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甲烷浓度对CVD金刚石薄膜晶体学生长过程的影响

朱宏喜 , 毛卫民 , 冯惠平 , 吕反修 , VlasovII , RalchenkoVG , KhomichAV

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2007.00570

采用X射线衍射技术、电子背散射衍射技术和扫描电镜分别观察了不同甲烷浓度条件下沉积的CVD自支撑金刚石薄膜的宏观织构、微区晶界分布和表面形貌. 研究了金刚石晶体{100}面和{111}面生长的晶体学过程. 研究表明, {100}面通过吸附活性基团CH22-, 而{111}面通过交替吸附活性基团CH3-和CH3-后脱氢堆积碳原子. 低甲烷浓度时, {111}面表面能低于{100}面, 使{111}面生长略快于{100}面. 甲烷浓度升高, 动力学作用增强使{100}面生长明显快于{111}面, 使金刚石薄膜产生{100}纤维织构; 同时显露的{100}面平行于薄膜表面, 竞争生长使位于晶体侧面的{111}面由于相互覆盖而减小, 形成了不同于单晶体自由生长的薄膜表面形貌组织.

关键词: 金刚石薄膜 , texture , crystalgrowing , surface structure

甲烷浓度对CVD金刚石薄膜晶体学生长过程的影响

朱宏喜 , 毛卫民 , 冯惠平 , 吕反修 , Vlasov I I , Ralchenko V G , Khomich A V

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.2007.03.039

采用X射线衍射技术、电子背散射衍射技术和扫描电镜分别观察了不同甲烷浓度条件下沉积的CVD自支撑金刚石薄膜的宏观织构、微区晶界分布和表面形貌.研究了金刚石晶体{100}面和{111}面生长的晶体学过程.研究表明,{100}面通过吸附活性基团CH22-,而{111}面通过交替吸附活性基团CH3-和CH3-后脱氢堆积碳原子.低甲烷浓度时,{111}面表面能低于{100}面,使{111}面生长略快于{100}面.甲烷浓度升高,动力学作用增强使{100}面生长明显快于{111}面,使金刚石薄膜产生{100}纤维织构;同时显露的{100}面平行于薄膜表面,竞争生长使位于晶体侧面的{111}面由于相互覆盖而减小,形成了不同于单晶体自由生长的薄膜表面形貌组织.

关键词: 金刚石薄膜 , 织构 , 晶体生长 , 表面形貌组织

衬底温度对CVD金刚石薄膜织构的影响

朱宏喜 , 顾超 , 薛永栋 , 任凤章

物理测试

利用扫描电镜观察了CVD自支撑金刚石薄膜的表面形貌组织,利用X射线衍射技术检测了薄膜织构。研究表明,不同衬底温度条件下制备的金刚石薄膜形成不同的织构和表面形貌组织,衬底温度升高使生长速率参数α减小,金刚石晶体最快生长晶向由〈100〉晶向向〈011〉和〈111〉晶向转变,使得薄膜中{011}和{111}织构随温度提高不断增强。高频率孪晶使薄膜中没有形成{100}织构,而是形成了{122}和{522}织构。

关键词: 金刚石薄膜 , 衬底温度 , 织构 , 表面组织

甲烷浓度对CVD多晶金刚石薄膜孪晶的影响

朱宏喜 , 兀松 , 黄立龙 , 温成芳 , 徐素芳 , 李佳

物理测试

利用扫描电镜、X射线衍射和电子背散射衍射研究了CVD自支撑金刚石薄膜的表面形貌组织、织构和晶界分布.研究表明:金刚石薄膜制备气氛纯度较低,造成薄膜中存在较多孪晶.沉积气体中甲烷浓度升高,孪晶发生频率增加,孪晶对织构组分的影响程度增加.高频率孪晶使薄膜中{100}织构转变为{122}织构,但没有观察到明显的{511}和{411}孪晶织构,说明孪晶取向的变化具有一定的选择性.

关键词: 金刚石薄膜 , 甲烷浓度 , 孪晶 , 织构 , 电子背散射衍射

衬底温度对CVD金刚石薄膜织构的影响

朱宏喜 , ，顾超，薛永栋，任凤章

物理测试

利用扫描电镜观察了CVD自支撑金刚石薄膜的表面形貌组织，利用X射线衍射技术检测了薄膜织构。研究表明，不同衬底温度条件下制备的金刚石薄膜形成不同的织构和表面形貌组织，衬底温度升高使生长速率参数α减小，金刚石晶体最快生长晶向由<100>晶向向<011>和<111>晶向转变，使得薄膜中{011}和{111}织构随温度提高不断增强。高频率孪晶使薄膜中没有形成{100}织构，而是形成了{122}和{522}织构。

关键词: 金刚石薄膜 , substrate temperature , texture , surface morphology

{100}织构化学气相沉积金刚石薄膜的取向生长过程

朱宏喜 , 顾超 , 薛永栋 , 任凤章 , 毛卫民

材料保护

为了研究化学气相沉积（CVD）金刚石薄膜生长过程中{100}织构的形成机理，采用x射线衍射、电子背散射衍射和扫描电镜研究了CVD自支撑金刚石薄膜的宏观织构、微区晶界分布和表面形貌。结果表明：金刚石薄膜以{111}面或{100}面为生长前沿面都能够形成{100}织构，但形成的表面形貌不同；通过吸附CH3-和CH3-在{111}面堆积碳原子时，通过{111}面的层层堆垛形成{100}面，且{100}面平行薄膜表面，暴露在晶粒表面的晶面只有{111}面；通过吸附CH2^2-在{100}面上堆积碳原子时，形成的{100}面平行于薄膜表面且作为晶粒大部分表面，晶粒显露的侧面为{111}面。

关键词: 金刚石薄膜 , 化学气相沉积 , {100}织构 , 形成机理 , 形貌 , 晶体生长 , 生长过程

CVD自支撑金刚石薄膜中的宏观织构与微观孪晶

毛卫民 , 朱宏喜 , 陈冷 , 冯惠平 , 吕反修

无机材料学报

采用背散射电子取向成像、扫描电镜、X射线衍射等手段研究了CVD自支撑金刚石膜的宏观织构、微观组织及晶粒取向的演化过程. 薄膜制备时的气氛纯度较低, 这是引起本文金刚石膜中发现大量孪晶的一个重要原因. 杂质原子会降低金刚石的层错能, 从而降低孪晶界的形成障碍, 促进孪晶生成. 频繁的孪晶导致{100}织构转向{122}织构, 并弱化薄膜织构, 使性能趋向各向同性. {110}取向的晶粒孪晶后仍具有{110}取向, 因而在多重孪晶出现时仍可保持一定的稳定性.

关键词: 金刚石膜 , texture , microstructure , twins

CVD自支撑金刚石薄膜微观孪晶的EBSD研究

朱宏喜 , 毛卫民 , 吕反修 , 李全安 , 郭辉

物理测试

利用电子背散射衍射、扫描电镜和X射线衍射技术研究了CVD自支撑金刚石薄膜的孪晶组织形貌、孪晶界和晶体取向差分布。研究表明，金刚石薄膜中存在一阶和二阶孪晶，不同的孪晶取向转变过程能形成不同的孪晶组织形貌，高频率的孪晶能对薄膜织构产生明显影响。

关键词: 金刚石薄膜 , twin , electron backscatter diffraction , misorientation , texture

甲烷浓度对CVD自支撑金刚石薄膜残余应力的影响

朱宏喜 , 毛卫民 , 吕反修 , 赵清坡 , 谢秋风

人工晶体学报

根据唯像理论研究了化学气相沉积自支撑金刚石薄膜中织构和弹性性能之间的关系,揭示了晶体取向和织构对残余应变和残余应力的影响.织构使CVD金刚石薄膜杨氏模量和宏观残余应变呈现各向异性,而且两者呈现相反的分布规律.织构和杂质都能影响金刚石薄膜的弹性模量和残余应变,但是织构的影响是主要的.实验中测量的残余应变很好的符合了根据薄膜织构计算得到的弹性模量值.因此可以借助改变薄膜织构来调节薄膜的残余应力.

关键词: 化学气相沉积 , 金刚石薄膜 , 织构 , 弹性模量 , 残余应力