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金刚石薄膜压力传感器研制

目前,国际上在半导体金刚石薄膜器件的应用基础方面,已付出了巨大的努力,由于掺杂工艺得到较好的解决,因此在电学方面的利用取得了较大的进展。现已证实:掺杂金刚石薄膜可用于制作半导体器件,并有希望成为替代硅材料的新一代半导体材料,又由于它的优良特性,因而理论上可制作高可靠性、耐高温、抗辐射传感器件。美国在温度、压力等传感器方面的研制成功,使金刚石薄膜的实用化热点集中在耐高温、耐腐蚀、抗辐射等高可靠性、高灵敏度的传感器方面,这是目前金刚石薄膜功能器件飞速增长的突破口。首先探讨了有关硼掺杂金刚石膜压阻效应机理:从影响半导体电导率的各种因素出发,结合半导体能带理论、形变势理论、价带分裂模型和Mayadas-Shatzkes多晶模型,对掺硼多晶金刚石薄膜的压阻效应进行讨论。在金刚石膜压力传感器芯片研制方面(1)利用本文提出的“无籽晶无偏压准单晶沉积法”,用热丝法在抛光的镜面Si基底上定向生长平整、光滑本征金刚石膜20-30 μm;要求硅基底腐  (本文共110页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津理工大学
天津理工大学

金刚石压力传感器的研制

目前,国际上在半导体金刚石薄膜器件的应用基础方面,已付出了巨大的努力,由于掺杂工艺得到较好的解决,因此在电学方面的利用取得了较大的进展。现已证实:掺杂金刚石薄膜可用于制作半导体器件,并有希望成为替代硅材料的新一代半导体材料,又由于它的优良特性,因而理论上可制作高可靠性、耐高温、抗辐射传感器件。美国在温度、压力等传感器方面的研制成功,使金刚石薄膜的实用化热点集中在耐高温、耐腐蚀、抗辐射等高可靠性、高灵敏度的传感器方面,这是目前金刚石薄膜功能器件飞速增长的突破口。首先介绍了有关硼掺杂金刚石膜压阻效应机理:从影响半导体电导率的各种因素出发,结合半导体能带理论、形变势理论、价带分裂模型和Mayadas-Shatzkes多晶模型,对掺硼多晶金刚石薄膜的压阻效应进行讨论。在金刚石膜压力传感器芯片研制方面(1)利用本文提出的“无籽晶无偏压准单晶沉积法”,用热丝法在抛光的镜面Si基底上定向生长平整、光滑本征金刚石膜20-30μm;要求硅基底腐蚀...  (本文共57页) 本文目录 | 阅读全文>>

郑州大学
郑州大学

金刚石薄膜电致发光特性研究

无机薄膜电致发光显示在光谱蓝区至今仍未获得理想的蓝色电致发光,无法实现全色化。这一缺陷大大限制了这项技术的应用范围,因此,蓝光问题是无机薄膜电致发光显示领域的研究热点。本文尝试了几种提高金刚石薄膜电致发光强度的方法,在国际上首次制备出了铈掺杂念刚石薄膜电致发光器件,并首次研究了硼氮双掺杂金刚石薄膜中硼和氮掺杂量对金刚石薄膜电致发光特性的影响规律,得到了一些新的研究结果。并由此发现在金刚石薄膜中掺入Ce~(3+)的方法可较大幅度地提高金刚石薄膜蓝区电致发光强度,并使我们制备出的金刚石薄膜蓝区电致发光器件的最大发光强度达到了3.5cd/m~2。1.硼掺杂金刚石薄膜电致发光的研究以固体B_2O_3为掺杂源制备出了高质量的掺杂金刚石薄膜(硼掺杂的精确浓度未测出,所以,硼掺杂量用了在沉积掺杂金刚石薄膜时放入CVD反应室中的固体B_2O_3的质量来表示),在此基础上制备出了两种结构的无衬底硼掺杂金刚石薄膜电致发光器件,并发现:对单层结构的器...  (本文共121页) 本文目录 | 阅读全文>>

郑州大学
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CVD金刚石膜的附着性能与应用

附着性能的高低是CVD金刚石膜应用的基本问题之一。本文讨论了气相沉积金刚石薄膜的生长机理,sp~2杂化碳的存在方式,织构生长的本质等影响薄膜结构的一般性问题,并讨论了薄膜的一些结构特征对薄膜附着性能的影响。本文分析了几个对附着性能有不同要求的应用实例,阐明了这些实例中影响附着性能的主要因素,给出了一定程度上满足这些应用实例对附着性能要求的工艺参数。[1] 评价了影响附着性能的主要因素:多晶衬底上的金刚石薄膜受到切削力时,机械锁合作用的本质为品粒间的弹性相互作用,它和薄膜衬底之间的结合力、薄膜应力一样对薄膜的附着性能产生重要影响。[2] 对金刚石生长过程给出了动力学热力学的综合描述:CVD固相碳的生长过程为受热力学因素影响,由表面模板控制的表面反应过程。这一描述包含了动力学控制模型、表面反应模型、氢原子刻蚀模型中合理的部分,在考虑了表面模板作用这一动力学控制因素以后,使热力学因素的影响、动力学控制、表面反应、氢原子刻蚀等对金刚...  (本文共133页) 本文目录 | 阅读全文>>

复旦大学
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CVD金刚石薄膜的制备及其特性和器件化研究

本论文介绍了金刚石薄膜的热灯丝化学气相合成(HFCVD)及其性质和器件化应用研究。CVD金刚石薄膜是上世纪八十年代兴起的材料研究热点之一。它具有一系列优异的性质:极高的硬度和杨氏模量、良好的热导率、宽广的禁带宽度、较高的电子和空穴迁移率、表面负电子亲和势、抗高辐射、化学性质稳定以及安全无毒,等等。因此,它在光学窗口、切削工具和磁盘涂层、热交换(热沉和散热)、高速高温大功率半导体器件和冷阴极场发射平板显示器等领域获得了广泛的应用研究。化学气相合成金刚石薄膜的技术包括热灯丝辅助化学气相合成(HFCVD)、微波等离子体辅助化学气相合成(MPCVD)、射频等离子体辅助化学气相合成(RF-PCVD)、直流等离子体辅助化学气相合成(DC-PCVD)、电子回旋加速谐振微波辅助化学气相合成(ECR-MP-CVD),以及燃烧火焰辅助化学气相合成(CF-PCVD)等。其中,热灯丝辅助化学气相合成(HFCVD)和微波等离子体辅助化学气相合成(MPCV...  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>

清华大学
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不同表面端基掺硼金刚石薄膜的微观结构及性能

掺硼金刚石薄膜具有优异的物理、化学性能,非常适合制作高频、高温、大功率电子元件和电化学元件。氢端基和氧端基薄膜表现出完全不同的电学和电化学性能,直接影响着所制造元件的质量。因此,深入研究两种表面端基掺硼金刚石薄膜的微观结构、性能以及导电机理对其在电学、电化学领域的应用具有重要的指导意义,是表面科学与碳材料应用交叉领域的一个重要前沿。论文采用实验分析和理论计算方法,研究了两种表面端基掺硼金刚石薄膜的电子结构和电化学性能,研究成果表现在两个方面。首先,在实验研究方面:[1]得到了两种端基薄膜表面清晰的电子结构。借助X射线光电子能谱和扫描探针显微镜,发现氢端基表面能带向上弯曲,表现出p型高导电性,带隙中靠近价带顶存在空表面态;而氧端基表面能带向下弯曲,表现为带隙宽的绝缘体,带隙中不存在表面态;[2]得到了两种端基薄膜作为电化学电极时,明确的固/液界面结构。利用循环伏安曲线和交流阻抗谱,发现氢端基薄膜电极具有较窄的电化学窗口,在电化学窗...  (本文共138页) 本文目录 | 阅读全文>>

上海大学
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CVD金刚石薄膜在光电器件中的应用研究

CVD金刚石薄膜具有优异的电学、光学、热学、机械性能和化学稳定性,能够耐高温、耐腐蚀和抗强辐射,成为当前微电子器件在苛刻环境下工作的首选材料。CVD金刚石薄膜的制备及其应用已经成为国际前沿课题。本文主要研究了HFCVD金刚石薄膜的制备及其在光电器件方面的应用。首先,采用热丝辅助化学气相沉积(HFCVD)法,通过改变生长参数,获得了不同晶粒尺寸以及晶粒尺寸相近的不同取向的金刚石薄膜。通过微电子光刻工艺成功制备了不同晶粒取向、不同晶粒尺寸的金刚石薄膜紫外光探测器。研究表明,探测器性能与金刚石薄膜晶粒大小密切相关,随着晶粒尺寸的增加,光电流/暗电流之比以及净光电流均提高。在晶粒尺寸相近的情况下,(100)取向的金刚石薄膜探测器的光谱响应特性优于其它取向的金刚石薄膜探测器。同时,提出对器件采用甲烷和空气后处理工艺,明显提高了紫外光探测器的光谱响应特性。薄膜的取向性、晶粒尺寸和后处理工艺对金刚石薄膜紫外光探测器的性能有显著的影响。认为采用...  (本文共110页) 本文目录 | 阅读全文>>