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氢等离子体处理对类金刚石膜场发射性能的影响

赵立新 , 彭鸿雁 , 陈玉强 , 罗玉杰 , 陈宝玲 , 徐闰 , 黄健 , 王林军 , 夏义本 , 金曾孙

新型炭材料

采用大功率、高重复频率、准分子激光溅射热解石墨靶制备了类金刚石膜,研究了直流辉光氢等离子体处理对类金刚石膜的场发射性能的影响.结果表明:氢等离子体处理后,类金刚石膜的场发射性能明显提高,其发射阈值电场由26 V/μm下降到19 V/μm.氢等离子体刻蚀除去了类金刚石膜生长表面的富含石墨的薄层,露出的新表面具有较低的功函数;膜表面的悬键被氢原子饱和,进一步降低了电子亲和势,改善了膜的场发射性能.

关键词: 类金刚石膜 , 氢等离子体处理 , 场发射

[100]金刚石薄膜的辐照响应特性研究

任玲 , 王林军 , 苏青峰 , 刘健敏 , 徐闰 , 彭鸿雁 , 史伟民 , 夏义本

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2006.04.011

采用热丝辅助化学气相沉积(HFCVD)方法生长得到25μm厚的[100]取向金刚石膜,用以制备辐射探测器.在100 V偏压下,测得暗电流为16.1 nA,55Fe X射线(5.9 keV)和241Am α粒子(5.5 MeV)辐照下的净光电流分别为15.9nA和7.0nA.光电流随时间的变化先快速增加随后由于"pumping"效应逐渐达到稳定.X射线和α粒子辐照下的平均电荷收集效率分别为45%和19%,并由Hecht理论计算得到对应的电荷收集距离为11.25μm和4.75μm.

关键词: 金刚石膜 , 辐射探测器 , 光电流 , 电荷收集效率

大功率准分子激光制备类金刚石膜及场发射性能

赵立新 , 彭鸿雁 , 陈玉强 , 陈宝玲 , 徐闰 , 黄健 , 王林军 , 夏义本 , 王惟彪

液晶与显示 doi:10.3969/j.issn.1007-2780.2008.05.018

采用大功率高重复频率准分子激光溅射热解石墨靶制备了类金刚石膜,研究了激光功率密度和重复频率对类金刚石膜的结构及场发射性能的影响.保持重复频率不变,提高激光功率密度可提高膜中sp3键碳的含量和膜的场发射性能;在最佳激光功率密度下,当重复频率由200 Hz提高到500 Hz,膜中sp3键碳的含量和膜的场发射性能先提高,后降低,在300 Hz时达到最佳.在300 Hz重复频率、1010W/cm2激光功率密度下.膜的发射阈值电场为26 V/μm,在34 V/μm的电场下测得电流密度为14μA/cm2.根据类金刚石膜的场发射机理对上述结果进行了分析解释.

关键词: 脉冲激光沉积 , 类金刚石膜 , 场发射

室温下金刚石薄膜上沉积立方氮化硼薄膜的研究

冯健 , 徐闰 , 汤敏燕 , 张旭 , 乐永康 , 王林军

人工晶体学报

采用射频磁控溅射技术分别在纳米与微米金刚石薄膜上制备立方氮化硼(c- BN)薄膜.金刚石薄膜由拉曼光谱(Raman)及原子力显微镜(AFM)进行表征.采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)研究了不同沉积温度对c- BN薄膜生长的影响,结果表明在金刚石薄膜上生长c- BN不存在温度阈值,室温下生长的c- BN含量可达70%以上.当沉积温度由室温向上升高时,对于纳米金刚石薄膜衬底上生长的BN薄膜而言,其中的立方相含量反而逐渐降低.此外,随着沉积温度的降低,c- BN对应的峰位向低波数方向偏移的现象表明低温下生长的c- BN薄膜内应力较小.文中探讨了产生此现象的原因.

关键词: BN薄膜 , 金刚石薄膜 , 射频磁控溅射

基于(100)定向金刚石薄膜的辐射探测器研究

沈沪江 , 王林军 , 黄健 , 徐闰 , 史伟民 , 夏义本

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.01254

采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法制备了100μm米厚高质量(100)定向金刚石薄膜. 利用(100)定向金刚石薄膜成功制备了α粒子探测器, -100V偏压下电荷平均收集效率为37.7%, 最大的电荷收集效率达到60%以上. 在此基础上, 通过在α粒子探测器条状电极面蒸镀一层合适厚度的硼(10B)膜转化层, 成功研制了金刚石中子探测器. 镀硼之后探测器对中子有明显的响应, 在1V/μm电场下, 对252Cf中子的能量分辨率达到9.3%,探测效率达到1.67%. 同时还研究了电场强度和硼(10B)层厚度对器件探测效率的影响规律. 在厚度<1.5μm时, 随着厚度的增加, 探测效率上升, 当厚度>1.5μm时, 探测效率下降.

关键词: 金刚石薄膜 , radiation detector , photoelectrical properties

基于(100)定向金刚石薄膜的辐射探测器研究

沈沪江 , 王林军 , 黄健 , 徐闰 , 史伟民 , 夏义本

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2009.01254

采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法制备了100μm米厚高质量(100)定向金刚石薄膜. 利用(100)定向金刚石薄膜成功制备了α粒子探测器, -100V偏压下电荷平均收集效率为37.7%, 最大的电荷收集效率达到60%以上. 在此基础上, 通过在α粒子探测器条状电极面蒸镀一层合适厚度的硼(~(10)B)膜转化层, 成功研制了金刚石中子探测器. 镀硼之后探测器对中子有明显的响应, 在1V/μm电场下, 对~(252)Cf中子的能量分辨率达到9.3%,探测效率达到1.67%. 同时还研究了电场强度和硼(~(10)B)层厚度对器件探测效率的影响规律. 在厚度<1.5μm时, 随着厚度的增加, 探测效率上升, 当厚度>1.5μm时, 探测效率下降.

关键词: 金刚石薄膜 , 辐射探测器 , 光电性能

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