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,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,实验二,等离子体,增,增强化学,气,气相沉积,方,方法制备,类,类金刚石,薄,薄膜实验,一、实验,目,目的,二、实验,内,内容,三、实验,仪,仪器设备,和,和材料,四、实验,原,原理,五、实验,方,方法和步,骤,骤,六、实验,报,报告要求,七、实验,注,注意事项,八、思考,题,题,提纲：,一、实验,目,目的,（,1,）通本实,验,验使学生,了,了解气体,辉,辉光放电,的,的原理和,过,过程。,（,2,）使学生,了,了解并熟,悉,悉直流辉,光,光放电等,离,离子体化,学,学气相,沉,沉积系统,的,的结构和,使,使用方法,。,。,（,3,）掌握等,离,离子体化,学,学气相沉,积,积薄膜的,工,工艺原理,及,及在基,片,片上沉积,类,类金刚石,薄,薄膜的工,艺,艺过程。,二、实验,内,内容,（,1,）高真空,的,的获得与,测,测量。,（,2,）等离子,体,体的产生,。,。,（,3,）设定实,验,验工艺参,数,数、利用,直,直流辉光,放,放电等离,子,子体增,强,强化学气,相,相沉积类,金,金刚石薄,膜,膜。,三、实验,仪,仪器设备,和,和材料,（）试,样,样：,玻璃基片,、,、硅基片,、,、氩气、,甲,甲烷、乙,炔,炔、氮气,、,、丙酮、,酒,酒精。,（）实,验,验设备：,超声清洗,器,器；,直流辉光,放,放电等离,子,子体增强,化,化学气相,沉,沉积系统,。,。,直流辉光,放,放电,PECVD,沉积系统,示,示意图,直流辉光,放,放电等离,子,子体化学,气,气相沉积,类,类金刚石,薄,薄膜是利,用,用高压直,流,流负偏压,（,（,-1,-5kV,），使低,压,压碳氢气,体,体发生辉,光,光放电从,而,而产生等,离,离子体，,等,等离子体,在,在电场作,用,用下沉积,到,到基片上,并,并形成类,金,金刚石薄,膜,膜。,主要组件,：,：,真空室组,件,件、直流,电,电源、基,片,片水冷加,热,热台、窗,口,口及法兰,接,接口部件,、,、工作气,路,路、抽气,机,机组（机,械,械泵和分,子,子泵）、,阀,阀门及管,道,道、真空,测,测量及电,控,控系统。,四、实验,原,原理,（）化,学,学气相沉,积,积制备薄,膜,膜介绍,（）直,流,流辉光放,电,电等离子,体,体化学气,相,相沉积,（）类,金,金刚石薄,膜,膜简介,.1,化学气相,沉,沉积制备,薄,薄膜介绍,：,化学气相,沉,沉积（,ChemicalVapor Deposition,CVD,）：,利用气态,的,的先驱反,应,应物，通,过,过原子、,分,分子间化,学,学反应的,途,途径生成,固,固态薄膜,的,的技术。,气体输入,强制对流,自然对流,气相扩散,表面吸附,表面反应,表面脱附,薄膜形成,气体传输与气相反应,气相沉积,化学气相,沉,沉积过程,中,中的各个,动,动力学环,节,节,:,（）气,体,体放电：,.,直流辉,光,光放电等,离,离子体化,学,学气相沉,积,积,：,直流气体,放,放电体系,模,模型,（）气,体,体放电的,伏,伏安特性,曲,曲线：,阴阳极之间的电位降主要发生在负辉光区之前，维持辉光放电所必须的电离大部分发生在阴极暗区，这也是薄膜沉积过程中最感兴趣的两个区域。,（）等,离,离子体增,强,强化学气,相,相沉积（,PECVD,）：,在低压化,学,学气相沉,积,积过程的,同,同时，利,用,用气体放,电,电产生等,离,离子体,并,并对沉积,过,过程施加,影,影响的薄,膜,膜制备技,术,术。,（）等,离,离子体产,生,生方法：,微波辅助,PECVD,、,射频辉光,放,放电,PECVD,、,直流辉光,放,放电,PECVD,（）直,流,流辉光放,电,电,PECVD,沉积原理,：,：,直流电源,气体,石英玻璃,活性基团,衬底,抽气,直流电源,.,类金刚,石,石薄膜介,绍,绍：,（）碳,原,原子杂化,方,方式：,金刚石结构,石墨结构,碳原子有,sp,3,、,sp,2,、,sp,1,三种键合,方,方式。,sp,3,态：金刚,石,石结构。,sp,2,态：石墨,结,结构。,（,2,）,类,类,金,金,刚,刚,石,石,薄,薄,膜,膜,结,结,构,构,：,：,类,金,金,刚,刚,石,石,薄,薄,膜,膜,中,中,同,同,时,时,含,含,有,有,sp,3,、,sp,2,和,sp,1,杂,化,化,碳,碳,。,。,其,其,中,中,sp,2,杂,化,化,碳,碳,和,和,sp,3,杂,化,化,碳,碳,含,含,量,量,较,较,多,多,，,，,sp,1,杂,化,化,碳,碳,含,含,量,量,非,非,常,常,少,少,，,，,可,可,忽,忽,略,略,。,。,t-aC,sp,2,H,sp,3,a-C:H,No film,diamond,graphite,Polymer-like,Graphitic,t-aC:H,sp,3,、,sp,2,和,H,成分组成的三元相图,性能,金刚石,类金刚石,石墨,Density(g/cm,3,),3.51,1.8 3.6,2.26,Atomic Number Density(Mole/cm,3,),0.3,0.2 0.3,0.2,Hardness(Kgf/mm,2,),10000,2000-8000,500,Friction Coeff.,0.05,0.03 0.2,0.1,Refractive Index,2.42,1.8 2.6,2.15 1.8,Transparency,UV-VIS-IR,VIS-IR,Opaque,Resistivity(,W,cm),10,16,10,10,-10,13,0.2 0.4,类,金,金,刚,刚,石,石,薄,薄,膜,膜,具,具,有,有,高,高,硬,硬,度,度,、,、,低,低,摩,摩,擦,擦,系,系,数,数,、,、,高,高,电,电,绝,绝,缘,缘,性,性,能,能,、,、,高,高,耐,耐,磨,磨,耐,耐,蚀,蚀,性,性,、,、,高,高,热,热,导,导,率,率,、,、,在,在,可,可,见,见,到,到,紫,紫,外,外,光,光,范,范,围,围,内,内,透,透,明,明,、,、,良,良,好,好,的,的,绝,绝,缘,缘,性,性,和,和,化,化,学,学,稳,稳,定,定,性,性,、,、,优,优,异,异,的,的,生,生,物,物,兼,兼,容,容,性,性,等,等,，,，,受,受,到,到,越,越,来,来,越,越,多,多,人,人,的,的,关,关,注,注,。,。,（,）,）,类,类,金,金,刚,刚,石,石,薄,薄,膜,膜,的,的,性,性,能,能,与,与,应,应,用,用,：,：,性,能,能,：,：,VCR Head Drum,Wrist Pin,Hard Disk&Slider,CD/DVD Mold,Spacer Tool,Form Die,DigitalVCRTape,Razor Blade,应,用,用,：,：,五,、,、,实,实,验,验,方,方,法,法,和,和,步,步,骤,骤,（,1,）,根,根,据,据,实,实,验,验,目,目,的,的,，,，,设,设,定,定,工,工,艺,艺,参,参,数,数,。,。,（,2,）,用,用,超,超,声,声,波,波,清,清,洗,洗,器,器,清,清,洗,洗,玻,玻,璃,璃,基,基,片,片,和,和,单,单,晶,晶,硅,硅,基,基,片,片,15,分,钟,钟,，,，,清,清,洗,洗,时,时,加,加,入,入,丙,丙,酮,酮,或,或,酒,酒,精,精,，,，,清,清,洗,洗,后,后,用,用,氮,氮,气,气,吹,吹,干,干,。,。,（,3,）,将,将,清,清,洗,洗,好,好,的,的,基,基,片,片,放,放,入,入,沉,沉,积,积,室,室,里,里,面,面,的,的,样,样,品,品,台,台,上,上,，,，,然,然,后,后,关,关,好,好,真,真,空,空,室,室,门,门,。,。,（,4,）仔细检查,水,水源、气源,和,和电源正常,后,后，打开冷,却,却循环水。,（,5,）,抽真空,。首先用机,械,械泵抽真空,，,，开启真空,泵,泵，打开机,械,械泵的真空,阀,阀门，一段,时,时间后（约,10,分钟）打开,热,热偶真空计,测,测量真空度,，,，待真空室,内,内气压达到,1Pa,左右，然后,开,开启分子泵,及,及分子泵的,阀,阀门，用分,子,子泵与机械,泵,泵一起抽真,空,空，一段时,间,间后（约,30,分钟）打开,电,电离真空计,测,测量真空,度,度，待室内,气,气压达到需,要,要的本底真,空,空度（约,110,-3,Pa,），然后关,闭,闭电离真空,计,计。,（,6,）真空度达,到,到所需要的,本,本底真空度,后,后，关闭分,子,子泵，机械,泵,泵仍然工作,。,。打开气瓶,，,，开始通入,Ar,和,CH,4,或,C,2,H,2,气体，通过,质,质量流量控,制,制器控制,Ar/CH,4,或,Ar/C,2,H,2,的比例。,（,7,）根据实验,条,条件设定工,作,作气压，打,开,开直流电源,，,，施加预设,的,的功率，产,生,生等离子体,，,，观察等离,子,子体产生,的,的过程及颜,色,色等。,（,8,）设定基片,温,温度，打开,偏,偏压电源并,在,在基片上施,加,加预设的负,偏,偏压。,（,9,）根据工艺,参,参数沉积类,金,金刚石薄膜,20,分钟，然后,结,结束镀膜，,之,之后关闭电,源,源和气体。,（,10,）薄膜在真,空,空状态下搁,置,置一段时间,。,。待冷却后,，,，关机械泵,。,。打开充气,阀,阀对真空室,充,充气后，打,开,开真空室门,，,，取出薄膜,进,进行观察。,（,11,）合上真空,室,室门，将真,空,空室内抽到,一,一定真空后,，,，然后关掉,机,机械泵，关,掉,掉总电源，,切,切断冷却水,。,。,六、实验报,告,告要求,（,1,）描述实验,过,过程中观察,到,到的各种现,象,象，并给出,合,合理的解释,。,。,（,2,）实验装置,中,中各主要部,分,分的用途。,（,3,）阐述等离,子,子体的产生,原,原理。,（,4,）详细记录,实,实验过程、,工,工艺参数及,实,实验步骤，,写,写出类金刚,石,石薄膜制备,实,实验报告。,七、实验注,意,意事项,（,1,）实验之前,须,须认真阅读,有,有关仪器的,使,使用说明，,理,理解仪器操,作,作规程及其,先,先后操作步,骤,骤的关系；,（,2,）在开启直流,辉,辉光放电等,离,离子体增强,化,化学气相沉,积,积系统之前,，,，需要确保,冷,冷却水已经,打,打开；,（,3,）实验结束,后,后关闭水、,电,电和气体。,八、思考题,（,1,）注意分子,泵,泵的开启时,机,机，为什么,刚,刚开始抽真,空,空不能直接,开,开动分子泵,？,？在对真空,室,室进行通气,时,时为何要关,闭,闭分子泵？,（,2,）热偶规管,和,和电离规管,的,的工作原理,是,是什么？它,们,们
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