文档介绍：鸶帐∧さ闹票讣捌涮匦院推骷芯摘要成椒ㄓ捎谄渲票傅谋∧ぶ柿拷虾茫爸眉鄹裣喽员阋耍酝ǔ2本论文介绍了金刚石薄膜的热灯丝化学气相合成捌湫灾屎推骷应用研究。鸶帐∧な巧鲜兰桶耸甏似鸬牟牧涎芯咳鹊阒弧K哂幸幌盗优异的性质:极高的硬度和杨氏模量、良好的热导率、宽广的禁带宽度、较高的电子和空穴迁移率、表面负电子亲和势、抗高辐射、化学性质稳定以及安全无毒,等等。因此,它在光学窗口、切削工具和磁盘涂层、热交换瘸梁蜕⑷、高速高温大功率半导体器件和冷阴极场发射平板显示器等领域获得了广泛的应用研究。化学气相合成余刚石薄膜的技术包括热灯丝辅助化学气相合成⑽波等离子体辅助化学气相合成⑸淦档壤胱犹甯ㄖ嗪铣狿、直流等离子体辅助化学气相合成狿、电子回旋加速谐振微波辅助化学气相合成——,以及燃烧火焰辅助化学气相合成狿等。其中,热灯丝辅助化学气相合成臀⒉ǖ壤胱犹甯ㄖ嗪用它们制备应用金刚石薄膜。与微波等离子体辅助化学气相合成方法相比,热灯丝辅助化学气相合成方法更适合薄膜的大面积沉积,制备的薄膜直径高达合成高质量的金刚石薄膜取决于对成膜机理的认识以及采用优化的生长工艺。为此,我们采用原位激光反射率测量方法,实时研究了薄膜的生长过程和确定了它的光学性质。研究的结果应用于高质量金刚石薄膜的工艺优化。制备的厚度为的无依托超薄獯翱谠谠谔荚K氐膋卣鞣近的透射率高达%,达到。与传统的高质量多晶金刚石薄膜相比较,纳米金刚石薄膜表面更加光滑,表面粗糙度低达几个纳米。因此,它具有更小的光散射,更适用于光学窗口。但是,它的纯度受制备方法的局限相对较低。为了获得良好的光学透射性,既需要保持碳键的高含量,又要降低它的表面粗糙度。虽然多种抛光技术可以使它的表面更加光滑,但却昂贵与费时。因此,本论文研制了纳米晶/微晶金刚石多层膜。一系列表征测试结果表明,研制的多层膜不仅具有较高的碳键含量,而且表面光滑,表面粗糙度达到T诳杉胶焱夤獠ǘ危季哂懈玫墓庋射率,展现了良好的光学应用前景。复旦大学博士学位论文。
关键词:热灯丝化学气相合成,金刚石薄膜,原位测量,獯翱冢擅拙В晶金刚石多层膜复旦大学博士学位论文鸶帐∧さ闹聘骷捌涮匦院推骷芯摘要
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金刚石的结构第一章序言金刚石的性质金刚石晶体的面心立方结构如图所示。图金刚石晶体的面心立方结构。由图可知,金刚石的布喇菲礁鎏荚樱谝桓雒嫘牧⒎原胞内,还有四个分别位于空间对角线处的碳原子。每个碳原子和周围四个碳原子共价,一个碳原子在正四面体的中心,另外四个在正四面体的顶角,中心的碳原子和顶角上每一个碳原子公有两个价电子。由于正四面体中心碳原子的价键取向与顶角上的碳原子不同,这使得立方体的顶角及其面心上的碳原子的周围情况与对角线上四个碳原子不同。因此,%的”本征谱为撬慕峁故歉龈词礁褡樱怯闪礁雒嫘牧⒎降淖泳格彼此沿其空间对角线位移的长度套构而成。金刚石的结构使它在光、力、热、电、化学等方面都具有极其优越的性质鸶帐∧さ闹票讣捌涮匦院推骷芯.—复旦大学博士学位论文
本文的主要内容和结构本论文的研究对象是金剐石薄膜的割备、特性和器件化研究。薄膜的制各是在热学方面,由于它具有优异的热导率,它是理想的热交换瘸梁蜕⑷材料。在电子应用上,金刚石可用作绝缘导热器。安装了金刚石的高功率激光二极管,它的性能得到明显改善,输出功率获得了提高。在大规模集成电路和多芯模块校挥米魃⑷绕饕蕴岣叻庾懊芏萚在电学方面,由于金刚石具有很高的载流子迁移率、击穿电场、饱和速率、热导率以及较大的禁带宽度,它被认为是应用于高温、高电压、高功率、高频和高辐射环境下的理想的电子器件材料。此外,人工合成金刚石薄膜具备负电亲和势的独特性质,使它在场发射显示器,一种新型的平板显示器矫婊竦了非常广泛活跃的研究。这种显示器具有一系列优点:重量轻、平板薄型化、工作电压低、不需预热、亮度高、分辨率高、不需背景光、无视角问题以及富有竞争力的低廉价格。目前,这方面的研究已经成为金剐石薄膜应用研究的一个热点。它的特性和器件化研究的前提和基础,因此,本论文的一个重要组成部分是是薄膜的实时生长研究。研究的结果被应用于制各高质量的金刚石多晶薄膜和其光学特性的确定。在此基础上,本论文的另一个重要组成部分报道了它的一个器件化成果一成功研制达到的新一代无依托超薄獯翱凇NA私徊教商高质量多晶金刚石薄膜在红外和可见光波段的光学透射律,就必须克服传统金刚石多晶薄膜表面比较粗糙的固有缺陷。为此,本论文还给出了纳米晶/多晶金刚石多层膜