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大氣等離子清洗機化學氣相沉積金剛石膜實驗形核研討

大氣等離子清洗機化學氣相沉積金剛石膜實驗形核研討:
        使用該工藝制取的金剛石膜是1種有著大氣等離子清洗機化學氣相積累能力的工藝。由于薄膜金鋼石在超硬維護涂層、光窗口、熱沉信息、微電子等方面都有著重要意義,因而,當人類掌握了金鋼石薄膜的制取工藝,尤其是單晶金鋼石薄膜的制取工藝后,依靠信息的前史就會由硅材料年代迅速進入金鋼石年代。可是,有關金剛石薄膜的機理還不非常清晰,尤其是突變性外延性單晶金鋼石膜,這一難點在于:低溫大氣等離子清洗機處于熱不平衡狀態,所用反應氣體也是多原子分子,反應體系復雜,缺少基礎資料支持。可是,經過20多年的理論和實驗研究,人們不僅開發了多種方法來制取金鋼石薄膜,而且通過對實驗數據的分析和總結,對影響金鋼石薄膜生長的因素也有了一些了解。對于多晶金鋼石膜的生長,成核是關鍵,而影響成核的因素很多,包括等離子體條件、基質信息、溫度等。

大氣等離子清洗機

       使用大氣等離子清洗機化學氣相沉積金鋼石膜,首要要了解金鋼石的成核過程,通常將其分為兩個階段:含碳量官能團抵達基材表層,然后分散到基材內部;第二階段是抵達基材表層的碳原子在基材表層上以缺陷、金鋼石子晶等為中心的成核、生長;因而,決定鉆石形核的要素包括:
1.基材信息:由于形核取決于基材表層碳的飽和度和抵達核心的臨界濃度,因而,基材信息的碳分散系數對形核有著重要影響。分散性系數越大,就越不易達到成核所需的臨界濃度,鐵、鎳、鈦等金屬基材直接在這類信息上進行成核是非常困難的;而對于較低碳分散性系數的信息,如鎢、硅等,鉆石可以快速成核。
2.表層磨削:通常金鋼石的形核都能通過金鋼石粉末對表層磨削而推進。使用SiC,c-BN,Al2O3等信息進行的碾磨也能促進形核的形成。磨削能促進形核形成的機理主要有兩點:一是經過磨削,金剛石微粉的碎屑留在基材表層,起到晶種作用;二是磨削能在基材表層產生許多微小的缺陷,這些缺陷是自發形核的有利方向。碾磨信息的格點常數越接近金鋼石,增強形核的效果就越好,因而,通常的碾磨信息都是用高溫高壓法制取的金剛石微粉。
3.大氣等離子清洗機基本參數:在金鋼石形核早期,由于碳向基材的分散,在基材表層形成了界面層,因而研討指出了等離子體基本參數對界面層也有重要影響,例如,當硅基材表層沉積金鋼石膜時,甲烷濃度對SiC界面層的形成有直接影響。
4.偏壓增強形核:在大氣等離子清洗機化學氣相沉積中,基材通常都是加負偏壓,也就是說,基材的電位與等離子體的低電位有關。負偏壓的作用是使基底表層離子濃度增加。偏壓太高時,由于過多離子對基材外層和前驅核的濺射,形成了捺形核,因而在偏壓增強形核時,偏壓的大小更合適。


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