孙祁
- 作品数：27 被引量：48H指数：4
- 供职机构：武汉工程大学材料科学与工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金湖北省教育厅科学技术研究项目更多>>
- 相关领域：理学化学工程一般工业技术电子电信更多>>
- 形核密度对金刚石薄膜表面形貌及其质量的影响被引量：8
- 2013年
- 在2 kW微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)装置中,采用CH4和H2作气源,在最佳生长工艺参数条件下,可重复制备出高质量的金刚石薄膜。金刚石薄膜晶粒表面平滑,无二次形核,晶粒取向单一,薄膜致密性好,而且金刚石拉曼峰的半高宽(FWHM)为7.5 cm-1左右,接近异质外延CVD金刚石膜中FWHM的最小值。在研究中用硅片做基底,分别在不同形核密度条件下进行金刚石薄膜的生长,从而进行形核密度对金刚石薄膜质量,晶粒取向以及薄膜表面形貌影响的研究。研究结果表明在合适的生长条件下,形核密度对金刚石薄膜的表面形貌影响较小,但对其质量有一定的影响。
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- 关键词：MPCVD表面形貌
- 高气压对MPCVD沉积金刚石薄膜的影响被引量：2
- 2018年
- 本研究在10 kW微波等离子体CVD装置中进行,以仿真模拟为辅助理论依据研究了在一定的高功率环境下,气压对金刚石薄膜沉积质量的影响。利用SEM表征对金刚石表面形貌变化进行分析,利用Raman表征结果分析了不同气压环境下金刚石薄膜的结晶质量及半高宽的变化情况。研究结果表明,气压对电子密度影响很大,进而影响金刚石沉积薄膜的表面形貌。在5 kW微波功率下,17 kPa为最优沉积气压,沉积形貌相对最好,半高宽最小。当气压低于17 kPa时,结晶质量随气压增大而增大;当超过17 kPa时,结晶质量不增反降。
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- 关键词：微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜
- CO_2对金刚石膜结构的影响被引量：1
- 2017年
- 采用微波等离子化学气相沉积法,使用甲烷、氢气和二氧化碳作为反应气氛进行金刚石膜的沉积研究。实验中通过添加并改变气体组分中CO_2/CH_4比值金刚石膜在高碳源浓度条件的可控性生长。通过Raman光谱、X射线衍射(XRD)及SEM对金刚石膜的沉积质量,生长取向及表面形貌进行表征。结果表明,在其他参数保持一致时,在高甲烷下,只改变CO_2/CH_4比值可明显改变金刚石膜的表面形貌并提高金刚石膜的质量,实现纳米、(111)面及(100)面微米金刚石膜的可控性生长。
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- 关键词：金刚石膜
- 形核密度与氢等离子体处理对沉积CVD金刚石薄膜的影响被引量：2
- 2016年
- 本实验利用2kW微波等离子体化学气相沉积(CVD)设备,系统探究了不同形核密度和氢等离子体处理对CVD金刚石膜沉积的影响。利用扫描电镜、X射线衍射和Raman光谱对样品的形貌、结构和质量进行了表征,结果表明:形核密度越低,金刚石膜的晶粒尺寸越大,且随着时间的延长,较低形核密度和高形核密度下沉积的金刚石膜能分别获得<110>取向和<111>。当给予合适的生长环境,不同形核密度下沉积的金刚石膜均能获得较高的质量。因此,金刚石厚膜的沉积,可以考虑在低形核密度的环境下进行。另外,在相对较低的基片温度和腔体气压下进行氢等离子体处理,可以在保证金刚石膜表面CHx含量变化不大的情况下,充分减少金刚石膜表面或亚表面的非金刚石相,进一步地提高金刚石膜的质量。
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- 关键词：金刚石膜氢等离子体微波等离子体化学气相沉积
- MPCVD法玻璃上高光透率类金刚石膜的沉积
- 2016年
- 本实验使用石英钟罩微波等离子体化学气相沉积装置,采用"四步沉积法"在含有Ti原子层的玻璃表面,沉积类金刚石膜。保证其他参数不变,通过沉积温度的改变来研究温度对类金刚石膜表面形貌及光透过率的影响。结果表明,提高沉积温度可减少类金刚石膜表面的团聚,提高平整度,同时,提高沉积温度可提高光透过率,当温度为650℃,光透过率为94.8%。
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- 关键词：微波等离子体化学气相沉积类金刚石
- 不同浓度氮气对于MPCVD法生长纳米金刚石薄膜的影响
- 2016年
- 采用微波等离子体化学气相沉积法，以N2／H2／CH4为气源，通过改变反应气氛中的Nz浓度（10％～30％）制备了金刚石薄膜。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、x射线衍射仪等设备对金刚石薄膜的表面形貌、晶粒尺寸以及薄膜质量进行了分析，研究了不同浓度氮气对于沉积金刚石薄膜的影响，结果表明：当氮气浓度低于30％时，沉积的金刚石薄膜晶粒尺寸变化不明显，表面平整度较好，氮气浓度达到30％时，金刚石晶粒增大，缺陷增加；随着氮气浓度增加，薄膜中金刚石相含量下降，同时，金刚石趋向于（111）面优先生长。
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- 关键词：微波等离子体化学气相沉积纳米金刚石氮气
- 氮气体积浓度对高微波功率沉积金刚石膜的影响被引量：6
- 2015年
- 本研究在实验室自制的10kW圆柱形多模谐振腔式MPCVD装置中,研究了高功率沉积环境下,氮气在不同基片温度下对沉积的金刚石膜的影响。利用SEM表征对金刚石膜表面形貌的变化进行了分析,并结合Raman以及XRD的表征结果,分析了不同沉积温度下,氮气体积浓度与金刚石膜质量和晶粒尺寸间的关系。结果表明：引入氮气会同时起到提高沉积速率和增加二次形核的作用,并且金刚石膜的质量会随氮气体积浓度的增加而下降。随着基片温度的降低,N2对金刚石膜的影响将更多的表现为增加二次形核率。在基片温度为750℃时,通过研究不同氮气体积浓度下金刚石膜晶粒尺寸和结晶度的变化,得出当氮气体积浓度保持在0.03%-0.07%之间时,能获得晶粒尺寸为50nm左右且结晶度较好的纳米金刚石膜。
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- 关键词：高功率微波等离子体化学气相沉积金刚石膜
- MPCVD快速制备(100)面金刚石薄膜被引量：13
- 2013年
- 利用实验室自主研发的10 kW微波等离子体装置,在直径为75 mm的(100)硅片上快速沉积高质量(100)面金刚石薄膜。实验中,甲烷浓度由1%提高至5%,金刚石薄膜的沉积速率由1μm/h增至8.2μm/h。随着金刚石薄膜生长速率的增加,薄膜质量下降,晶型杂乱,非金刚石相含量增加。在气源中加入氧气以提高高速生长下金刚石薄膜的质量。不同氧气浓度对金刚石薄膜的半高宽(Full Width at Half Maximum,FWHM)有较大影响:氧气浓度为0.1%～0.5%时,金刚石薄膜的FWHM随着氧气浓度的增加而减小;0.6%～1.2%时,薄膜FWHM值随着氧气浓度的增加而增大;浓度大于1.2%时,FWHM值保持不变。在H2流量为300 cm3/min,CH4浓度为5%,O2浓度为0.5%的条件下,制备出了(100)面完整,晶型完整,有台阶生长状的金刚石薄膜。
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- 关键词：微波等离子体金刚石薄膜甲烷氧气
- 常压微波等离子体炬的模拟及硫化氢处理被引量：2
- 2015年
- 对常压微波等离子体炬装置及H2S废气的处理进行了研究。介绍了一种具有特殊喷嘴结构的微波等离子体炬装置,模拟了不同喷嘴结构下谐振腔中微波电场的强度及分布,在此基础上,进行了H2S废气处理的实验研究。结果表明:采用新型喷嘴结构在喷嘴尖端产生的电场强度和分布更利于等离子体炬的激发,微波功率为500 W时,喷嘴尖端处的电场强度在1.5×106 V/m以上,远大于氩气的击穿电场强度,能有效地激发等离子体炬;当H2S气体与Ar气体流量比为10∶90,总流量为1000mL/min,微波功率为1000 W时,H2S的转化率最大达91.32%;大气微波等离子体炬能有效地处理H2S废气。实验结果证明了模拟结果的正确性和装置的有效性。
- 刘繁翁俊汪建华孙祁
- 关键词：微波等离子体炬喷嘴硫化氢
- 不同沉积气压对MPCVD法制备的类金刚石膜性能的影响
- 2015年
- 采用微波等离子体化学气相沉积法,以玻璃作为基底,通入CH4和H2,在改变沉积气压的条件下研究类金刚石(DLC)薄膜的生长情况。再利用紫外–可见–近红外分光光度计、激光Raman光谱仪和场发射扫描电子显微镜分别对制备出的DLC薄膜的光透过率、质量以及表面形貌进行表征与分析。结果表明:随着沉积气压的逐渐增大,可见光范围内的光透过率随之增大,类金刚石粒径逐渐减小,膜表面的团聚体尺寸逐渐减小、平整度提高。
- 周璐汪建华翁俊孙祁
- 关键词：微波等离子体化学气相沉积类金刚石表面形貌
