熊礼威
,
彭环洋
,
汪建华
,
崔晓慧
,
龚国华
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.10.007
首先详细介绍了金刚石作为半导体材料的优异性能,然后从应用角度阐述了NCD薄膜掺B后形成半导体材料的优势,接着探讨了影响NCD薄膜性能(电性能、光学性能、生物性能等)的主要工艺条件(包括硼源种类、掺硼浓度、衬底温度、后处理).研究发现,大多数研究者都采用液态和气态硼源,而固态硼源由于很难液化且浓度不易控制而不常被采用,掺B后NCD薄膜的电阻率急剧下降,紫外波段下透过率可达51％,磁阻效应变好.另外衬底温度对BD-NCD薄膜的质量以及性能都有影响,衬底温度太高,非晶碳含量增加,金刚石质量下降;衬底温度太低,能够进入NCD晶界或晶粒的有效硼原子减少,影响其电学性能、光学性能,在最佳衬底温度工艺下的电导率可达22.3 S/cm,而在电化学性能方面,其电化学窗口可达3.3 V.而选择合适的硼源浓度对BD-NCD的电性能、光学性能、生物性能也非常关键,硼源浓度过大,BD-NCD表面粗糙度和晶粒尺寸增大;硼源浓度过小,产生空穴进行导电的B原子就少,在合适硼源浓度工艺条件下其载流子浓度可达1021 cm-3,折射率可达2.45.还有研究者对BD-NCD薄膜进行后处理工艺(退火、等离子体处理等),发现后处理对其电性能也有一定的影响.因此,选择合适的工艺对生长质量高、性能优异的NCD薄膜尤为重要.最后对BD-NCD薄膜的发展以及后续研究方向进行了展望和期待.
关键词:
硼掺杂
,
纳米金刚石薄膜
,
电性能
,
硼源浓度
,
衬底温度
熊礼威
,
彭环洋
,
汪建华
,
崔晓慧
,
龚国华
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.01.008
目的 研究不同H2/Ar流量比对纳米金刚石形貌和结构的影响.方法 采用MPECVD法制备了质量较好的纳米金刚石薄膜,并通过SEM、XRD对金刚石薄膜的形貌、结构以及晶粒尺寸进行了测试,还使用Raman对金刚石D峰、纳米金刚石特征峰(TPA)的变化趋势进行了分析.结果 当Q(H2):Q(Ar)=50:49时,制备的金刚石晶粒为亚微米范畴,其平均晶粒尺寸为250 nm,表面平整度较差,出现堆积层错现象,但金刚石特征峰(D峰)最强,生长速率达到最大,约为125 nm/h;Q(H2):Q(Ar)=10:89时,表面平整度高,二次形核现象明显,平均晶粒尺寸为20 nm;进一步减小H2/Ar流量比为0时,可发现晶粒由纳米变为超纳米,二次形核更为明显,表面平整更高,其平均晶粒尺寸为3 nm,另外Raman测试发现金刚石特征峰强度随H2/Ar流量比的减小而减小,而纳米金刚石特征峰随H2/Ar流量比的减小而增大.结论 随着H2/Ar流量比的增加,金刚石表面平整度逐渐变差,表面粗糙度也在逐渐增大,同时金刚石的晶粒尺寸和生长速率在Q(H2):Q(Ar)=50:49时达到最大.
关键词:
H2/Ar流量比
,
NCD薄膜
,
表面形貌
,
MPECVD
,
平整度
,
晶粒尺寸
