激光-微波等离子体CVD法制备金刚石薄膜

发布时间：2021-01-21 16:14

　　金刚石薄膜具有优异的力学、电学、声学、光学、热学性能,在高密度集成电路封装材料、导弹雷达罩保护涂层、电化学电极及其他高新技术领域具有极佳的应用前景。本研究在传统微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）系统的基础上,引入了高斯分布的连续激光,组成激光-微波等离子体CVD（LMPCVD）装置用于金刚石薄膜的制备,利用激光的光、热效应促进前驱体反应进程,提高CVD金刚石薄膜质量。分别采用MPCVD、LMPCVD法,以Si（100）晶片为基板,在CH₄-H₂气体系统中制备金刚石薄膜,探究甲烷浓度（η_c）、微波功率(p_mw)及激光功率密度（E）对金刚石薄膜生长的影响。最后,通过对比两种方法的实验结果,探究了激光的引入对金刚石薄膜生长的影响机制。在MPCVD系统中探究η_c和p_mw对金刚石薄膜生长的影响。随η_c的升高,金刚石相的含量降低,结晶性变差,薄膜残余应力的性质由压应力逐渐转变为拉应力。η_c=1.5%,p_mw

【文章来源】： 徐甜甜 武汉理工大学

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

金刚石晶Fig.1-1Thecrystals

9离子体工艺低得多的气体温度下工作，产生的原子氢较少，因此，与等离子体方法相比，HFCVD法制备的金刚石薄膜沉积速率较低，薄膜质量也较差。尽管存在这些缺点，热丝辅助沉积仍然很受欢迎，而且是目前较成熟的工业化生产金刚石膜的工艺，这是因为HFCVD设备成本低且装置简单。此外，热丝反应器可直接扩展到大尺寸，并可用于涂覆复杂的形状和内表面[43]。美国sp3公司研制开发了一种双腔体HFCVD沉积设备，沉积面积可达1980cm2。德国夫琅禾费表面工程和薄膜研究所开发了新型的HFCVD设备用于大面积沉积金刚石膜，最大沉积面积可达50cm×60cm。NeoCoat公司也研制开发了一种HFCVD设备，设备最大功率可达120kW，沉积面积达40cm×118cm[27]。图1-2用于金刚石薄膜生长的CVD技术总结[42]Fig.1-2SummaryofCVDtechniquesfordiamondfilmgrowth

10郎图1-3热丝化学气相沉积装置简图Fig.1-3SchematicdiagramofHFCVD图1-4MPCVD装置简图Fig.1-4SchematicdiagramofMPCVD

【参考文献】：
期刊论文
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[2]光学级CVD金刚石膜的研究进展与应用[J]. 涂昕,满卫东,吕继磊,朱金凤.  真空与低温. 2013(02)
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[4]半导体金刚石薄膜器件综述[J]. 史立生,尹成群,陈丽敏.  电气传动自动化. 1996(01)



本文编号：2991486