CVD金刚石薄膜材料与辐射探测器件的研究.pdf

上海大学
博士学位论文
CVD金刚石薄膜材料与辐射探测器件的研究
姓名:苏青峰
申请学位级别:博士
专业:材料学
指导教师:夏义本
20061201
摘要间距岬的金刚石一维列阵粒子探测器,填补了量分辨率ィ绾墒占ァ⒌绾墒占嗬丁>璸粒子预辐照鸶帐ぞ哂杏乓斓牡缪А⒐庋Ш突敌阅埽芄荒透呶隆⒛透春涂骨辐射,已成为当前苛刻环境下工作的辐射探测器首选材料。探测器级鸶帐了沉积金刚石膜的最佳工艺条件:衬底温度,碳源浓度%和压强成功制备出探测器级ㄏ駽金刚石膜。与其它取向膜相比,∠蚪鸶石膜具有最平整的表面和最高的质量。使用激光与热化学抛光相结合的复合抛光技术对鸶帐そ辛伺坠猓贡∧ご植诙扔行Ы档汀采用红外椭圆偏振光谱仪研究了不同取向鸶帐さ墓庋匦裕取向金刚石膜折射率为,分析了影响薄膜光学性能的因素。采用半的影响。采用霍尔效应测试系统研究了金刚石膜载流予浓度和迁移率随温度的变化趋势,分析了影响薄膜霍尔效应的各种因素。室温下取向金刚石膜的电阻率、,发现氢等离子体处理可以有效提高薄膜的质量及光电性能,归因于薄膜制备过程中氢离子可消除石墨等非成功研制了电极条宽国内研究空白。研究了金刚石与金属的接触特性,分析了金刚石与金属形成欧姆接触的机理,并获得了沉积/作为欧姆接触的最佳工艺。研究了金刚石的抗辐照特性,利用刚石探测器的典型性能为:“碧刍私鸶帐ぶ械姆裣葳澹沟缪匦蕴岣撸刚石探测器的电荷收集效率和工作稳定性得到明显改善,使W拥绾墒占蚀膜的制备和核探测器件的研制已经成为国际前沿课题。本文通过对金刚石膜光学和电学性能的表征优化了金刚石膜的工艺参数,获得导体表征系统研究了不同取向金刚石膜的电学特性,。W友芯苛私鸶帐讲馄鞯男阅堋T趌痶电场时金,净光电流P旁氡.,能.%提高到了.%。首次成功测得了多晶∠蚪鸶帐さ脑亓髯邮倜上海大学博士学位论文.
镜绯∈保灾凶拥奶讲庑士纱.%。同时研的电学和W酉煊μ匦悦飨蕴岣撸耿蛄W拥绾墒占蚀ヌ岣叩%,验证了中子也可以使金刚石发生‘”效应。在获得性能优异金刚石W犹讲关键词:鸶帐槐∧と∠颍还獾缧阅埽涣姓罅W犹讲馄鳎恢凶犹讲利用凶釉囱芯苛薈金刚石的中子辐照损伤,经中子辐照后金刚石膜器的基础上,通过在金刚石玖W犹讲馄鞯愕缂嬲舳埔徊愫鲜屎穸鹊呐⋯转换层,成功研制了金刚石中子探测器。与没有硼;徊阆啾龋婆鹬筇讲馄鞫中子有明显的能谱响应,在究了电场强度和硼葿;徊愫穸榷蕴讲庑实挠跋臁上海大学博士学位论文.。Ⅱ
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弋≥:竺肹/原创性声明本论文使用授权说明别/签名:吲:本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑镭一本人声明:所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名:有权保留论文及送交论文复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容。币歹
第一章前言鸶帐∧ぱ芯扛趴/、高的热导率以及优越的抗辐射性为未来高温、强辐射等恶劣条件下工作的电子器件材料。由于天然金刚石十分稀少,而且价格昂贵,加上石材加工、***等领域需求的日益扩大,迫使人们萌发了开发人造金刚石的强烈愿望。年美国通用电气公司首次采用高温高压法带造出人造金刚石薄闍等人【渴状问褂玫臀碌脱够喑粱在天然金刚石上成功合成了金刚石薄膜,由于薄膜是任意取向的并且粗糙度很高不经抛光无法使用。年日本热薣首次使用化学气相沉积法在异质衬底上成功合成了微晶金刚石薄膜。直到年热恕】在∠虻ゾЧ璩牡咨制备出了与衬底取向一致的ㄏ蚪鸶帐∧ぃ怀莆!案叨热∠虻慕鸶帐∧ぁ一步深入的研究。现今各种金刚石薄膜制备技术不断的完善和改进,使得金刚石薄膜已经成为当今世界上研究最热门的新材料之一,被认为是下一代电子元件重要的新型材料。.鸶帐∧さ挠乓煨阅金刚石具有优异的力学、热学、光学和电学等许多性质,在高技术领域中具有十分广阔的应用前景【。低压化学气相沉积生长金刚石薄膜技术的开发成功,使得鸶帐∧さ挠τ梅段Ы徊酵毓恪R虼耍鸸谕庋д叩墓泛兴趣,成为目前国内外材料科学研究的热点之一【。。ρ阅金刚石优异力学性能突出表现在硬度是目前世界上所有物质中最高的,高达众所周知,金刚石是一种宽带隙半导体材料,具有许多独特的性能。大的禁带宽度.⒌偷慕榈