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PCVD法制备N掺杂n型金刚石薄膜及特性研究

作　者: 胡巍
导　师: 彭鸿雁
学　校: 牡丹江师范学院
专　业: 凝聚态物理
关键词: 热阴极PCVD 金刚石膜掺氮电阻率
分类号: TN304.055
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 22次
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内容摘要

天然纯净金刚石具有绝佳的绝缘性，掺杂的金刚石则转变为半导体特性，在光电子领域具有重要的应用价值。本文利用直流热阴极化学气相沉积法（DC-PCVD），以H₂、CH₄、NH₃等作为反应及掺杂气体，研究了不同条件对N掺杂金刚石膜生长及性质的影响，通过扫描电子显微镜（SEM）、拉曼光谱仪（Raman）、X射线衍射仪（XRD）和霍尔效应测试仪（Hall）等手段研究了金刚石膜的表面形貌、生长特性和导电特性。同N₂和C₃H₆N₆（三聚氰胺）相比NH₃具有最小的键能，N原子更容易形成离子取代C原子，进行杂化促进二次形核，细化晶粒并增加禁带中的杂质缺陷，提高导电性。流量不超过6sccm的NH₃可细化晶粒，实现纳米金刚石膜的生成，同时也会降低反应速度，过量会遏制膜的生成；温度（800℃-1000℃）和压强（10KPa）适中时，均能生成结晶质量高的金刚石膜，但会降低导电性，NH₃流量超过2sccm时会大大改善其导电性能。

全文目录

中文摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第1章绪论  8-10
  1.1 金刚石的结构  8-9
  1.2 金刚石的性质与应用  9-10
第2章人工合成金刚石的原理和方法  10-19
  2.1 人工合成金刚石的历史  10-11
  2.2 CVD 金刚石膜的生长理论  11-14
    2.2.1 CVD 金刚石膜的生长过程  11-13
    2.2.2 影响 CVD 金刚石膜生长因素  13-14
  2.3 CVD 金刚石膜的制备方法  14-16
  2.4 CVD 金刚石薄膜掺杂研究  16-17
  2.5 论文的选题及主要研究内容  17-19
第3章不同 N 源制备金刚石薄膜的研究  19-28
  3.1 直流热阴极辉光等离子体化学气相沉积（PCVD）装置  19-20
  3.2 CVD 金刚石膜的主要表征手段  20-22
    3.2.1 扫描电子显微镜（SEM）表征  20
    3.2.2 激光拉曼光谱（Raman Shift）表征  20-21
    3.2.3 X 射线衍射仪(XRD)表征  21-22
    3.2.4 霍尔表征（Hall）  22
  3.3 N 源气体研究  22-28
    3.3.1 氮源性质简介  24-25
    3.3.2 扫描电子显微镜（SEM）表征  25
    3.3.3 激光拉曼光谱（Raman Shift）表征  25-26
    3.3.4 X 射线衍射仪(XRD) 表征  26-28
第4章 NH_3对 N 掺杂金刚石薄膜制备及电学性质影响  28-43
  4.1 氨气流量对金刚石薄膜的影响  28-33
    4.1.1 扫描电子显微镜（SEM）表征  28-30
    4.1.2 激光拉曼光谱（Raman Shift）表征  30-31
    4.1.3 X 射线衍射仪(XRD) 表征  31-32
    4.1.4 NH_3浓度对金刚石膜电学性能的影响  32-33
  4.2 基片温度对掺 N 金刚石薄膜的影响  33-38
    4.2.1 扫描电子显微镜（SEM）表征  34-35
    4.2.2 激光拉曼光谱（Raman Shift）表征  35-36
    4.2.3 X 射线衍射仪(XRD) 表征  36-37
    4.2.4 基片温度对金刚石膜电学性能的影响  37-38
  4.3 反应压强对掺 N 金刚石薄膜的影响  38-40
    4.3.1 扫描电子显微镜（SEM）表征  38-39
    4.3.2 激光拉曼光谱（Raman Shift）表征  39
    4.3.3 X 射线衍射仪(XRD) 表征  39-40
    4.3.4 压强对金刚石膜电学性能的影响  40
  4.4 均匀性研究  40-41
  4.5 NH_3+CH_4+H_2气氛下纳米金刚石膜的制备工艺研究  41-43
结论  43-44
参考文献  44-50
致谢  50-51
攻读硕士学位期间发表论文  51

PCVD法制备N掺杂n型金刚石薄膜及特性研究

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