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P型掺杂金刚石厚膜的电火花加工

曹振中 , 左敦稳 , 黎向锋 , 卢文壮

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2005.03.040

CVD金刚石具有和天然金刚石相近的一系列独特的力学、热学、声学、电学、光学和化学性能,在航空、航天、国防等高科技领域具有广阔的应用前景.但是,普通CVD金刚石膜是绝缘体,无法直接进行电加工.本文在分析了电火花加工半导体材料去除速率的基础上,通过掺硼对CVD金刚石厚膜进行半导体改性,继而实现了其电火花加工.通过研究,建立了掺硼金刚石厚膜电火花加工去除速率的经验公式.最后,通过Raman和SEM分析对CVD金刚石厚膜的电火花加工机理进行了初步探讨.

关键词: 金刚石厚膜 , 电火花加工 , 去除速率 , 掺硼

热丝化学气相沉积法制备钛基BDD电极及苯酚降解性能研究

苑奎 , 王婷 , 崔锋 , 倪晋仁

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2015.05.018

目的:研究硼掺杂对改善金刚石膜的电阻率的影响,制备掺硼金刚石膜。方法采用热丝化学气相沉积系统,以CH4,H2,(CH3O)3B混合气体为反应气,在钛片衬底上沉积制备掺硼金刚石膜电极。对不同生长阶段沉积出的电极进行扫描电镜、EDX光电子能谱、激光Raman光谱、X射线衍射、电化学性能表征及废水降解应用研究。结果制备出的掺硼金刚石膜呈现出均匀的(111)晶面,Raman光谱图中金刚石特征峰与硼原子特征峰峰型显著,具有较低的背景电流和更宽的电位窗口(3.5 V),对苯酚废水COD降解效果显著。结论有机污染物的吸附量与电极表面的粗糙度正相关,实验室制备的BDD/Ti电极表面粗糙度小,不利于析氢和析氧等副反应的发生,能降低直接电化学氧化作用,从而得到更宽的电势窗口。

关键词: 热丝化学气相沉积 , 金刚石薄膜 , 掺硼 , 拉曼光谱 , SEM , XRD

硼源浓度对纳米金刚石薄膜掺硼的影响

熊礼威 , 崔晓慧 , 汪建华 , 龚国华 , 邹伟

表面技术

目的:研究纳米金刚石薄膜生长掺硼的内在机理,实现对该过程的精确控制。方法采用微波等离子体化学气相沉积法,以氢气稀释的乙硼烷为硼源,进行纳米金刚石薄膜的生长过程掺硼实验,研究硼源浓度对掺硼纳米金刚石薄膜晶粒尺寸、表面粗糙度、表面电阻和表面硼原子浓度的影响。结果随着硼源浓度的增加,纳米金刚石薄膜的表面粗糙度和晶粒尺寸增大,表面电阻则先下降,而后趋于平衡。结论纳米金刚石薄膜掺硼后,表面电导性能可获得改善,表面粗糙度和晶粒尺寸则会增大。在700℃条件下掺硼15 min,最佳的硼源浓度(以硼烷占总气体流量的百分比计)为0.02%。

关键词: 纳米金刚石薄膜 , 掺硼 , 硼源浓度 , 化学气相沉积

硼掺杂对钛基金刚石薄膜附着力的影响

魏俊俊 , 贺琦 , 高旭辉 , 吕反修

材料热处理学报

采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术在钛基片上沉积了掺硼金刚石薄膜,并对掺杂前后的薄膜形貌及结构进行了检测.结果表明掺杂元素对形貌和结构有很大的影响,同时掺杂后薄膜与基底附着力有所下降.掠角衍射(GIXD)检测表明,中间层的主要成分是TiC和TiH_2.随着硼的加入,两者的含量增加.薄膜与基底的附着力下降的原因主要是受中间过渡层成分和残余应力增加的共同影响.

关键词: 金刚石薄膜 , 掠角衍射(GIXD) , 掺硼 , 附着力 , CVD

掺硼和掺磷的氢化纳米硅薄膜及其应用于类叠层太阳电池的研究

孙月峰 , 张维佳 , 宋登元 , 刘嘉 , 张雷 , 马强 , 吴然嵩 , 张冷

表面技术

采用射频等离子体增强化学气相沉积法,制备了掺硼和掺磷的氢化纳米硅薄膜(nc-Si∶H),并将其应用于纳米硅薄膜类叠层太阳电池中.分析了薄膜样品的光学性能及表面形貌,结果表明:P型掺硼纳米硅薄膜的光学带隙为2.189 eV,电导率为8.01 S/cm,霍尔迁移率为0.521 cm2/(V· S),载流子浓度为9.61×1019/cm3;N型掺磷纳米硅薄膜的光学带隙为1.994 eV,电导率为1.93 S/cm,霍尔迁移率为1.694 cm2/(V·S),载流子浓度为7.113×1018/cm3;两者的晶粒尺寸都在3 ~5 nm之间,晶态比都在35% ~45%之间,并且颗粒沉积紧密,大小比较均匀.制备了大小为20 mm×20 mm,结构为Al/AZO/p-nc-Si∶H/i-nc-Si∶H/n-nc-Si∶H/p-nc-Si∶H/i-nc-Si∶H/n-c-Si/Al背电极的纳米硅薄膜类叠层太阳电池,通过I-Ⅴ曲线测试,其Voc达到544.3 mV,Isc达到85.6mA,填充因子为65.7%.

关键词: RF-PECVD , 掺硼 , 掺磷 , 纳米硅薄膜 , 类叠层太阳电池

掺硼nc-Si:H薄膜中纳米硅晶粒的择优生长

韦文生 , 王天民 , 张春熹 , 李国华 , 韩和相 , 丁琨

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2003.01.006

利用等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)生长的系列掺硼氢化纳米硅 (nc- Si:H)薄膜中纳 米硅晶粒( nanocrystalline silicon,简称 nc- Si)有择优生长的趋势.用 HRTEM、 XRD、 Raman等方 法研究掺硼 nc- Si:H薄膜的微观结构时发现: 掺硼 nc- Si:H薄膜的 XRD只有一个峰, 峰位在 2θ≈ 47o,晶面指数为( 220),属于金刚石结构.用自由能密度与序参量的关系结合实验参数分析掺 硼 nc- Si:H薄膜择优生长的原因是:适当的电场作用引起序参量改变,导致薄膜在适当的自由能 范围内 nc- Si的晶面择优生长.随着掺硼浓度的增加, nc- Si:H薄膜的晶态率降低并逐步非晶化. nc- Si随硅烷的稀释比增加而长大,但晶态率降低. nc- Si随衬底温度升高而长大,晶态率提高. nc- Si随射频功率密度的增大而长大,晶态率增大的趋势平缓.但未发现掺硼浓度、稀释比、衬底 温度、射频功率密度的变化引起薄膜中 nc- Si晶面的择优生长.

关键词: nc-Si:H薄膜 , 掺硼 , 纳米硅晶粒 , 择优生长 , 电场

掺硼对超纳米金刚石薄膜的影响

王玉乾 , 王兵 , 孟祥钦 , 甘孔银

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2009.03.011

采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术,利用氩气、甲烷、二氧化碳混合气体,制备出平均晶粒尺寸在7.480 nm左右,表面粗糙度在15.72 nm左右的高质量的超纳米金刚石薄膜;在此工艺基础上以硼烷作为掺杂气体,合成掺硼的金刚石薄膜.表征结果显示在一定的浓度范围内随着硼烷气体的通入,金刚石薄膜的晶粒尺寸及表面粗糙度增大、结晶性变好,不再具有超纳米金刚石膜的显微结构和表面形态;同时膜材的物相组成也发生改变,金刚石组份逐渐增多,并且膜层内出现了更明显的应力以及更好的导电性能.

关键词: 无机非金属材料 , 掺硼 , 超纳米金刚石薄膜 , 化学气相沉积

掺硼对超纳米金刚石薄膜的影响

王玉乾王兵孟祥钦甘孔银

材料研究学报

采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术, 利用氩气、甲烷、二氧化碳混合气体, 制备出平均晶粒尺寸在7.480 nm左右、表面粗糙度在15.72 nm左右的高质量的超纳米金刚石薄膜; 在此工艺基础上以硼烷作为掺杂气体, 合成掺硼的金刚石薄膜. 表征结果显示在一定的浓度范围内随着硼烷气体的通入, 金刚石薄膜的晶粒尺寸及表面粗糙度增大、结晶性变好, 不再具有超纳米金刚石膜的显微结构和表面形态; 同时膜材的物相组成也发生改变, 金刚石组份逐渐增多, 并且膜层内出现了更明显的应力以及更好的导电性能.

关键词: 无机非金属材料 , B-doping , ultrananocrystalline diamond film , CVD

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