改进CVD系统制备金刚石薄膜
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第 １ ８卷 第 ２期
２０ ０ ２年 ６月
天
津
理
工
学
院
学
报
Ｖ ｏ【 １ Ｏ． ． ８Ｎ ２
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＴＩ ＡＮＪ Ｎ Ｉ ＴＩ Ｉ ＮＳ ＴＵＴＥ ＥＣＨＮＯＬ ＯＦ Ｔ ＯＧ Ｙ
Ｊ ｎ． ０ ２ ｕ ２ ０
摘 要 ： 用一 台 常规 的 真 空 镀 膜 机 改 建 为 化 学 气 相 沉 积 （ ＣＶＤ） 系 统 ， 并 用 以 制 备 金 刚 石 薄
膜 ．采 用 Ｓ Ｍ 、ＸＲ Ｅ Ｄ、Ｒａ ｎ测 试 表 明 ，金 刚 石 薄 膜 质 量 较 好 ． ｍａ
关键 词 ：化 学 气 相 沉 积 （ ＶＤ） Ｃ ；金 刚 石 薄 膜 ；Ｒ ｍａ ａ ｎ光 谱 ；Ｘ 射 线 衍 射
Ｋｅ ｒ ｓ ｃ ｅ ｃ ｌｖ ｐ ｒｄ ｐ ｓｔｏ （ ｙ ｗｏ ｄ ： ｈ ｍｉａ ａ ｏ ｅ ｏ ｉｉｎ ＣＶＤ） ｄａ ｎ ｉ ； ｒｍａ ； ｉｍｏ ｄ ｆｌ ｍ ａ ｎ； ＸＲＤ
化 学 气 相 沉 积 （ ｅ ｃ ｌＶａ ｏ ｐ ｓｔｏ Ｃｈ ｍｉａ ｐ ｒＤｅ ｏ ｉ ｎ， ｉ
真 空设 备 改 造 而 成 ．为 了掌 握 这 种 重 要 的 薄 膜 沉 积 技 术 ，把 一 台 常 规 的 真 空 镀 膜 机 （ 京 仪 器 厂 北
ＤＭ ～ ３ ０ 型 ） 改 建 为 Ｃ ０Ｂ ＶＤ 系 统 ，并 在 其 上 制
备 出 了金 刚 石 薄 膜 ． 选 择 金 刚 石 膜 作 为 Ｃ ＶＤ 系
统 的 制 膜 对 象 ，是 因 为 它 本 身 是 一 种 近 年 来 新 发 展 的 高 新 技 术 ，具 有 高 硬 度 、高 电 阻 率 、低 摩 擦 系数 、耐 高 温 、抗 化 学 腐 蚀 和 防 辐 射 等 优 异 的 物 理化学 性 质Ｌ ｌ 广 泛 用 于 机 械 、 电 子 、光 学 和 ．
全 ，又 由于 资 金 投 入 相 当少 ，所 以还 适 合 许 多专
业学生 的实验 ，
简 称 ＣＶＤ）是 一 种 重 要 的 薄 膜 制 备 技 术 ． 它 具 有 装 置 较 简 单 ，沉 积 率 高 ，化 学 组 分 易 控 制 ， 因 而 在 生 产 和 科 研 中 被 广 泛 采 用 ，但 现 实 中 很 少 有
（ ｐ ． ｆ Ｏｐ ｏ． ｅ ｔｏ ｉ ｎ ｏ ｍａ ｉｎ ａ ｄ Ｅｌｃｒ ｎｃ Ｅｎ ， ａ ｊｎ ｎ ｔ ｕ ｅ ｏ ｃ ｎ ｌｇ Ｄｅ ｔ ｏ ｔ Ｅｌｃ ｒ ｎ ｃ Ｉ ｆ ｒ ｔｏ ｎ ｅ ｔｏ ｉ ｇ． Ｔｉｎ ｉ Ｉ ｓｉ ｔ ｆ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ， ｔ Ｔｉｎ ｉ ０ ９１， ｉａ ａ ｊｎ ３ ０１ Ｃｈ ｎ ） Ａｂ ｔａ ｔ Ｃｈ ｍｉａ ｐ ｒＤｅ ｏ ｉｉｎ （ ｓｒ ｃ ： ｅ ｃ ｌ Ｖａ ｏ ｐ ｓｔ ｏ ＣＶＤ）ｓ ｓｅ ｗｉｈ ｖ ｃ ｕ ｐａ ｉ ｇｅ ｕｐ ｎ ｓｒ ｂ ｉ ． ｙ ｔｍ ｔ ａ ｕ ｍ ｌｔｎ ｑ ｉ ｍｅ ｔｗａ ｅ ｕｌ ｔ
ａ ｎ ｔ ｅ ａ ｅ ｔｏｎ ｏ ｉ ｍ ｏｎ ｉｍ ｓ ｂｙ ｉ． ｅ ｕ ｔ ｎ ｃ ｔ ｈ ｔ ｔ ｉ ｓ ｏｆｔ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏｆ ｎｄ ｉ ｈｅ ｐｒ ｐ ｒ ａ ｉ ｆ ｄ ａ ｄ ｆｌ ｔ Ｒ ｓ ｌｓ ｉ ｄｉａ ｅ ｔ ａ ｈｅ ｆｌ ｈｅ ｓ ｒ ｃ ｕｒ ｍ ｄｉｍ ｏ ｉ ｇ ＳＥＭ ， Ｒ Ｄ ， ａ ａ ｓ ｂｅ ｔ ｒ ａ ｎｄ ｂｙ ｕｓｎ Ｘ Ｒ ｍ ｍ ｉ ｔｅ ．
１ 设 备 的 改 造
利 用 原 有 的 一 台 ＤＭ 一 ３ ０ 镀 膜 机 （ ｖＤ ０Ｂ Ｃ 系 统 一 般 不需 要 高 真 空 ） ，改 造 为 热 灯 丝 法 Ｃ ＶＤ 沉积 系 统 （ Ｃ ＨＦ ＶＤ） 气 源 采 用 甲 烷 （ 丙 酮 ． 或
现成 的 Ｃ ＶＤ 系统 ，一 般 都 是 采 用 真 空 镀 膜 机 或
等 ） 和 氢 气 来 制 备 金 刚 石 膜 ． 改 造 时 增 加 的 仪 器
设 备 包 括 一 台 用 于 基 底 灯 丝 加 热 的 ５ ｋ 变 压 Ｗ 器 ．和 ３ｋ 调 压 器 各 一 台 ，控 制 和 指 示 甲 烷 和 ｗ 氢气 流 量 的 １ ７质 量 流 量 计 一 台 ，测 量 灯 丝 温 ９ ０ 度 的 红 外 测 温 计 一 台 ．测 量 基 底 温 度 的热 电 偶 以
文 章 编 号 ： ０ ４—２ ６ （ ０ ２ ０ １０ ２ １ ２ ０ ） ２—０ ５—０ ０ ２
改建 Ｃ ＶＤ 系 统 制 备 金 刚 石 薄 膜
吴 小 国 ， 曲长 庆 ， 朱 宁 ， 陈 希 明 ， 常 明
（ 津 理 工 学 院 光 电 信 息 与 电 子 工 程 系 ， 天 津 ３ ０ ９ ） 天 ０ １ １
中 图 分 类 号 ：０４ ４． ８ ４ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｒｅ ｉｄｉ ｇ ＣＶＤ ｙ ｔ ｍ ｏ ｅ ｒ ｎｇ ｄｉ ｍ ｏ ｉｍ ｓ ｂｕ ｌ ｎ ｓ ｓｅ ｆ ｒ ｐｒ ｐａ ｉ ａ ｎｄ ｆｌ
Ｗ Ｕ ａ — ｕ Ｑ Ｕ ｈ ｎ － ｉ ｇ， Ｘｉ ｏｇ ｏ， Ｃ ａ ｇ ｑ ｎ ＺＨ Ｕ ｎ Ｃ Ｎｉ ｇ， ＨＥＮ — ｉ ｇ， ＨＡＮＧ ｉ ｇ Ｘｉｍ ｎ Ｃ Ｍ ｎ
航 空 航 天 以及 军 事 等 工 业 部 门 ．又 由 于 金 刚 石 薄
及 钼 底 座 等 一 些 自制 设 备 ． 整 体 安，因 此 可制 作 微 型 、高 温 压 力 传 感 器 Ｌ ．并 且 ，它 不 象 其 他 许 多 Ｃ ２ ＶＤ 系 统 那 样 采 用 有 剧 毒 或 有 严 重 腐 蚀 性 气 体 ， 因 而 比 较 安
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摘 要 ： 用一 台 常规 的 真 空 镀 膜 机 改 建 为 化 学 气 相 沉 积 （ ＣＶＤ） 系 统 ， 并 用 以 制 备 金 刚 石 薄
膜 ．采 用 Ｓ Ｍ 、ＸＲ Ｅ Ｄ、Ｒａ ｎ测 试 表 明 ，金 刚 石 薄 膜 质 量 较 好 ． ｍａ
关键 词 ：化 学 气 相 沉 积 （ ＶＤ） Ｃ ；金 刚 石 薄 膜 ；Ｒ ｍａ ａ ｎ光 谱 ；Ｘ 射 线 衍 射
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真 空设 备 改 造 而 成 ．为 了掌 握 这 种 重 要 的 薄 膜 沉 积 技 术 ，把 一 台 常 规 的 真 空 镀 膜 机 （ 京 仪 器 厂 北
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备 出 了金 刚 石 薄 膜 ． 选 择 金 刚 石 膜 作 为 Ｃ ＶＤ 系
统 的 制 膜 对 象 ，是 因 为 它 本 身 是 一 种 近 年 来 新 发 展 的 高 新 技 术 ，具 有 高 硬 度 、高 电 阻 率 、低 摩 擦 系数 、耐 高 温 、抗 化 学 腐 蚀 和 防 辐 射 等 优 异 的 物 理化学 性 质Ｌ ｌ 广 泛 用 于 机 械 、 电 子 、光 学 和 ．
全 ，又 由于 资 金 投 入 相 当少 ，所 以还 适 合 许 多专
业学生 的实验 ，
简 称 ＣＶＤ）是 一 种 重 要 的 薄 膜 制 备 技 术 ． 它 具 有 装 置 较 简 单 ，沉 积 率 高 ，化 学 组 分 易 控 制 ， 因 而 在 生 产 和 科 研 中 被 广 泛 采 用 ，但 现 实 中 很 少 有
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１ 设 备 的 改 造
利 用 原 有 的 一 台 ＤＭ 一 ３ ０ 镀 膜 机 （ ｖＤ ０Ｂ Ｃ 系 统 一 般 不需 要 高 真 空 ） ，改 造 为 热 灯 丝 法 Ｃ ＶＤ 沉积 系 统 （ Ｃ ＨＦ ＶＤ） 气 源 采 用 甲 烷 （ 丙 酮 ． 或
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文 章 编 号 ： ０ ４—２ ６ （ ０ ２ ０ １０ ２ １ ２ ０ ） ２—０ ５—０ ０ ２
改建 Ｃ ＶＤ 系 统 制 备 金 刚 石 薄 膜
吴 小 国 ， 曲长 庆 ， 朱 宁 ， 陈 希 明 ， 常 明
（ 津 理 工 学 院 光 电 信 息 与 电 子 工 程 系 ， 天 津 ３ ０ ９ ） 天 ０ １ １
中 图 分 类 号 ：０４ ４． ８ ４ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｒｅ ｉｄｉ ｇ ＣＶＤ ｙ ｔ ｍ ｏ ｅ ｒ ｎｇ ｄｉ ｍ ｏ ｉｍ ｓ ｂｕ ｌ ｎ ｓ ｓｅ ｆ ｒ ｐｒ ｐａ ｉ ａ ｎｄ ｆｌ
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航 空 航 天 以及 军 事 等 工 业 部 门 ．又 由 于 金 刚 石 薄
及 钼 底 座 等 一 些 自制 设 备 ． 整 体 安，因 此 可制 作 微 型 、高 温 压 力 传 感 器 Ｌ ．并 且 ，它 不 象 其 他 许 多 Ｃ ２ ＶＤ 系 统 那 样 采 用 有 剧 毒 或 有 严 重 腐 蚀 性 气 体 ， 因 而 比 较 安