掺硼金刚石膜的制备及其电学性能研究

论文摘要

采用EACVD方法沉积掺硼金刚石膜,研究了掺硼金刚石膜的生长特性、电学性能以及掺硼金刚石膜的电化学性质。本文采用液态B（OCH3）3做为硼源,通过改进掺杂工艺,制备出重掺硼金刚石膜,随硼含量的增加其电阻率发生了绝缘体-半导体-导体-超导体的转变。重掺硼金刚石膜在室温下电阻率可达到10-3?·cm,在低温下（10K左右）发生超导相变。研究了掺硼金刚石膜作为电极在电化学领域的应用,采用循环伏安法测试发现金刚石膜表现出宽的电化学窗口和低的背景电流,以及在生物制剂检测中也表现出很高的灵敏度和很好的稳定性,是制备电极的理想材料。

论文目录

• 第一章 金刚石的概述
• 1.1 引言
• 1.2 金刚石的结构
• 1.3 金刚石的性质及应用
• 1.4 人造金刚石的研究进展
• 1.5 CVD 金刚石膜制备方法简介
• 1.6 掺硼金刚石膜的研究进展
• 1.7 掺硼金刚石膜的应用
• 1.7.1 掺硼金刚石膜在微电子领域的应用
• 1.7.2 掺硼金刚石膜在电化学领域的应用
• 1.8 论文的选题及主要研究内容
• 第二章 EACVD 方法制备金刚石膜的设备及工艺简介
• 2.1 电子辅助热灯丝（EACVD）方法简介
• 2.1.1 实验设备简介
• 2.1.2 真空系统
• 2.1.3 热灯丝的选择
• 2.1.4 EACVD 设备实验操作步骤
• 2.2 CVD 金刚石的合成原理
• 2.2.1 碳的P-T 相图
• 2.2.2 CVD 金刚石的生长过程
• 2.2.3 反应气体的分布
• 2.2.4 氢原子的作用
• 2.3 EACVD 金刚石膜沉积系统各种参数间的关系
• 2.4 本章小结
• 第三章 -OH 键对金刚石膜生长特性的影响
• 3.1 实验条件
• 3.2 乙醇对金刚石膜生长速率及品质的影响
• 3.3 乙醇对金刚石膜表面形貌的影响
• 3.4 不同乙醇流量下制备的金刚石膜样品的XRD 测试
• 3.5 乙醇流量对金刚石膜机械性能的影响
• 3.6 本章小结
• 第四章 掺硼金刚石膜的制备及生长特性研究
• 4.1 掺硼金刚石膜的制备
• 4.1.1 硼源的选择
• 4.1.2 EACVD 掺硼金刚石膜的制备
• 4.2 掺硼金刚石膜的测试与分析
• 4.2.1 硼掺杂对金刚石膜生长速率的影响
• 4.2.2 硼掺杂金刚石膜的Raman 光谱分析
• 4.2.3 掺硼金刚石膜生长均匀性
• 4.2.4 硼掺杂对金刚石膜表面形貌及品质的影响
• 4.2.5 偏流对掺硼金刚石膜表面形貌的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 掺硼金刚石膜电学性质的研究
• 5.1 掺硼金刚石膜的电学性质
• 5.2 掺硼金刚石膜的霍耳迁移率
• 5.3 重掺硼金刚石膜的超导特性
• 5.4 掺硼金刚石膜的光反射特性
• 5.5 本章小结
• 第六章 金刚石膜电极的电化学性能研究
• 6.1 掺硼金刚石膜电极的表面及其结构分析
• 6.2 金刚石膜电极电化学性能
• 6.2.1 金刚石膜电极制备
• 6.2.2 电极反应的动力学
• 6.2.3 循环伏安法测试体系
• 6.2.4 实验试剂
• 6.3 掺硼金刚石膜电极的循环伏安（CV）特性曲线
• 6.3.1 金刚石电极的电势窗口
• 6.3.2 掺硼浓度对金刚石膜电极电化学窗口的影响
• 6.3.3 不同电解液对金刚石膜电极电化学窗口的影响
• 6.3.4 电解液中的溶解氧对金刚石膜电极电化学窗口的影响
• 6.3.5 金刚石电极在亚铁氰化钾溶液中的循环伏安特性曲线
• 6.4 微量有机化合物成分的探测
• 6.5 本章小结
• 总结
• 参考文献
• 中文摘要
• Abstract
• 致谢
• 博士期间发表和提交的论文