等离子体技术在材料制备中的应用

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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划等离子体技术在材料制备中的应用　　实验一微波等离子体化学气相沉积实验-形核研究　　背景知识：　　等离子体化学气相沉积技术最有影响的应用之一是利用该技术制备金刚石膜。由于膜状的金刚石可以在超硬保护涂层、光学窗口、热沉材料、微电子等多个领域有重要意义，因此科学家认为当人类完全掌握金刚石膜的制备技术，特别是单晶金刚石膜的制备技术后，依赖材料的历史将从硅材料时代很快进入金刚石时代。不过目前关于等离

2、子体化学气相沉积金刚石膜的机理并没有完全清楚，特别是异质外延单晶金刚石膜还有很大困难，其主要原因是：低温等离子体处于热的非平衡状态，所用的反应气体也是多原子分子，反应系统复杂，基础数据不足。但是通过20多年大量的理论和实验研究，人们不仅发展了多种等离子体化学气相沉积技术来制备金刚石膜，而且通过对实验数据的分析总结，对影响金刚石膜的生长的因素有了一定的了解。对多晶金刚石膜的生长来说，形核是关键的，而影响形核的因素又是多方面的，包括等离子体条件，基体材料和温度等因素。目的-通过该培训员工可对保安行业有初

3、步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　在等离子体化学气相沉积金刚石膜时，首先要经历金刚石的形核过程，而形核通常可分为两阶段：第一阶段是含碳基团到达基体表面，并向基体内部扩散。第二阶段是到达基体表面的碳原子在在基体表面以缺陷、金刚石籽晶等为中心的成核、生长。因此决定金刚石的形核因素包括：　　1．基体材料：由于形核取决于基体表面碳的饱和程

4、度以及到达形成核心的临界浓度，[Joflreau,,Lux,B.,Metals7(4)(198):186-194]因此基体材料的碳的扩散系数对形核有重要影响。扩散系数越大，就越不容易达到形核所需要的临界浓度，如铁、镍、钛等金属基体，直接在这些材料上形核就非常困难；对于碳扩散系数较低的材料，如钨、硅等，金刚石可以快速形核。　　2．基体表面研磨：通常金刚石的形核可以通过金刚石微粉对基体表面的研磨来促进。用SiC、c-BN、Al2O3等材料的研磨对形核也有促进作用。研磨可促进形核的机制主要有两点：一是通过

5、研磨，金刚石微粉的碎屑留在基体表面起晶种的作用；二是研磨可以在基体表面产生大量的微缺陷，表面缺陷是自发形核的高能有利位置。研究表明研磨材料的晶格常数与金刚石的越接近，增强形核的效果越好，因此通常的研磨材料是采用高温高压法制备的金刚石微粉。　　3．等离子体参数：在金刚石形核初期，由于碳向基体内的扩散会在基体的表面形成一个界面层，研究表明等离子体参数对界面层也有重要影响，如硅基体上沉积金刚石膜时，甲烷浓度对SiC界面层的生成就有直接的影响。[Williams，andGlass,m,Res.4(2)(19

6、89):373-384]目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　4．偏压增强形核：在微波等离子体化学气相沉积中，基体一般是加负偏压，即基体的电位相对于等离子体来说是低电位。负偏压的作用是增加了基体表面附近的离子浓度。过高的偏压会由于过多的高能离子对基体表面和先驱核的溅射而抑制形核，因此偏压增强形核时偏

7、压的大小要合适。　　参考文献：　　一实验目的　　1.理解等离子体的激发原理，掌握多功能微波等离子体装置的使用.　　2.理解微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜时金刚石的形核机理.　　3.掌握研磨促进形核的方法，掌握形核密度的计算方法.　　二实验仪器与原材料　　多功能微波等离子体装置、超声清洗机、高倍光学显微镜、硅片、金刚石微粉、氢气、甲烷或甲醇、乙醇等有机溶液　　三实验原理　　1．等离子体目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行

8、业的安全感。为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划　　自然界中物质的形态除了固、液、气三种形态之外，还存在第四态，即等离子体状态。其实在浩渺的宇宙中，等离子体态是物质存在的最普遍的一种形态，包括恒星，星云等。从将等离子体划为物质的第四态这个角度来看，等离子体的产生过程为：固体物质在受热的情况下熔化成液体，液体进一步受热后变成气体，气体进一步受热后，中性的原子和分子电离成离子和电子，形成等离子体。