新型医用辐射剂量计金刚石膜的制备及性能研究

摘要

该文针对目前辐射剂量计存在灵敏度低和空间分辨率差或易受辐射损伤、寿命短等缺点,研究一种新型的金刚石膜辐射剂量计,对放射医学及仪器、空间辐射、反应堆和加速器辐射场等众多科技领域的研究具有重要意义和广阔的应用前景.该研究中,采用石英钟罩式微波等离子体化学气相沉积装置系统研究了高纯、高度取向金刚石薄膜的制备工艺及其电学性能,并对提出的一种新的金刚石膜沉积后处理方法——原位氧等离子体刻蚀处理技术进行了实验研究.首次提出使用简便的原位氧等离子体刻蚀法对沉积出的金刚石薄膜进行后处理,微观分析和电学测量结果表明该工艺技术可以在不明显降低薄膜厚度的情况下,极大地提高薄膜的电阻率(最大达4个数量级,从~10<'9>→~10<'13>Ω·cm),有利于减低金刚石膜剂量计的漏电流,提高器件的信噪比.使用金刚石薄膜剂量计器件研究了膜层材料的组成和结构对材料电学性能及器件性能的影响.通过分别在p型Si基体和n型Si基体上沉积同样的金刚石薄膜,并检测它们的I-V曲线特性,所得结果分析表明:所制备的未经掺杂的金刚石薄膜是p型半导体,主要靠空穴导电.

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

1.1研究背景及目的、意义

1.2文献综述

1.2.1化学气相沉积金刚石膜技术概况

1.2.2化学气相沉积金刚石膜技术水平

1.2.3高质量金刚石膜-单晶膜、高度取向膜(准单晶膜)研究进展

1.2.4金刚石膜辐射剂量计研究

1.3本论文的研究设想及内容

第二章高纯、高度取向金刚石薄膜研究

2.1引言

2.2实验装置及步骤

2.2.1实验装置

2.2.2实验方法设计及过程

2.3实验结果及讨论

2.3.1金刚石薄膜中晶粒取向性的控制

2.3.2金刚石薄膜中非金刚石相的控制

2.3.3形核-刻蚀-生长工艺和生长-刻蚀-生长……循环沉积工艺对薄膜的取向性及其相纯度的影响

2.4本章小结：

第三章原位氧等离子体处理对金刚石薄膜表层结构及其电阻率的影响

3.1引言

3.2实验方法

3.2.1金刚石膜制备

3.2.2原位氧等离子体处理

3.2.3薄膜电阻率测量

3.2.4表面形貌及表层元素化合态分析、失重分析

3.3结果与讨论

3.3.1原位氧等离子处理对金刚石薄膜电阻率的影响

3.3.2原位氧等离子处理对膜的质量、形貌和表面C化合态及其含量的影响

3.4本章小结

第四章金刚石薄膜辐射剂量计的设计、制作及性能特点研究

4.1引言

4.2金刚石膜辐射剂量计的设计

4.3金刚石膜辐射剂量计的制作

4.3.1电极材料的选择

4.3.2电极的制备

4.3.3剂量计的制备

4.3.4电极接触特性研究

4.4金刚石薄膜辐射剂量计的光电响应特性研究

4.4.1实验方法

4.4.2实验结果及讨论

4.5本章小结

第五章金刚石薄膜的组成结构对其电学性能及剂量计性能的影响

5.1引言

5.2实验方法

5.3实验结果及讨论

5.3.1金刚石薄膜组成和结构对其电阻率的影响

5.3.2金刚石薄膜组成和结构对剂量计性能的影响

5.4本章小结

第六章金刚石薄膜导电机理研究

6.1引言

6.2实验方法

6.3实验结果及讨论

6.4本章小结

第七章全文总结

7.1主要结论

7.2本论文创新点

7.3有待深入研究的问题

声明

致谢

附录：攻读博十学位期间发表的学术论文

参考文献