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热丝化学气相沉积金刚石膜及碳氮膜的研究

赵济美

   本文主要以乙醇为碳源,在热丝化学气相沉积设备中制备金刚石薄膜。围绕金刚石薄膜的形核与生长,研究了乙醇用量、基体温度、反应压强对金刚石薄膜的形核密度、沉积速率和表面形貌的影响。本文运用正交实验研究了在乙醇用量为3.0-5.1 cm~3(形核),16.9—29.5 cm~3(生长)、氢气流量为200 sccm、基体温度为710-860℃、沉积压强为2.0-5.0 KPa、沉积时间为0.25-6 h等一系列条件下金刚石薄膜的形核和生长。 运用扫描电子显微镜和X-射线衍射谱仪对金刚石薄膜进行了分析。因为乙醇的分解温度要低于甲烷的分解温度,以乙醇为碳源所制备的金刚石薄膜的形核时间要比甲烷为碳源所需要的形核时间短。在氢气流量为200 sccm、基体温度810℃、反应压强4.0 KPa,无基体偏压的条件下,以乙醇为碳源时,形核15 min,其形核密度达到10~(12)cm~(-2);而以甲烷为碳源时,形核30 min,其形核密度仅达到10~8cm~(-2)。在生长阶段,以乙醇为碳源所制备的金刚石薄膜的沉积速率要高于甲烷为碳源所制备的金刚石薄膜的沉积速率。 本实验得到以下结果:用乙醇制备金刚石薄膜的最佳形核条件为:乙醇用量为3.8 cm~3(0.5h)、氢气流量为200 sccm、基体温度为810℃、沉积压强为3.0KPa;乙醇制备金刚石薄膜的最佳工艺条件为:乙醇用量为25.3 cm~3(4h)、氢气流量为200 sccm、基体温度为860℃、沉积压强为3.0 KPa。 另外,我们利用化学气相沉积方法,对碳氮膜的制备进行了初步的探讨。我们通过等离子化学气相沉积方法制备碳氮薄膜,通过能量分散谱仪分析了实验样品,确定了在沉积薄膜中含有氮元素。……   
[关键词]:乙醇;金刚石薄膜;形核密度;沉积速率;碳源
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:青岛科技大学2007年