MPCVD高品质金刚石膜的制备与K-Ka波段微波介电性能研究.pdf

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1、、么Ｗ密级：啊妓术聲ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏＢｅｉｉｉｎｓｙｇｙ博纖ｉ蓄论文论文题目：ＭＰＣＶＤ高品质金刚石膜的制备与Ｋ－Ｋａ波段微波介电性能研究学号：Ｂ２０１２０２２５作者：刘艳青＾专业名称：材料科学与工程２０１７年０６月０１日ＭＰＣＶＤ高品质金刚石膜的制备与Ｋ－Ｋａ波段微波介电性能研究ＡｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｍｉｃｒｏｗａｖｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＭＰＣＶ

2、ＤｈｉｇｈｕａｌｉｔｄｉａｍｏｎｄｆｉｌｍｓｉｎｑｙｔｈｅｒａｎｇｅｏｆＫａｎｄＫａｂａｎｄ研究生姓名：刘艳青指导教师姓名：巧化化北京科技大学材料科学与工程学院北京１０００８３，中国ＤｏｃｔｏｒＤｅ呂ｒｅｅＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＬｉｕＹａｎｑｉｎｇＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：ＴａｎＷｅｉｚｈｏｎｐ吕ｇＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ

3、３０Ｘｕｅｙｕａｎ民ｏａｄ，ＨａｉｄｉａｎＤｉｓｔｒｉｃｔＢｅｉｉｎ１０００８３，ＰＲ．ＣＨＩＮＡｇ．ｊ測４公分类号密级：：１ＵＱ（，８ＵＤＣ；单位代码：北京科技大網壬学位论文论文题目－Ｋａ微波：ＭＰＣＶＤ高品质金刚石膜的制备与Ｋ介电性能研究为雌青作者：唐伟‘忠教授北如科＆人巧指导教师：：单位指导小组成员；：单位单位；论文提交日期：２０１７年０６月０１日学位授予单位；北京科技大学致谢本论文工作是在导师唐伟忠教授的精私指导下

4、完成的。感谢唐老师在选？题、实验设计Ｗ及课题难点的攻破等方面的悉也指导；感谢老师对本文写作思路的指导及细也批阅；感谢老师对学生在校期间生活方面的关怀和帮助。唐老师深厚的学术功底一丝不苟的精神和、求真务实的科研态度、对待学术，使我受益匪浅平易近人的生活作风深深地教育和影响着我。在此向恩师表示崇高的敬意和衷屯的感谢！感谢北京科技大学吕反修教授、李成明教授在论文完成过程中给予的指、！导和建议，在此表示衷屯的感谢感谢实验室的诸位同口，他们营造的愉快的工作氛围和对论文工作的帮助将使我终身留恋，李义峰，，

5、，，。特别要感谢苏静杰Ｔ明辉鲁欣如李小龙姚鹏丽，，江卫，王歌，余建民，任惠，马云飞，赵华志高京卫龙等各位同口在学习期间的关也和帮助。感谢黑立富老师，魏俊俊老师，陈良贤师兄，刘金龙师兄，郭建超同学等在科研和生活上的关也和帮助！感谢河北省激光研究所（河北普莱斯曼金刚石科技有限公司）在课题完成过程中给予了大力支持，在此向郭辉经理和张平伟经理等各位工作人员表示衷也的感谢！一！，直Ｗ來对我的鼓励与支持最后，感谢我的家人，感谢父母感谢你们摘要为了满足微波等离子体化学气相沉积（ＭＰＣＶＤ）金刚石膜作为微波

6、介电材料的应用需求，本文从改变ＭＰＣＶＤ生长参数制备不同品质的金刚石膜入手一，并同时设计和建立了台低损耗薄膜材料微波介电性能测试系统，继而探索了生长条件对金刚石膜品质和微波介电性能的影响，并对金刚石膜介电损耗的机制进行了讨论。论文首先采用弯顶式ＭＰＣＶＤ装置在不同生长参数（包括甲持浓度、沉积温度）条件下，制备了不同品质的金刚石膜，并采用传统的表征方法对其进行初步的评价。另外，由于金刚石膜在制备过程中，在非故意和故意惨杂的情况下经常会嵌入氮杂质－ｍ范，因此，本文继而研究了氮气浓度在０４０ｐｐ围内对

7、所制备的金刚石膜品质的影响。一为满足对金刚石膜介电性能进行系统测试的需求，设计并建立了台工作模式为ＴＥｏ２５ＧＨｚ（Ｋ波段）的截止圆ｉｉ、空腔谐振频率为波导式低损耗薄膜微波介电性能测试装置，并对该装置的测试能力进行了验证。实验结果表－，该装置具有稳定８０３８０明、准确测量厚度在１＾１１１１么间金刚石膜介电性能的能力，％介电常数的测试误差约为１，损耗正切值的测试误差约７％。在截止圆波导式谐振腔微波介电性能测试装置成功建立的基础上，对不同生长参数所制备金刚石膜的微波介电性能进行了表征。结果表明，生长参

8、，但对介电损耗的影响较大２４ＧＨｚ数对金刚石膜介电常数的影响较小。在的’９７５Ｃ，甲掠浓３％测试频率下，温度为度为条件下所制备的金刚石膜具有较低的介电损耗。甲院浓度的增加、沉积温度的改变均会造成金刚石膜介电损耗增加。－与此同时，对氮