域沉积的金刚石厚膜晶型差距较大.通过对不同区域的结果进行比较,发现850℃为较好的沉积温度,并在对沉积工艺进行优化后,采用该温度在ф60mm的基片上制备了厚度为0.6 mm取向性很好的金刚石厚膜.【期刊名称】《武汉工程大学学报》【年(卷),期】2008(030)001【总页数】4页(P83-86)【关键词】化学气相沉积;金刚石厚膜;微波等离子体【作者】熊礼威;汪建华;满卫东;曹菊琴;谢鹏【作者单位】武汉工程大学湖北省等离子体化学与新材料重点实验室,湖北,武汉,430074;武汉工程大学湖北省等离子体化学与新材料重点实验室,湖北,武汉,430074;武汉工程大学湖北省等离子体化学与新材料重点实验室,湖北,武汉,430074;武汉工程大学湖北省等离子体化学与新材料重点实验室,湖北,武汉,430074;武汉工程大学湖北省等离子体化学与新材料重点实验室,湖北,武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】O4840 引言金刚石具有一系列优异的物理化学性能，但由于天然金刚石和人造高温高压金刚石粒状形态和尺寸的限制，使得金刚石许多性能不能得到较好的应用.20世纪50年代低压气相合成金刚石试验的成功，真正揭开了人造金刚石研究的序幕，在短短半个世纪的时间内，人工合成金刚石的研究取得了巨大的进展，为金刚石的应用研究打下了坚实的基础.人工合成的金刚石主要以膜的形式存在，分为薄膜(几十微米以下)和厚膜(几百微米以上)两类，金刚石薄膜主要作为保护涂层和光学涂层等，而金刚石厚膜则主要用于金刚石刀具以及高性能光学窗口等.目前制备金刚石厚膜的方法主要有：热丝化学气相沉积(HFCVD)法[1～3]、直流热阴极等离子体化学气相沉积(DC—HC—PCVD)法[4,5]、燃烧火焰法[6,7]、直流磁控溅射法[8]、直流电弧等离子体炬法[9]以及微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法[10,11]等.国内外在金刚石厚膜生长的研究方面存在较大差异，美国Element Six(原De Beers)公司已经可以制备出直径大于4英尺，厚度为300～1 000 μm的金刚石薄膜，达到了金刚石厚膜的批量化生产要求；国内在这方面最大的突破是北京科技大学采用直流电弧等离子体炬法制备了Φ110 mm，厚度超过2 mm的金刚石厚膜[9]，但该方法采用的设备昂贵，无法实现金刚石厚膜的批量生产.本研究采用微波等离子体化学气相沉积法制备金刚石厚膜，该方法具有无极放电的独特优点，在沉积过程中不会引入其他杂质，从而最终沉积的厚膜的纯度很高，另外该方法产生的等离子体均匀致密，沉积的厚膜厚度均匀，可以达到光学应用的要求.1 实验部分金刚石厚膜在实验室自制的5 kW不锈钢水冷腔体式微波等离子体化学气相沉积装置上进行沉积 [12].基片选用直径60 mm，厚度为5 mm的抛光硅片，在沉积之前用0.5 μm的金刚石研磨膏研磨待沉积面10 min，然后用丙酮和去离子水依次超声处理3 min后放入反应腔.沉积气体选用甲烷和氢气，其中氢气的流量固定在200 cm3/min，沉积过程分为两个阶段：形核阶段和生长阶段.实验过程中的沉积参数和对工艺进行优化后的沉积参数见表1.由于优化前选用的腔体气压较高，等离子体球相对于基片较小，从而基片上不同区域的温度不均匀，基片中间区域为950 ℃，边缘区域为850 ℃，温度由中间向边缘呈梯度变化.优化后腔体气压相对较低，等离子体球变大，基本上覆盖基片表面，使得表面温度分布均匀，在(850±10 )℃之间波动.表1 工艺优化前后金刚石厚膜的沉积参数Table 1 Deposition parameters of diamond thick films pre/after optimization of the technics过程甲烷浓度(流量比)微波功率/W腔体气压/kPa基片温度/℃时间/h优化前形核3．0%4800108002生长1．5%500014850～950350优化后形核3．0%4800108002生长1．5%500012840～860400金刚石厚膜沉积过程中的基片温度采用红外测温仪进行测量，最终沉积的金刚石厚膜的表面形貌采用JSM-5510LV型扫描电镜进行表征，膜的质量通过Renishaw RM-1000型激光拉曼光谱仪进行表征.2 结果与讨论图1为改进工艺前沉积的金刚石厚膜不同区域的表面形貌，图中a，b，c为不同区域放大200倍的形貌，d，e为放大5 000倍的形貌，由于边缘区域晶粒较大，放大5 000倍无法表现其表面特征，因此图1-f的放大倍数选在1 000倍.从a，b，c的比较可以看出，从基片中间到边缘，膜表面的晶型逐渐明显，晶粒逐渐增大，从d，e，f的比较可以更清晰地看出这一趋势.通过对图1-d的仔细观察可以发现，该表面由一些不规则的小晶面组成，其中可以看到一些较大晶面被刻蚀后的形貌.a,d：基片中心；b,e：基片中心到边缘的过渡区域；c,f：基片边缘图1 不同区域沉积的金刚石厚膜的表面形貌Fig.1 Surface morphology of diamond thick films deposited on different area这一结果可以解释如下：化学气相沉积金刚石膜的机理是氢等离子体将甲烷中的氢还原出来，从而得到金刚石或石墨形态的单质碳.在这一过程中同时存在着金刚石和石墨的生长过程和氢等离子体对金刚石和石墨的刻蚀过程，这两个过程形成一个动态平衡，控制着金刚石膜的生长.在基片中间区域，由于该区域处在等离子体球区域，因此温度较高，此时生长速率和刻蚀速率都较大，因此该区域金刚石膜生长具有较高的沉积速率，但由于刻蚀速率相对大于生长速率，从而高速生长的膜也受到较强的刻蚀作用，导致膜表面没有明显的晶面和晶型，成为图1-d所示的形貌；基片边缘区域处在等离子体球的边缘区域，该区域温度正好能保证金刚石膜能够在较快速度下生长，同时氢等离子体的刻蚀作用相对较弱，又由于氢等离子体的刻蚀作用在不同的温度条件下具有选择性[13]，从而得到的金刚石膜具有较好的晶面取向(图1-c)；基片中心到边缘的中间过渡区域的温度介于上述两者之间，氢等离子体的刻蚀作用相对于边缘区域有所增强，在这样的条件下氢等离子体对(111)晶面的刻蚀作用有所降低，导致沉积的膜上除(100)晶面外，还存在相对较多的(111)晶面(图1-e).为了更好地证明上述解释，对厚膜中心区域和边缘区域进行了激光拉曼光谱表征，如图2所示.图中1 332 cm-1附近的拉曼峰为金刚石的特征峰，1 550 cm-1附近为sp2杂化碳的特征峰，此处主要表现为石墨.通过对图2-a和图2-b的比较可以看出，中间区域生长的金刚石膜含有少量的石墨成分，金刚石特征峰的强度相对较低，这说明该区域条件下沉积的金刚石膜的质量相对较差.石墨存在的原因经分析认为是温度过高，生长出的金刚石在氢等离子体的条件下发生石墨化.从图2-b可以看出，基片边缘区域的条件很适合金刚石的生长，沉积出的金刚石膜具有很好的质量.(a)中心区域(b)边缘区域图2 基片沉积的金刚石厚膜的拉曼光谱图Fig.2 Raman spectra of diamond thick films deposited通过上述观察和讨论，得出了金刚石厚膜沉积的较好温度为850 ℃，在此基础上对厚膜的沉积工艺进行了优化(表1)，并在该优化条件下制备金刚石厚膜，得到的金刚石厚膜的表面形貌如图3所示.从图3-a可以看出，沉积的金刚石厚膜晶面较大，多为边长50 μm左右的正方形(100)晶面.从图3-b可以看出，金刚石厚膜的取向性很好，几乎整个表面都是(100)取向的晶面.图3 对工艺进行优化后沉积的金刚石厚膜的表面形貌Fig.3 Surface morphology of diamond thick films deposited after the optimization of technics3 结语采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备了直径为Φ60 mm的金刚石厚膜，对基片不同温度区域沉积的金刚石厚膜的形貌和性质进行了比较，得出850 ℃为金刚石厚膜沉积的较好温度.通过对沉积工艺的优化，在该温度下生长出了直径60 mm，厚度为0.6 mm，表面取向性很好的金刚石厚膜，该厚膜具有很好的光学应用价值.参考文献:[1]Shr-Ming Huang, Franklin Chau-Nan Hong. Growth of free-standing diamond films of hemispheric shells [J]. Surface & Coating Technology，2006，200：3151-3155.[2]Ternyak O, Michaelson Sh, Akhvlediani R, et al. Enhancement of electron emission from near-coalescent nanometer thick continuous diamond films [J]. Diamond & Related Materials， 2006, 15:850-853.[3]Gowri M, Li H, Schermer J J, et al. Direct deposition of diamond films on steel using a three-stepprocess [J]. Diamond & Related Materials, 2006, 15:498-501.[4]Yizhen Bai, Zengsun Jin, Xiangyi Lu, et al. High rate growth of thick diamond films by high-current hot-cathode PCVD [J]. Journal of Crystal Growth, 2005,280:539-544.[5]金曾孙,姜志刚,白亦真,等. 直流热阴极PCVD法制备金刚石厚膜[J]. 新型炭材料，2002, 17(2)：9-12.[6]黄树涛,许兴文,许立福,等. 基片温度对金刚石厚膜沉积质量的影响[J]. 材料科学与工艺， 2003, 11(3)：324-326.[7]张宏志,姚英学,陈朔冬. 乙炔-氧气火焰沉积高质量、致密金刚石厚膜[J]. 新技术新工艺， 2000, (4)：40-41.[8]Kundu S N, Basu M, Maity A B, et al. Nanocrystalline diamond films deposited by high pressure sputtering of vitreous carbon [J]. Material Letters， 1997, 31:303-309.[9]吕反修,唐伟忠,李成明,等. 大面积光学级金刚石自支撑膜研究进展[J]. 红外技术，2003, 25(4)：1-7.[10]Popov C, Novotny M, Jelinek M, et al. Chemical bonding study of nanocrystalling diamond films prepared by plasma techniques [J]. Thin Solid Films， 2006, 506-507:297-302.[11]Bogdan G, Nesladek M,.Haen J D, et al. Free-standing (100) homoepitaxial CVD diamond [J]. Diamond & Related Materials， 2006,15: 508-512.[12]熊礼威,汪建华,满卫东,等. MPECVD法在抛光石英玻璃上沉积金刚石薄膜[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2006, 26(4)：47-50.[13]孙超,汪爱英,黄荣芳,等. 金刚石膜的制备和高取向生长[J]. 炭素技术, 2002, 118 (1):34-41.。
cvd设备衬底温度系统设计
的CVD设备衬底温度控制系统设计摘要：CVD就是化学气象沉积，利用各种能源，例如加热，等离子体和紫外线，使气态物质经化学反应形成固态物质沉积在基体表面上。
衬底温度对于化学气象沉积金刚石薄膜是一个重要的工艺参数，衬底温度的大小和变化对形成薄膜的速度、质量有很大的影响，所以我们要控制这个参数。
本数字式温度测量系统是以80C51单片机为核心，利用了单片机的控制、运算功能，具有智能化的特点。
本文介绍了对温度实时监测与控制。
首先，通过温度传感器检测当前的温度，传感器经过电路将这个信号传给单片机，单片机会把这个测量值与我们事先设定的温度值进行比较，根据算得的偏差，把控制算法计算出的控制信号就发送给执行器，即可控硅控制加热器的电路的通断。
关键词:化学气相沉积、衬底温度、零部件、程序、控制。
Abstract：CVD is the chemical vapor deposition. Using all kinds of energy, such as heat, plasma and UV, the gaseous substance by chemical reaction to form solidmaterial deposited on the surface of the basic. The substrate temperature is oneof the most important parameters for chemical vapor deposition,the substratetemperature and the size of the changes have great influence on the filmforming speed, quality, so we have to control the factors. This system usesSCM operation, control function. The temperature real-time monitoringsystem of SCM in detail. First of all, through the temperature sensor to detectthe current sensor circuit, the signal is transmitted to the single chipmicrocomputer, the measured value set in advance and the temperature valuesare compared, according to the calculated deviation,control signals of thecontrol algorithm is sent to the actuator, can control circuit of siliconcontrolled heater..Keywords:chemical vapor depasotion ,substrate temperature, componts, process, control.1 绪论1.1 引言化学气象沉积技术，简称CVD技术。
CVD金刚石涂层拉丝模温度场数值分析.
http :∥ ZZHD．chinajournal．net．cn E-mail :ZZHD@chainajournal．net．cn 《机械制造与自动化》基金项目 :国家自然科学基金 (No51075211 ; 南京航空航天大学 2010年度研究生创新基金作者简介 :黄美健 (1987— , 男 , 湖北荆门人 , 硕士 , 研究方向为表面工程技术。
CVD 金刚石涂层拉丝模温度场数值分析黄美健 , 左敦稳 , 卢文壮 , 徐锋 , 张旭辉(南京航空航天大学机电学院 , 江苏南京 210016摘要 :衬底温度是热丝化学气相沉积 (HFCVD 制备金刚石薄膜的重要参数之一 , 在拉丝模表面沉积 CVD 金刚石涂层时 , 均匀的衬底温度场显得尤为重要。
对 HFCVD 系统中制备 CVD 金刚石涂层时拉丝模衬底温度场进行数值分析 , 得到了拉丝模温度场的分布和热丝参数对衬底温度场的影响规律 ,为 CVD 金刚石涂层拉丝模的制备提供重要指导。
关键词 :热丝化学气相沉积 ; 金刚石薄膜 ; 拉丝模 ; 温度场 ; 数值分析中图分类号 :TG17文献标志码 :A 文章编号 :1671-5276(2012 02-0024-04Numerical Analysis of CVD Diamond Wire Drawing Temperature FieldHUANG Mei-jian , ZUO Dun-wen , LU Wen-zhuang , XU Feng , ZHANG Xu-hui (College of Mechanical and Electrical Engineering , Nanjing Universityof Aeronautics ＆Astronautics , Nanjing 210016, ChinaAbstract :Substrate temperature is one of the key parameters in diamond hot filament chemical vapor deposition (HFCVD ．Uniformsubstrate temperature field is even more important in diamond deposition on the interior surface of wire drawing．This paper carries out numerical analysis of the temperature field of wire drawing in HFCVD system and obtains the temperature distribution and the in-fluence characteristics of the hot filament parameters on the magnitude and uniformity of substrate temperature field , which provide a guide for the fabrication of the CVD diamond wire drawing．Key words :hot filament chemical vapor deposition (HFCVD ; diamond film ; wire drawing ; temperature field ; numerical analysis0引言拉丝模是各种金属线材生产厂家拉制线材的一种非常重要的模具 , 广泛应用于拉拔棒材、线材、丝材、管材等领域。
微波等离子CVD 低温沉积金刚石薄膜的研究
微波等离子CVD 低温沉积金刚石薄膜的研究发表时间：2015-01-12T09:23:23.380Z 来源：《价值工程》2014年第8月下旬供稿作者：芦宝娟[导读] 金刚石具有许多优异的性能，但天然金刚石的价格也比较昂贵。
芦宝娟LU Bao-juan（贵州工业职业技术学院电子与信息工程学院，贵阳550008）（Department of Electronic Information Engineering，Guizhou Industry Polytechnic College，Guiyang 550008，China）摘要：金刚石具有许多优异的性能，但天然金刚石的价格也比较昂贵。
金刚石薄膜的各种性质与天然金刚石几乎相同，具有非常广阔的工业前景。
本文采用乙醇和氢气作为工作气源，利用微波等离子体化学气相沉积法，在较低的温度下制备了金刚石薄膜，并研究了乙醇浓度、反应气压对金刚石薄膜生长的影响。
Abstract: Diamond has many excellent performance, but the price of natural diamond is also very expensive. Research shows that thediamond film is the same as the natural diamond and possesses many industrial applications. Diamond films have been prepared fromethanol and hydrogen using microwave plasma CVD at a lower substrate temperature. And we have studied the ethanol concentration,reaction pressure on the growth of diamond films.关键词：微波等离子；化学气相沉积；金刚石薄膜；乙醇 Key words: microwave plasma；chemistry vapor deposition；diamond film；ethanol 中图分类号：O484 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）24-0297-03 0 引言金刚石具有极其优异的性质，极高的硬度和导热率，优异的光学透过性能，高的禁带宽度和场发射特性，因此在光学、半导体、真空微电子学、平面显示、机械及航空、航天和国防等领域都有广泛的应用[1]。
衬底用单晶金刚石晶格随温度变化的研究
测试衬底的晶格常数从高温降低到室温过程中的变化,结合升温情况,结果如图 3 所示,其中 i 曲线为
升温过程,d 曲线为降温过程。 从图中可以看出,温度升高晶格膨胀,通过应力公式 σ =
Δa
E ( 人造金刚石杨
a0
氏模量 E = 1 050 GPa,标准金刚石晶格常数 a0 = 0. 356 683 nm) [12-14] ,可以计算 4 个衬底因晶格变化导致的
temperature) processes. Experiments show that the lattice constant of the substrate changes with temperature, and the stress
caused by the lattice change at 1 000 ℃ is close to the GPa level. The lattice constant is larger in the cooling process than in
通信作者:陈广超,博士,教授。 E-mail:gcchen@ ucas. ac. cn
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人 工 晶 体 学 报
研究论文
第 50 卷
衬底表面的晶向和晶面,会影响外延层的生长速度和生长质量 [7] 。 另一方面,在单晶生长过程中,应力的影
响非常关键。 应力过大,会在单晶中产生缺陷,或者导致多晶,甚至使晶体开裂 [8-10] 。
关键词:单晶金刚石;衬底;晶格常数;膨胀系数;氮浓度;FT-IR;拉曼光谱
中图分类号:TQ163
文献标志码:A
文章编号:1000-985X(2021)01-0025-07
Temperature-Depending Variation of Lattice of Single Crystal
实验参数对热丝CVD人造金刚石膜生长的影响
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全 刚 石膜 生 长速 率 和 质量 综述 灯 丝 温度 碳 氢 此 衬底 温度 中图分 类 号 ： Ｂ Ｔ３ 文献标识码： Ａ 文章 编号 ： ７ —３ ９ （ ０ １ ０ （） ０ －０ １ ２ ７ １ ２ １ ）９ ｃ～０ ９ ６ ２ ２
：
Ｔｈ ｉ ａ ｔ ｏ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌ ａ ａ ｔ ｒ ｏ ｔ ｅ ｇ ｏ ｈ ｏ ｈ ｉ ｍｏ ｄ ｅ ｍｐ ｃ ｆ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｎ ｈ ｒ ｗｔ ｆ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｆｌ ｏ ｏ ｆｌ ｍｅ ＣＶＤ ｉ ｍｓ ｆ ｈ ｔ ｉ ａ ｎ
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工 业 技 术
实验 参 数 对 热 丝 ＣＶＤ 人 造 金 刚 石 膜 生 长 的 影 响 ①
陈 振 环 徐 菊 芳 陈 志 明 （ 长沙 南方职 业学 院机 械工 程系 长 沙 ４１ ２ ８ ０ ０ ）
摹： 丝 Ｖ 连 金刚 膜 验中 实 参 包 灯丝 度 衬底 度， 体的 比等 ） 金刚 膜的 长 亡 ｃ Ｄ 生长 石 的实 ， 验 数（ 括 温 温 气 碳氢 等对 石 生 起到了 键 关 性 关 键词 亨 数 全刚 的 值与 膜的 长 快 生 量的 低密 关。 且 验参 互 也有 密切 联系 生 速率 慢与 长质 高 切相 而 实 数相 之间 着 的 。
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人 造 金 刚 石 膜 在 生 产 中有 着 非 常 巨大 ｃＶＤ法 中 ， 丝 法 因 最 其 经 济 价 值 和 实 用 真 空 容 器 中 ， 用 加 热 的 灯 丝将 通 入 的 气 热 利 的 使 用 价 值 ， 论 在 机 械 、 学 、 学 或 半 价 值 而 得 到 最 广 泛 的 使 用 。 不 热 光 体 分 解 ， 解 后 的 气 体 在 衬 底 上 沉 积 形 成 分 导 体 以 及声 学 和 现 代 军事 等 方 面 都 能 发挥 制 品 。 生 长 金 刚石 膜 的 实 验 中 ， 在 通入 的 气 其 强劲 的 作 用 。 工生 产 金 刚 石膜 ， 以 采 １ 热 丝Ｃ Ｄ 法生长金刚石膜 人 可 Ｖ 体 为 氢 气 和 含 碳 的 气体 如 ＣＨ 或 Ｃ Ｈ， 的 ， 等 用高 温 高压 法 或Ｃ （ 学 气相 沉 积 ） 。 ＶＤ 化 法 在 ＣＶＤ即 化 学 气 相 沉 积 。 丝 法是 指 在 混 合 气 体 。 热 在真 空 加 高温 的 条 件 下 ， 体被 气 分 解 为 氢原 子 、 氢 气 体 等 。 氢 气 体 在衬 碳 碳 Ｈ ｃ ／ ％） ２ ２ １ 底 上 沉 积 为 金 刚 石膜 。 Ｘ ／ ／／ 金 刚 石 （ 在 热 丝 ＣＶＤ生 长 金 刚 石 厚 膜 的 过 程 ／ ● １ ０ 中 ， 如 下 实验 参 数 对 金 剐 石 膜 的 生 长 起 有 Ｘ 碳球 到关键作用 。
温度对直流热阴极化学气相沉积硼掺杂金刚石薄膜的影响(英文)
刘宁等：缺氧La1–x Na x MnO2.825陶瓷体系磁电性质· 949 ·第38卷第5期温度对直流热阴极化学气相沉积硼掺杂金刚石薄膜的影响吕江维1，冯玉杰1，高娜1，彭鸿雁2，陈玉强2，姜宏伟2，祁文涛2(1. 哈尔滨工业大学，城市水资源与水环境国家重点实验室，哈尔滨 150090；2. 牡丹江师范学院，超硬材料与新型碳基功能省重点实验，黑龙江牡丹江 157012)摘要：为了获得高品质的硼掺杂金刚石薄膜，采用直流热阴极化学气相沉积法在不同的温度下制备了硼掺杂金刚石薄膜。
利用等离子体发射光谱、扫描电子显微镜、X射线衍射和Raman光谱研究了温度对硼掺杂金刚石薄膜生长特性的影响。
研究发现：等离子体活性基团C2的浓度随温度升高而增加。
除了1080℃时生长的薄膜存在孔洞外，在较宽的温度范围(800～1000℃)都能够生长高质量的硼掺杂金刚石薄膜，并随温度升高薄膜质量和晶体结晶度都有所提高。
与未掺杂生长的金刚石薄膜相比，掺硼薄膜即使在较低的温度(800)℃时也没有出现非金刚石相。
这主要是因为掺杂剂B(OCH3)3在气相反应中能够生成含氧活性基团，对非金刚石相具有很强的刻蚀作用。
关键词：硼掺杂金刚石；化学气相沉积；金刚石薄膜；Raman光谱中图分类号：TB43；TQ164 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2010)05–0949–06TEMPERATURE INFLUENCE ON GROWTH CHARACTERISTIC OF BORON-DOPED DIAMOND FILMS PREPARED BY DIRECT CURRENT PLASMA CHEMICAL V APOR DEPOSITIONLÜ Jiangwei1，FENG Yujie1，GAO Na1，PENG Hongyan2，CHEN Yuqiang2，JIANG Hongwei2，QI Wentao2(1. State Key Laboratory of Urban Water Resources and Environment, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090;2. Key Laboratory of New Carbon-based Functional and Super-Hard Materials, Mudanjiang Normal College,Mudanjiang 157012, Heilongjiang, China)Abstract: In order to obtain boron-doped diamond (BDD) films with high quality, a series of BDD films were deposited by direct current plasma chemical vapor deposition at various temperatures. Optical emission spectroscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and Raman spectrum were used to analyze the plasma characteristics during growth process, surface morphology and crystalline quality of BDD films. It is found that the production of C2 radicals is much enhanced by the increase of temperature. Except a few small holes in the films prepared at 1080℃, the high quality BDD films can be obtained in a large temperature range of 800–1000,℃ and the quality of film and the diamond crystallinity are improved with the increase of temperature. Non-diamond phases were not formed even in the film prepared at 800℃, compared with undoped diamond film. These results are attributed to the strong etching effect on the non-diamond phases by oxygen-containing radicals produced through decomposition of B(OCH3)3 in the gas phase.Key words: boron-doped diamond; chemical vapor deposition; diamond film; Raman spectrumSince the discovery of artificial diamond growth by chemical vapor deposition (CVD) technique in the early 1980s,[1] diamond has attracted great interest and been extensively studied in recent 30years due to its out-standing properties, such as high thermal conductivity, high electrical resistivity, high hardness and chemical inertness. Nowadays, various CVD techniques including hot filament CVD (HFCVD),[2–3] microwave plasma CVD (MPCVD),[4–5] plasma enhanced CVD (PECVD),[6–7] elec-tron-assisted CVD (EACVD),[8–9] direct current jet CVD (DC jet CVD)[10] have been developed to synthesize diamond film. Direct current plasma CVD (DC-PCVD) is one of these CVD techniques, which was first reported by Suzuki et al.[11–12] Over the past 20 years, much work has收稿日期：2009–09–10。
衬底对微米金刚石薄膜制备及特性的影响
衬底对微米金刚石薄膜制备及特性的影响∗高金海;李桢;张武勤;张兵临【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2017(040)001【摘要】通过改变处理衬底表面的方法,制备出不同的微米金刚石薄膜。
具体的方法是利用磁控溅射在陶瓷衬底上面镀上一层厚金属钛,对金属钛层进行不同的表面处理后,放在微波等离子体化学气相沉积腔中制备微米金刚石薄膜。
对不同的薄膜用二极管型结构测试了它们的场致发射电子的性能,良好的表面处理能达到在电场2.1 V/μm下,9.2 mA/cm2优秀的发射效果。
并对发射机理和场发射特性进行了深入的研究。
%By changing the processing method on the surface of the substrate,the different micron diamond film is prepared. Specific method is to use the magnetron sputtering plating on ceramic substrate on a thick layer of titanium. After making the titanium layers with different surface treatment,the titanium layers is put into the cavity for microwave plasma chemical vapor deposition to prepare micron-diamond films. The different micron-diamond films were used in diode structure to test performance of their field emission electron. The field emission current can be achieved to show an excellent effect 9. 2 mA/cm2 under the electric field of 2. 1 V/μm. And the emission mechanism and the field emission properties were studied.【总页数】5页(P11-15)【作者】高金海;李桢;张武勤;张兵临【作者单位】郑州师范学院物理系，河南郑州450044; 郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室，河南郑州450052;郑州师范学院物理系，河南郑州450044;郑州师范学院物理系，河南郑州450044;郑州大学物理工程学院材料物理教育部重点实验室，河南郑州450052【正文语种】中文【中图分类】TB383;O484【相关文献】1.衬底掺杂浓度对深亚微米槽栅PMOSFET特性影响 [J], 任红霞;郝跃2.圆柱形衬底上高质量金刚石薄膜制备工艺研究 [J], 马玉平;王勇;孙方宏;陈明3.气相生长金刚石膜对衬底金刚石性能的影响 [J], 张铁臣4.沉积时间对球状微米金刚石聚晶结构的生长及其场发射特性影响 [J], 高金海;李桢;张武勤;张兵临5.图形化蓝宝石衬底上有序微米半球形SnO_2的生长、结构和光学特性研究 [J], 冯秋菊;潘德柱;邢研;石笑驰;杨毓琪;李芳;李彤彤;郭慧颖;梁红伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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实践证明这种方法也是可行的。
以上方式也不是绝对的,由于各地机场的运行规模不同,信息系统不是成品系统,提供商不同,采用的技术也是千差万别,具体采取什么方式建设系统,完全要根据机场的实际情况来设计。
4.3原有集成系统的AO D B 和新的集成系统的AODB 的关系多航站楼运行模式下单中心运行具有较大的优势,因此当新的AODB 建成之后,如果以新楼的集成系统为中心,可以将原来的AODB 转变为新的AODB 的代理服务器,该代理服务器仅服务于单一航站楼内的通用查询用户和为一些与航班信息关系不紧密的系统提供航班数据的接口。
4.4多航站楼运行模式资源的分配和管理机场的运行资源有候机楼、跑道、滑行道、机位、登机口、候机区、登机桥、值机柜台、行李转盘、行李分拣口等,这些资源会在航班不同的阶段被使用。
单航站楼运行模式下,进行资源分配时不需要考虑航班的候机楼属性,各种不同的资源之间的关联关系不紧密,如当航班的机位变更时,其值机柜台、候机区,行李分拣口等资源不一定产生变更,资源的分配和管理就相对简单,而航班显示也只是内容产生变更,显示区域并不变更。
多航站楼运行模式下,如果一个航班的航站楼属性变更,航班机位、登机口、值机柜台、行李分拣口、行李转盘等资源都可能产生变更,航班显示的内容和区域都将产生变更。
为了保证资源的灵活调配,机场的资源分配管理系统应该只是一套系统。
多航站楼运行模式
下,进行资源分配时,必须充分考虑各种资源之
间的联动关系才能做到协调运行。
此时有一个
关键点,就是将航站楼作为资源分配的一个基
本判断依据,当航站楼变更时,系统根据预先设
定的各种规则再进行其它资源的变更,这样将
会使系统的处理逻辑相对清晰和简单。
4.5多航站楼模式下新系统上线运行的风险
多航站楼模式下新系统的联调和上线将
面临很大的风险和困难,该工作是系统建设工
作的难点和重点。
由于需要与运行中的系统
进行联调和最终连接并上线,而这些工作必须
在夜航结束之后才能进行,对于航班比较繁忙
的机场来说,夜航结束的时间是很短的,因此
前期需要制定详细的计划和应急保障措施,前
文已介绍了几种系统的建设方式,上线时要针
对不同的系统制定不同的计划,并充分考虑各
系统之间的互动关系,以保障联调、上线工作
的顺利进行和出故障之后原有系统运行的有
效保障。
系统上线运行的演练工作也是非常重要
和必要的,通过多次的演练,能让工作人员发
现系统中存在的不足,也能让工作人员提前适
应新的系统的工作方式,缩短磨合期。
尤其需
要重视的是系统联合演练,此时应由各业务部
门充分参与演练。
演练计划的制定是否完善,
将是演练是否成功的关键。
演练计划中案例
的设计应充分考虑到各系统之间的互动关系,
这样才能最大程度模拟实际运行情况,也才能
检验信息的传递是否顺畅。
通常,每一次的
演练都能让系统集成商和子系统的提供商发
现很多问题,而集成系统的运行也在一次次的演练中趋于平滑。
5结语多航站楼运行模式下机场集成系统的构建是一个复杂的系统工程,将会面临巨大的挑战,这就要求我们既要站在整体的高度考虑新老资源的充分利用,又要保证新老系统的相互融合和衔接,更重要地是保证系统的安全和运行效率。
本文阐述了多年机场信息系统建设和运行工作中的体会、经验和思考,对于快速发展的机场航站楼和机场信息系统来说,需要与时俱进研究,不断跟踪国际前沿,结合国内实际,凝练更好解决方案和策略。
参考文献[1]白晓东.机场信息集成系统解决方案与应急指挥中心建设[J].智能建筑与城市信息,2007,131(10):22～25.[2]王金山,王晓军.从新白云机场看国内民航信息集成系统建设[J ].中国民用航空,2005,58(10):72～74.[3]姚立平,李涛,任红梅.机场信息集成系统设计[J].计算机工程,2005,31(S1):46～51.[4]张瑞祥,冯立国.浅谈机场信息系统集成的中间件功能[J ].智能建筑与城市信息,2008,139(6):27～30.[5]潘硕华,周龙,朱琦.中间件技术在浦东机场航班信息集成系统的应用[]科技成果纵横,,()6～66化学气相沉积方法(CVD)是近年发展起来的新型制备金刚石的方法,目前CVD 金刚石膜的研究正逐步走向产业化,高质量稳定生
长金刚石膜成为人们的研究热点。
大量研究表明[1～3],系统的工艺参数中,衬底温度的大小和均匀性对金刚石薄膜的结构、晶形、膜的质量和生长速率影响很大。
本文对不同衬底温度下生长的金刚石薄膜进行了表征,通过对其衬底温度对合成金刚石薄膜的影响
杨传径陈庆东李新忠
(河南科技大学理学院洛阳471003)
摘要:本文利用热丝化学气相沉积方法对不同温度下生长的金刚石薄膜样品进行了表征分析。
通过扫描电镜照片分析,从成核理论方面得出了金刚石薄膜生长的最优化温度。
关键词:金刚石薄膜材料
中图分类号:TB 43文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2008)11(c)-0004-01
扫描电镜的分析,得出了最优化温度并从理论
上给出了分析。
1实验结果及分析
本实验采用设备为超硬材料国家重点实
验室的热丝CV D,通过改变灯丝温度进而改变
衬底温度的方法,从而制备出不同温度下生长
的金刚石薄膜。
就温度对合成金刚石薄膜质
量的影响进行了表征。
通过对不同温度下生长的金刚石薄膜的
SE M 照片分析可知,当基底温度为1000℃时,
由图1a 可以看出,金刚石薄膜很难成核且石墨
相成分很高,金刚石薄膜质量很差;当温度控
制在850℃时,由图1b 可以看出,金刚石薄膜
二次成核很多,颗粒很不均匀,薄膜的晶向变
得杂乱;当温度控制在750℃时,由图1c 看出,
金刚石薄膜的晶粒比较均匀,二次成核很少;
当温度低于700℃时,由图1d 可以看出,金刚
石薄膜晶粒很不均匀,晶粒变小,晶界和缺陷
明显增多,
这说明金刚石薄膜质量明显下降。
图1不同温度下金刚石薄膜SEM 照片2结语通过改变灯丝温度进而改变衬底温度的方法,制备了不同温度下的金刚石薄膜,通过SE M 照片分析,得出最优化温度为750℃,高于750℃或低于750℃都很难生长出高质量的金刚石薄膜;并从理论上给出了分析,为金刚石薄膜生长高质量金刚石薄膜提供数据参考。
参考文献[1]C ui Ji ngbi a o,M a Y ur ong et .al .,Chi nes e J our na l of H i gh Pr es s ur e Physi cs,1996(10):151～155.[2]Z hang G ui f eng,W ang Y ongxi n et.al.M i cr of abr i cat i on T echnol ogy,1997:65～69.[3]Zuo W .Shen,B.Sun,F.H.e t.a l.Ap-pl i ed M echanics an d M ater i al s,2008(10～12):864-868.4C E CE ECH A J .20081:4.。