金刚石薄膜制备及其在改善电力电子器件热特性方面的研究

摘要

采用辅助偏压热丝CVD技术，制备择优生长的多晶金刚石薄膜，研究了金刚石薄膜的成核及生长机理，并将其应用于功率电子器件的热沉。将热丝CVD技术与PECVD技术相结合，在薄膜的成核和生长阶段分别给反应区再施加一个直流和射频电场，同时改进反应气体的进气方式，制成具有下列两大特点的金刚石薄膜生长系统：(1)反应功率由热丝和直流电场或热丝和射频电场共同提供，两者互相补充，可精确控制，大大提高了反应区的等离子体密度；(2)能精确控制反应气体的分布、流量及流速。为了在Si衬底上生长高质量的金刚石薄膜，对在镜面抛光Si表面上的成核进行了深入的实验研究，对衬底偏压(正、负)的增强成核作用给出了自己的解释。总结出了在硅衬底上金刚石成核的最佳工艺条件。本文还研究了金刚石薄膜的生长工艺问题。在大量实验基础上，总结出了金刚石薄膜稳定生长的工艺条件，即反应气体流量比CH_4／(H_2+CH_4)=2％，N_2／(CH_4+N_2)=15％，热丝温度1950℃，衬底温度800℃，反应室压强5.0×10~3Pa，射频功率100W等。

目录

1 引言

2 金刚石薄膜沉积系统及样品制备

3 金刚石薄膜生长机理分析

4 实验样品的特征分析

5 用金刚石薄膜作为电子器件的热沉

6 总结与展望

致谢

参考文献

附录

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