MPCVD法制备多晶和单晶金刚石及性质研究

论文摘要

本文采用MPCVD（Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition）方法,制备多晶金刚石膜和单晶金刚石。在硅衬底上沉积高质量的自支撑透明金刚石膜,研究了加入氮气和氧气对其性质的影响。在单晶金刚石生长方面,通过加入氮气,在金刚石籽晶上同质外延高速生长大尺寸CVD单晶金刚石,其速率达到了80-100μm/h,比传统方法生长多晶金刚石膜的速率提高了一个数量级;研究了样品托对单晶金刚石生长的影响,氮气和氧气对其生长及性质的影响,以及CVD单晶金刚石内部氮的分布情况。

论文目录

• 内容提要
• 第一章 绪论
• §1.1 金刚石的结构特征、性质及应用
• §1.1.1 金刚石的晶体结构
• §1.1.2 金刚石的分类
• §1.1.3 金刚石的性质及应用
• §1.2 人工合成金刚石的历史
• §1.3 低压气相沉积金刚石的制备技术简介
• §1.3.1 热丝CVD法
• §1.3.2 等离子体CVD法
• §1.4 CVD金刚石的生长机理
• §1.4.1 碳的P—T相图
• §1.4.2 CVD金刚石的化学反应过程
• §1.4.3 原子氢（H）的作用
• §1.5 CVD金刚石的生长模式
• §1.6 论文的选题及主要研究内容
• 第二章 实验设备及表征方法
• §2.1 MPCVD装置
• §2.1.1 MPCVD技术简介
• §2.1.2 本文采用的MPCVD装置介绍
• §2.1.3 MPCVD法制备金刚石膜的工艺
• §2.1.4 MPCVD法制备大尺寸单晶金刚石的工艺
• §2.2 金刚石的表征技术
• 第三章 多晶金刚石膜的生长特性及透明膜的制备
• §3.1 各因素对多晶金刚石膜生长的影响
• §3.2 光学级自支撑膜的制备
• §3.3 本章小结
• 第四章 同质外延高速生长大尺寸CVD单晶金刚石及其生长特性的研究
• §4.1 大尺寸CVD单晶金刚石的研究进展
• §4.2 籽晶的选择及籽晶托的设计
• §4.3 CVD法同质外延高速生长单晶金刚石
• §4.4 CVD单晶金刚石表面形貌的研究
• §4.5 CVD单晶金刚石生长特性的研究
• §4.6 CVD单晶金刚石的结晶性能
• §4.7 CVD单晶金刚石内的氮分布的研究（PL）
• §4.7.1 CVD单晶金刚石的PL谱
• §4.7.2 CVD单晶金刚石上表面以及内部的氮分布
• §4.8 CVD单晶金刚石的抛光工艺
• §4.9 本章小结
• 第五章 全文总结
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表和提交的论文
• 致谢
• 中文摘要
• Abstract