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我国化学气相沉积(cvd)金刚石膜研究三十年

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人工晶体学报 2022年第5期51卷 753-758页

作者：吕反修李成明北京科技大学新材料技术研究院新金属材料国家重点实验室北京100083

从1980年代化学气相沉积(cvd)金刚石膜问世,我国研究人员迅速跟进,在短时间内从国家层面进行布局,“863计划”从1987年启动到2016年落幕。在我国科学技术需要急起直追的年代,“863计划”的实施有力推动了我国cvd金刚石膜技术的进步,直... 详细信息

从1980年代化学气相沉积(cvd)金刚石膜问世,我国研究人员迅速跟进,在短时间内从国家层面进行布局,“863计划”从1987年启动到2016年落幕。在我国科学技术需要急起直追的年代,“863计划”的实施有力推动了我国cvd金刚石膜技术的进步,直至今天国家重点研发计划仍然在接力支持cvd金刚石在各个领域的应用研究。回顾cvd金刚石三十年的发展历程,对我国科技战略的设计、科技政策的制定、科研计划的落实、科技成果的实施等有重要的借鉴意义。

关键词： cvd金刚石金刚石膜科研计划科技成果国家重点研发计划 863计划发展历程三十年

高温高压与cvd金刚石单晶衬底质量对比研究

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人工晶体学报 2022年第9期51卷 1777-1784页

作者：杨旖秋韩晓桐胡秀飞李斌彭燕王希玮胡小波徐现刚王笃福刘长江冯志红山东大学新一代半导体材料研究院济南250100 山东大学晶体材料国家重点实验室济南250100 济南金刚石科技有限公司济南250100 专用集成电路国家级重点实验室石家庄050051 中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

本文通过高分辨X射线衍射(HRXRD)、激光拉曼光谱(Raman)、晶格畸变检测等测试分析方法对多组高温高压(HTHP)Ⅰb、HTHPⅡa和化学气相沉积(cvd)型(100)面金刚石单晶样品进行对比研究。HRXRD和Raman的检测结果均表明HTHPⅡa型金刚石单晶的... 详细信息

本文通过高分辨X射线衍射(HRXRD)、激光拉曼光谱(Raman)、晶格畸变检测等测试分析方法对多组高温高压(HTHP)Ⅰb、HTHPⅡa和化学气相沉积(cvd)型(100)面金刚石单晶样品进行对比研究。HRXRD和Raman的检测结果均表明HTHPⅡa型金刚石单晶的结晶质量接近天然金刚石,其XRD摇摆曲线半峰全宽和Raman半峰全宽分别为0.015°~0.018°和1.45~1.85 cm^(-1)。晶格畸变检测仪的检测结果表明,HTHPⅡa型金刚石单晶的应力分布主要有两种:一种几乎无明显应力分布,另一种沿方向呈对称的放射状分布,其他区域无晶格畸变。HTHPⅠb和cvd型金刚石单晶应力分布均相对分散,晶格畸变复杂,与其HRXRD和Raman的检测结果相符。进一步利用等离子体刻蚀法对三种类型金刚石单晶(100)面位错缺陷进行对比分析,结果表明,HTHPⅡa型金刚石位错密度为三者中最低,仅为1×10^(3) cm^(-2)。本研究为制备高质量大尺寸cvd金刚石单晶的衬底选择提供了实验依据。

关键词： HTHPⅡa金刚石 HTHPⅠb金刚石 cvd金刚石结晶质量应力等离子体刻蚀位错密度

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cvd金刚石在辐射探测领域中的应用

核技术 2005年第2期28卷 135-140页

作者：周海洋朱晓东詹如娟中国科学技术大学近代物理系合肥230026

随着低气压合成金刚石研究的深入,cvd 金刚石质量及电学品质不断提高,高性能 cvd 金刚石电子器件的研制已成为该领域的热点研究课题之一。由于金刚石辐射探测器具有信噪比高、时间响应快、可以在极端恶劣环境中正常工作等优点,基于 cvd... 详细信息

随着低气压合成金刚石研究的深入,cvd 金刚石质量及电学品质不断提高,高性能 cvd 金刚石电子器件的研制已成为该领域的热点研究课题之一。由于金刚石辐射探测器具有信噪比高、时间响应快、可以在极端恶劣环境中正常工作等优点,基于 cvd 金刚石的辐射探测器研制吸引了众多的研究兴趣。本文评述 cvd金刚石辐射探测器的研究进展,对 cvd 金刚石辐射探测器研究中遇到的问题和发展前景作了分析和展望。

关键词： cvd金刚石探测器辐射

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cvd金刚石辐射探测器研制及性能测试

物理学报 2010年第3期59卷 1620-1624页

作者：周海洋朱晓东詹如娟中国科学院基础等离子体物理重点实验室中国科学技术大学物理学院近代物理系合肥230026

电学性质优异的金刚石膜是理想的辐射探测器材料,用自支撑金刚石膜研制了辐射探测器,进行了探测器的性能测试.探测器采用的是"叉指"状共面型电极结构,探测器的有效探测区面积为3mm×3mm,探测器的连接接口是L16电缆头.探测器暗电流与电... 详细信息

电学性质优异的金刚石膜是理想的辐射探测器材料,用自支撑金刚石膜研制了辐射探测器,进行了探测器的性能测试.探测器采用的是"叉指"状共面型电极结构,探测器的有效探测区面积为3mm×3mm,探测器的连接接口是L16电缆头.探测器暗电流与电压呈线性变化的关系,表明金属电极与金刚石基底之间是欧姆型电接触.当两电极之间的电场场强为30kV/cm时,探测器的暗电流仅约为0·1nA,探测器信号的上升时间为590ps,探测器的灵敏度约110mA/W,而且探测器有较好的剂量率线性特性.

关键词： cvd金刚石辐射探测器

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cvd金刚石薄膜涂层衬底预处理方法

人工晶体学报 2004年第6期33卷 1060-1064页

作者：方莉俐郑州大学材料物理教育部重点实验室

概述了cvd金刚石薄膜涂层衬底预处理的基本方法 ,并对一些主要方法作了评述。对于硬质合金类衬底预处理、铜衬底表面预处理、钢铁衬底表面预处理、硅表面预处理 ,提高膜基结合力的途径除有研磨、超声清洗、植晶、化学腐蚀、等离子体刻... 详细信息

概述了cvd金刚石薄膜涂层衬底预处理的基本方法 ,并对一些主要方法作了评述。对于硬质合金类衬底预处理、铜衬底表面预处理、钢铁衬底表面预处理、硅表面预处理 ,提高膜基结合力的途径除有研磨、超声清洗、植晶、化学腐蚀、等离子体刻蚀、沉积中间过渡层等方法外 ,还有优化衬底形状。

关键词：衬底薄膜涂层刻蚀硅表面等离子体化学腐蚀成核 cvd金刚石表面预处理结合力

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cvd金刚石钝头体飞行温度场仿真研究

人工晶体学报 2008年第1期37卷 37-42,87页

作者：韩荣耀左敦稳李多生徐锋南京航空航天大学机电学院南京210016

建立了cvd金刚石厚膜钝头体在飞行条件下的温度场有限元仿真模型,得出了钝头体头罩内壁的传热条件以及飞行马赫数等对温度场的影响。将流场全局最高温度值的仿真结果与计算流体力学中滞止温度理论公式的计算结果进行了对比,结果表明两... 详细信息

建立了cvd金刚石厚膜钝头体在飞行条件下的温度场有限元仿真模型,得出了钝头体头罩内壁的传热条件以及飞行马赫数等对温度场的影响。将流场全局最高温度值的仿真结果与计算流体力学中滞止温度理论公式的计算结果进行了对比,结果表明两者的一致性很好,证实了所建立仿真模型的正确性。研究发现,随着马赫数的增加,温度场中最大温度值也随之增大;在马赫数大于1时,会产生明显的弓形激波,且激波的锥角随马赫数增加而减小,这与理论结果相一致;当马赫数为3.5时,即使在头罩内壁绝热条件下,温度场中最高温度值也在1000K以下,表明cvd金刚石厚膜可以满足M a=3.5的实际飞行要求。

关键词： cvd金刚石钝头体温度场仿真

基于第一性原理的cvd金刚石涂层表面氧原子作用分析

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原子与分子物理学报 2023年第1期40卷 1-8页

作者：杨天彭薪颖简小刚胡吉博尹明睿同济大学上海201804

采用第一性原理方法研究了氧原子在cvd金刚石涂层表面吸附形成的两种氧掺杂结构的差异及脱附CO的难易程度.仿真计算结果表明:氧原子在金刚石表面顶位和桥位吸附形成C=O羰结构和C-O-C醚结构,改变与其直接成键的局部金刚石结构;C-O-C结构... 详细信息

采用第一性原理方法研究了氧原子在cvd金刚石涂层表面吸附形成的两种氧掺杂结构的差异及脱附CO的难易程度.仿真计算结果表明:氧原子在金刚石表面顶位和桥位吸附形成C=O羰结构和C-O-C醚结构,改变与其直接成键的局部金刚石结构;C-O-C结构吸附能比C=O结构大,其结构更加稳定;C=O结构断键脱附形成CO的能垒比C-O-C结构更低,cvd金刚石涂层表面脱附CO主要是以C=O断键形成;氢终止表面能够增强碳原子之间成键,提高C=O脱附的能垒,而氧终止表面作用相反,降低脱附能垒.

关键词：第一性原理 cvd金刚石氧原子吸附反应热和能垒

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cvd金刚石核探测材料与器件

原子能科学技术 2005年第B7期39卷 63-66,72页

作者：夏义本王林军张明龙苏青峰上海大学材料科学与工程学院上海200072

金刚石膜因其优异的电学、光学等性能已成为优越的辐射探测器材料,但探测器性能强烈地依赖于薄膜质量。本工作利用热丝化学气相沉积(HFcvd)法获得了(100)取向不同质量的金刚石薄膜,并制备了cvd金刚石辐射探测器。应用5.9keV55FeX射线测... 详细信息

金刚石膜因其优异的电学、光学等性能已成为优越的辐射探测器材料,但探测器性能强烈地依赖于薄膜质量。本工作利用热丝化学气相沉积(HFcvd)法获得了(100)取向不同质量的金刚石薄膜,并制备了cvd金刚石辐射探测器。应用5.9keV55FeX射线测试了探测器的光电流响应和脉冲高度分布。50kV/cm外电场作用下晶粒为10μm的cvd金刚石探测器的暗电流和光电流分别为16.3和16.8nA。光电流随辐照时间延长而增大,尔后趋于稳定。脉冲高度峰与噪声明显分离。探测器具有较高的计数效率和信噪比。

关键词： cvd金刚石辐射探测器光电流脉冲高度分布

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cvd金刚石改善3D-MCM散热性能分析

金刚石与磨料磨具工程 2005年第6期25卷 27-30页

作者：谢扩军蒋长顺徐建华电子科技大学物理电子学院四川成都610054

在3D-MCM(多芯片组件)封装设计中,大功率和高热流密度导致系统的散热成为关键技术之一。本文采用高导热率的金刚石封装材料建立了一种叠层多芯片组件结构,应用ANSYS软件和计算流体动力学方法(CFD),对cvd(化学气相沉积)金刚石基板的三维... 详细信息

在3D-MCM(多芯片组件)封装设计中,大功率和高热流密度导致系统的散热成为关键技术之一。本文采用高导热率的金刚石封装材料建立了一种叠层多芯片组件结构,应用ANSYS软件和计算流体动力学方法(CFD),对cvd(化学气相沉积)金刚石基板的三维多芯片结构进行了热性能分析,模拟了器件在强制空气冷却条件下的热传递过程和温度分布,探讨了各种设计参数和物性参数对3D-MCM器件温度场的影响。结果显示金刚石基板应用在多芯片组件中能显著地改善3D-MCM封装的散热性能,明显优于氮化铝基板;在强制空冷时散热功率可达到120W。

关键词： cvd金刚石热沉 3D-MCM 封装热性能