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计算机编程控制CVD金刚石膜生长系统的研制与应用

方容川 , 常超 , 廖源 , 叶祉渊 , 薛剑耿 , 王冠中 , 马玉蓉 , 尚乃贵 , 牛晓滨 , 王代冕 , 吴气虹 , 揭建胜

材料导报

关键词:

脉冲激光淀积MgF2薄膜的制备及性质研究

于琳 , 韩新海 , 王冠中 , 揭建胜 , 廖源 , 余庆选 , 方容川

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2004.01.012

本文采用脉冲激光淀积方法(PLD)制备了MgF2光学薄膜,并对其表面形貌以及光学性质进行了测试分析,X射线光电子能谱分析显示MgF2样品具有很好的化学组分配比,F/Mg原子比在1.9～2.1之间,接近于体材料;在可见光波段其光学透过率为60%～80%,在红外波段更是达到了90%以上,由KK变换计算MgF2的折射率大约为1.39,也接近于体材料的折射率1.38.

关键词: 薄膜光学 , 脉冲激光淀积 , MgF2薄膜 , 透过率

不同衬底对单层二硫化钼光学性质的影响研究

周朝迅 , 廖源 , 周献亮 , 余庆选 , 董振超

低温物理学报

我们通过化学气相沉积法成功地在石英、蓝宝石和SiO2/Si衬底表面生长出单层二硫化钼,然后将SiO2/Si表面的样品转移到金膜和另一片SiO2/Si衬底表面,并对这四种不同衬底上的单层二硫化钼的荧光光谱和拉曼光谱进行研究.结果发现不同的衬底可以通过两种方式影响二硫化钼的拉曼和荧光光谱:一是应力作用使E21g拉曼特征峰发生移动,同时改变直接带隙的带宽;二是不同类型的掺杂影响A1g拉曼特征峰位,并改变光跃迁中的中性激子辐射复合和带电激子辐射复合过程的比重,从而使荧光光谱中的A1峰位发生移动.

关键词: 单层二硫化钼 , 荧光光谱 , 拉曼光谱 , 应力 , 掺杂

HFCVD金刚石膜过程的气氛模拟与分析

戚学贵 , 陈则韶 , 常超 , 王冠中 , 廖源

无机材料学报

对热丝法化学气相沉积金刚石膜过程的气氛进行了模拟与分析.使用GRI-Mech3.0甲烷燃烧过程C/H/O/N四元体系热化学反应机理和动力学数据,模拟并分析了HFCVD金刚石膜的C/H气相化学反应,通过对反应流的简单模拟得到了衬底位置气相组成,结果与前人实验数据吻合.探讨了灯丝温度、碳源浓度和碳源种类等因素变化对衬底位置气相组成的影响.结果表明甲基是金刚石膜生长最主要的前驱基团,其作用远高于乙炔,而超平衡态原子氢的存在对金刚石膜的质量至关重要.

关键词: 热丝法化学气相沉积 , diamond films , gas chemistry , growth precursor

硼掺杂对金刚石薄膜生长特性的影响

刘卫平 , 余庆选 , 田宇全 , 廖源 , 王冠中 , 方容川

无机材料学报

采用HFCVD方法制备了掺硼金刚石薄膜,通过扫描电子显微镜和X射线衍射光谱对样品的表面形貌及结构进行了分析.结果表明,随着硼含量的增加,薄膜中晶粒的取向由(100)变为(111),然后趋向于无序化.硼的掺入同样影响到孪晶晶粒的形态及生长因子α,使得α变小.通过对样品的Raman光谱分析,得出在适当的硼掺杂浓度下,孪晶的出现使金刚石薄膜中的应力得到松弛,从而中心声子线Raman位移红移较小.

关键词: 孪晶 , HFCVD , boron doping diamond films , null

C-H-O和C-H-N体系生长金刚石膜的气相化学模拟

戚学贵 , 陈则韶 , 王冠中 , 廖源

无机材料学报

数值模拟了C-H-O和C-H-N体系的气相化学,构建了含氧和含氮气源化学气相沉积金刚石膜的三元相图,探讨了加氧和加氮影响金刚石膜生长的途径.结果表明,甲基是金刚石生长主要的前驱基团,乙炔导致非金刚石碳沉积,原子氢刻蚀非金刚石碳.通过气相反应改变这些基团的浓度是加氧的一个重要作用途径,而加氮在改变这些基团浓度的同时,CN等含氮基团还强烈地参与了金刚石膜成核和生长的表面过程.

关键词: 化学气相沉积 , diamond films , gas phase chemistry , phase diagram

热丝CVD生长SiCN薄膜的研究

牛晓滨 , 廖源 , 常超 , 余庆选 , 方容川

无机材料学报

在HFCVD系统中采用SiH₄/CH₄/H₂/N₂混合气体成功的制备了SiCN薄膜.SEM照片显示制备的SiCN薄膜由棒状结构构成,而在HRTEM下发现这些棒状结构是由生长在无定型SiCN基体当中的纳米晶粒组成的.进一步的SAED和XRD分析说明SiCN纳米晶粒具有类似于α-Si₃N₄的结构.XPS和FTIR分析表明薄膜中含有Si、C、N和O几种元素以及C=N、Si-N和C-N等共价键,但是并没有观察到C-Si的存在.由实验得出结论,SiCN晶体的生长包括两个步骤:α-Si₃N₄团簇的生长和C取代其中Si的过程.

关键词: HFCVD , SiCN films , α-Si₃N₄

氮气氛下金刚石薄膜生长过程中的光发射谱研究

李灿华 , 廖源 , 常超 , 王冠中 , 马玉蓉 , 方容川

无机材料学报

利用原位光发射谱对衬底附近的化学气相性质进行了研究．研究表明，氮气的引入使得金刚石生长的气相化学和表面化学性质发生了很大变化．含氮基团的萃取作用提高了金刚石表面氢原子的脱附速率，从而提高了金刚石膜的生长速率．而含氮基团的选择吸附使金刚石（１００）取向变得化学糙化，这种化学糙化使得（１００）晶面生长速率远大于其它晶面，最终使金刚石薄膜呈现（１００）织构．还利用化学气相沉积方法研究了氮气浓度对金刚石生长的影响，结果与光发射谱分析是一致的．

关键词: 热丝CVD , optical emission spectra , nitrogenous radicals , diamond growth

ZnO:Ag薄膜的结构对其紫外发光增强的研究

金运姜 , 余庆选 , 刘书见 , 廖源

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2008.01.009

利用脉冲激光沉积方法(PLD),在Si(100)衬底上生长了银掺杂的氧化锌薄膜(ZnO:Ag),所用的激光波长分别是1064 nm和355 nm.通过x射线衍射分析发现,两种不同激光沉积样品的晶体结构有很大的区别.此外,由1064 nm激光制备的ZnO:Ag薄膜,在氧气中800℃的条件下退火一个小时后,在其光致发光(PL)谱中发现,样品的紫外发光峰强度随薄膜中Ag含量增加而急剧增强,但在同样条件下处理的由355 nm激光制备的薄膜,没有观察到类似现象.经过分析和比较,我们认为这种紫外发光增强的特殊现象,是ZnO:Ag薄膜中的纳米Ag颗粒所引起的局部等离子共振而导致.

关键词: 薄膜光学 , 氧化锌 , 光致发光 , 局部等离子共振

PLD方法在CVD金刚石膜上生长ZnO薄膜及其特性研究

张吉明 , 廖源 , 张五堂 , 余庆选 , 傅竹西

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2008.02.022

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在(110)和(100)织构金刚石膜上成功制备出高度c-轴取向的ZnO薄膜,然后在纯氮气氛条件下对ZnO薄膜进行退火处理.作为比较,也在(100)Si上生长的ZnO薄膜进行了相同的处理.通过测量X射线衍射(XRD)谱和光致发光(PL)谱,研究了不同衬底性质和退火对薄膜结构和发光特性的影响.实验结果表明,在(100)织构金刚石上的ZnO膜具有最好的结晶质量,其半高宽只有0.2°.退火之后近紫外发光峰明显减弱的同时,绿色发光峰得到增强.这里归结为氮气退火后氧空位的增加,这点从退火后的XPS谱中可以得到进一步的确认.

关键词: 材料 , 氧化锌薄膜 , 脉冲激光沉积法 , 金刚石 , 应力