【摘 要】
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由于金刚石膜作为超硬材料具有许多优异的性质,如超硬、耐磨、高导热率、高电子空穴迁移率、宽禁带、高光学透过率以及极好的化学惰性等性质,使得金刚石膜可以应用在其它材料
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由于金刚石膜作为超硬材料具有许多优异的性质,如超硬、耐磨、高导热率、高电子空穴迁移率、宽禁带、高光学透过率以及极好的化学惰性等性质,使得金刚石膜可以应用在其它材料无法应用的苛刻环境中。纯金刚石膜为很好的绝缘材料,其电阻率可达到1010 ?. cm以上。但是通过硼掺杂可以改变其电学性质,由绝缘体变为半导体或者导体,甚至在低温下(10K附近)表现出超导电性,从而极大地拓宽了金刚石膜在电学领域的应用。本文从金刚石薄膜的研究历史和现状开始,并采用热丝CVD法制备出不同掺硼浓度的金刚石薄膜,从硼源的选择、生长参数等方面详细介绍了掺硼金刚石膜的制备工艺。实验表明:HFCVD条件在灯丝与基片的距离6.5mm,丙酮和氢气比例为0.75%,灯丝功率为6.0KW,炉内压力1.5Kpa,生长时间5h,以硅为基底沉积得到了质量较好的金刚石薄膜。1、对样品进行XRD测试。结果表明:样品具有明显的多晶结构,具有很好的(111)生长取向。2、借助SEM分析了所制备样品的表面结构。金刚石薄膜晶粒形状清楚,晶粒生长良好,颗粒比较均匀。3、Raman光谱分析表明:当掺硼浓度较低后,除了1332cm-1特征峰外,别无它峰,未掺硼样品中的非晶碳峰消失了,说明了较低浓度的硼掺杂有利于改善金刚石薄膜的质量。4、XPS测试表明,样品中的金刚石的碳远大于石墨的碳,而由于硼的浓度因为太低而没有检测出来。5、利用Bio-Rad Microscience HL5500 Hall System对样品的电学性质进行了测试。结果表明:随着放入反应室中B2O3块数的增加,样品的电阻率会逐渐减小,而载流子浓度反而会随之增加。当放入8块B2O3时,电阻率降至约0.11 ?. cm左右,载流子浓度为1.6×1016cm-1。
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