纳米晶金刚膜合成研究及CVD金刚石辐射探测器研制.pdf


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摘要装置稳定运行的能力,我们主要对装置的热丝结构进行了改进——采用先进的弹应用研究都还远远不够,还有很多课题需要深入研究,包括高电学光学质量金刚石合成、金刚石膜的结构和性能、金刚石器件的开发等方面的研究。本论文在金刚石制备和应用方面有针对性地开展了工作,主要有三部分:第一部分是对原有的装置进行技术改造:第二部分是金刚石纳米相合成及机理;第三部分是以金刚石在高技术领域中的应用为目标而开展的金刚石辐射探测器的研制。生长金刚石厚膜的技术关键是实验装置能够长时间连续稳定运行。为了增强簧拉伸栅状直丝结构取代了原先的弯丝结构。改进后,装置可以连续稳定运行此外,针对大电流直流放电过程中会出现微弧放电的问题,采用脉冲直流放电取代了原先的直流放电,并利用发射光谱诊断手段研究了脉冲占空比和脉冲频率对脉冲放电产生等离子体的影响。占空比是脉冲放电的一个重要参数,维持平频率~范围内月龀宸诺绮壤胱犹宓挠跋旌苄纳米晶金刚石膜拥有许多独特的优异性能,现在已经成为鸶帐芯康一个新热点。通过纳米晶金刚石的研究,可以加深对鸶帐赡せ淼娜鲜丁我们通过在疕。体系中掺入%的制备出了纳米晶金刚石膜,利用质谱诊断手段研究了掺入。/也体系对等离子体气相氛围的影响。质谱诊断结果表明,氢气浓度增加利于甲烷分解,气体氛围中的多碳粒子的丰度增加,当氩气浓度增大到一定程度时,有大量的2我们设计了双基底实验,通过改变基底温度和基底与灯丝的距离,进行了纳米晶金刚石的合成研究。我们在爸蒙弦詌%的В疕T掀逋降到了微米晶金刚石膜和两种不同平均晶粒尺寸的纳米晶金剐石膜,三者的沉积温度分别是妗℃和妫彝被竦昧颂寄擅坠芎吞寄擅紫宋庑┨产物。我们利用质谱诊断手段研究了等离子体中气相粒子的空间分布,局域气相会刚石集多种优异的力学、热学、电学和光学性质于一身,应用领域广泛。尽管鸶帐难芯磕壳耙讶〉昧肆钊酥跄康某删停蘼凼侵票讣际趸故∈币陨希⒅票赋隽撕駆以上的金刚石膜。均放电功率相同,降低占空比有利于然钚粤W樱诺牟图しⅲ中国科学技木大学博士论文
丝越近的地方分解得越充分浓度越低,而作为反应产物的说呐ǘ仍蛟酱蟆会剐石探测器的一种形式是基于带硅衬底的薄金刚石膜研制的,金剐石膜与硅衬底之间必须有很强的粘附力,否则金属化过程中会出现金刚石膜脱落破碎的情况。我们研究了基底预处理和金刚石粱痰墓ひ詹问越鸶帐ふ掣力的影响,并且进一步研究了鸶帐珊嗣芏扔虢鸶帐ふ掣搅χ涞墓作的尝试,为薄膜鸸惺讲馄鞯难兄平辛擞幸娴奶剿鳌金刚石膜内存在的缺陷和杂质会显著降低金刚石膜的电学品质,从丽影响探测器的性能。慢正电子湮没能谱对材料的缺陷极其灵敏,能够给出样品中缺陷的类型和浓度,是测量材料缺陷的有力工具。利用慢正电子湮没能谱研究鸶石的缺陷,进而研究金刚石膜的结构对其电学性质的影响,对鸶帐さ母技术应用有深层次的指导意义。金刚石的慢正电子***没能谱显示金刚石膜的空位型缺陷有单空位、多空位甚至空洞等多种类型。同一块膜不同部位的取样分析结果表明鸶帐さ慕峁咕纫恢隆2煌蔚慕鸶帐さ娜毕堇嘈秃团ǘ却在一定的差异,表明金刚石膜性质的稳定性有待进一步提高。我们完成了鸶帐衲ぬ讲馄鞯难兄萍靶阅艿某醪讲馐浴N颐堑奶讲馄采用的是“叉指”状共面型电极结构,探测器的有效探测区面积为,探测器的连接接口是缋峦罚褂梅浅7奖恪L讲馄靼档缌饔氲缪钩氏咝员浠关系,表明金属电极与金刚石基底之间是欧姆型的电接触。当两电极之间的电场场强为/时,探测器的暗电流仅约为,探测器信号的上升时间为讲馄鞯牧槊舳取】痺,而且探测器有较好的剂量率线性特性。我们研制的鸶帐讲馄骶哂邪档缌鞯汀⑹奔湎煊臁⒘槊舳雀叩扔诺悖庥胛们的鸶帐牡缪е柿扛摺⒔鸶帐砻娴呐坠獯砑暗缂杓坪侠矸植豢!鸶帐涮讲馄鞯难兄莆狢金刚石的高端应用奠定了坚实的基础。关键词:鸶帐擅祝毕荩讲馄环境中气相粒子的分布儿、盒与离开灯丝的距离呈单调变化的关系,离灯基底温度和局域化学气相环境的不同是改变金刚石晶粒尺寸的两个重要因素。电学性质优异的金刚石膜是理想的探测器材料,我们在国内率先开展了自支撑的金刚石膜探测器的研制和相关工艺的研究。系。在此基础上,我们在带硅衬底的鸶帐脑忌け砻嫔辖辛说缂中国科学技术大学博:仁论文摘要
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  • 时间2015-10-27