纳米和微晶体钻石薄膜结构与电子束光刻面具

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术 纳米技术
• 表面科学是一门学科.

背景情况:

• 直流等离体增强化学蒸汽沉积 (CVD) 是合成钻石薄膜的一种多功能技术.
• 控制钻石薄膜的形态和结晶体方向对于先进的应用至关重要.
• 造型技术对于制造特定的钻石结构至关重要.

研究的目的:

• 为了研究在有图案的基板上的多晶钻石薄膜的等离子体增强的直流CVD.
• 确定生长参数对钻石晶体尺寸和面向的影响.
• 评估合适的面具材料和设计方法,以创建平面钻石结构.

主要方法:

• 使用CH4/H2混合物在98 mbar和720-960°C的温度下使用直流等离子增强CVD.
• 使用有图案的Si基板,带有掩面和种子区域.
• 改变电流 (4.5-6A) 和CH4/H2度以控制生长.
• 使用SiO2,TiO2和Cr面膜进行平面图案.
• 考虑电子束光刻 (EBL) 用于自下而上的制造.

主要成果:

• 成功生产了多晶体钻石薄膜,具有受控的纳米和微晶体结构.
• 确定了纳米晶体钻石 (4.5-5 A,3% CH4/H2) 和微晶体钻石 (5.5-6 A,3% CH4/H2) 的特定电流范围和气体混合物.
• 获得了具有明显 (100) 立方或 (111) 八面体面的钻石晶体.
• 证明SiO2,TiO2和Cr面罩对平面图案有效.
• 观察到,图案基板上的生长条件与无图案基板的生长条件不同.

结论:

• 直流等离子增强CVD提供精确控制纳米和微晶体钻石在有图案的基板上的生长.
• 特定的电流和气体组成是定制晶体体大小和面体形态的关键.
• 使用SiO2,TiO2和Cr的蒙面图案是可以创建平面钻石结构的.
• 从底部向上的方法,可能与EBL相结合,显示出制造复杂的钻石设备的前景.