一、微结构对CVD金刚石X射线探测器电性能的影响（论文文献综述）
牛刘敏[1]（2021）在《金刚石薄膜辐射探测器关键技术研究》文中认为近年来,核辐射技术已广泛应用于各种行业领域,为我们发展带来巨大的社会与经济价值。但同时,核辐射也为人类和自然环境带来了潜在的风险,为了更好的利用辐射的同时又避免其产生的风险,关于辐射探测的研究就非常重要。由于金刚石材料的优越性能,使得基于其制成的探测器与其他半导体探测器相比具有耐辐照、耐高温、响应快等特点,加上合成金刚石技术的不断发展,其在辐射探测领域发挥着越来越重要的作用。本文围绕着CVD金刚石薄膜辐射探测器展开研究,首先研究了金刚石材料制作探测器的优势,由于众多优异性能已成为新时代辐射探测器的首选材料。然后介绍了CVD金刚石薄膜的几种制备方法,并选用MPCVD法制备了金刚石薄膜,用于后面辐射探测器探头的制作,使用Raman散射和AFM分别表征了金刚石样品,对样品金刚石相的含量和表面形貌进行了分析。利用Cypher-ES仪器研究了金刚石紫外辐射响应微观表征,测试了金刚石样品的暗电流密度,得出单晶金刚石和多晶金刚石单位电场下的暗电流密度分别为8.75[p A/mm2]/[V/μm]和24.3[p A/mm2]/[V/μm],在测试电场内线性度良好;还测试了金刚石表面光电流响应,通过改变UV辐射电压大小（0-2.25V）观察输出电流变化,随着辐射电压的增大,输出光电流也明显增加,分析得出金刚石薄膜有良好的辐射响应。最后使用设计的CVD金刚石薄膜辐射探测器对γ射线进行测试。首先以低成本的重掺硼硅片（100）为基底,将硅片上生长的CVD金刚石膜作为辐射敏感层。然后分析了几种不同的电极结构的优缺点及适用范围。最终选用三明治型电极结构,在样品表面溅射100nm的Au,然后设计电路板对探头进行封装。最后在60Co稳态辐射源即在剂量率为9.6Gy/h能量为1.25Me V的γ射线照射下对探测器进行测试,随着钴源从井中提出,输出电压出现瞬间的上升脉冲,响应变化率为11.2%。证明了本文设计的结构作为γ辐照探测器的可行性。
冯曙光[2]（2021）在《MPCVD法制备金刚石膜及其表面处理工艺研究》文中研究表明金刚石具有优异的光学、力学、热学、电学性能,是一种典型的多功能材料,在航空航天、能源、精密加工等高新技术领域有着极佳的应用前景。然而,天然金刚石非常稀有且价格昂贵,多用于首饰等奢侈品消费领域。高温高压法制备的金刚石多为颗粒状,缺陷及杂质较多,多用于磨削领域,极大地限制了金刚石在高新技术领域的应用。而化学气相沉积（CVD）法可实现在较低的生产成本下制备出大尺寸高品质金刚膜,引起了各个国家的高度重视。微波等离子体化学气相沉积法（Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition,MPCVD）凭借能量密度大、无电极污染等优势,成为制备高品质金刚石膜的首选方法。本论文采用自主研制的MPCVD装备,探究了衬底温度、工作压强、碳浓度等工艺参数对金刚石成膜过程的影响,获得微米级金刚石膜的最优生长工艺,形成了适合本台设备的高品质金刚石膜制备工艺;采用高温氧化法对金刚石膜进行表面改性,探究出样品表面终端结构及微观形貌对亲疏水性的影响;基于金属活性催化原理,利用氢、氩等离子球对金刚石膜刻蚀,成功制备出多孔金刚石膜,并分析了多孔金刚石膜的形成机理。采用3 k W/2450MHz微波等离子体化学气相沉积系统,以单因素实验法研究了衬底温度、工作压强和甲烷浓度对金刚石膜生长速率和质量的影响。结果表明:金刚石膜的生长速率与衬底温度、工作压强、甲烷浓度呈正相关;衬底温度和工作压强两个工艺参数对金刚石膜品质的影响存在最佳临界值,甲烷浓度升高不利于制备高品质金刚石膜。综合考虑微米级金刚石膜的品质和生长速率,最优制备工艺为:衬底温度850℃,工作压强14 k Pa,甲烷浓度2.5%,在此条件下金刚石膜生长速率为1.706 um/h,金刚石相含量为87.92%。采用高温氧化法对微米级金刚石膜进行表面改性处理,结果表明:高温氧化可明显改变金刚石膜表面的终端结构及微观形貌,这些因素的改变导致样品的亲疏水性发生显着变化,在400℃、500℃、600℃的条件下,对样品处理20 min,样品接触角从96°降低到29°,表现出明显的亲水性。采用等离子体金属催化法成功制备出多孔金刚石膜,结果表明:刻蚀温度低于600℃时,对金刚石膜的刻蚀作用较弱,表面无孔形成;刻蚀温度高于700℃时,对金刚石膜的刻蚀作用较强,处理适宜的时间,可制备出多孔金刚石膜。但是孔隙密度并不与刻蚀时间呈正相关,而是随刻蚀时间的增加,先增加后减小。
郑宇亭[3]（2021）在《金刚石表面状态控制及应用基础研究》文中研究说明金刚石优异的综合性能使其能够应用于机械、传热、光学和半导体等诸多领域。平整光洁的表面、可控的表面/亚表面缺陷以及表面键态是实现上述应用的前提。然而,金刚石高的硬度和优异的物理化学稳定性导致其表面加工和可再造性差而无法轻易满足各种功能应用需求。因此,金刚石的表面状态控制及以应用为导向的基础研究具有重要意义。本文采用高速三维动态摩擦抛光（3DM-DFP）、氧基等离子体及氢等离子体对金刚石进行表面状态控制研究。作为高效实现金刚石表面控制的方法,多晶及单晶金刚石表面经3DM-DFP的动态摩擦及铁、氧催化氧化最终可使其表面粗糙度可<5 nm甚至1nm。疲劳及能量持续输入导致金刚石形成包括{111}晶面均匀解理层、过渡层和压缩带的近10 μm亚表面损伤。伴随新产生的1425 cm-1,2200cm-1,1750 cm-1和2100 cm-1拉曼特征峰来自于准sp2+sp3无定型结构、碳-空位局部缺陷和sp1相。在太赫兹频率波段下非金刚石相的本征吸收及缺陷散射效应导致了其介电常数的显着降低。等离子体刻蚀则被认为是可以无损伤地实现金刚石表面控制的有效技术。氧基电感耦合等离子（ICP）刻蚀实现金刚石表面调控时,添加辅助气体以及不同的等离子体条件控制对金刚石刻蚀速率及表面状态起决定作用。多晶金刚石黑膜在10%CHF3条件下以4.6 μm/min的刻蚀速率得到了 2.3 nm的表面粗糙度,并对应于最高比例的C-O-C对称键态结构。同时单晶金刚石以0.23μm/min的刻蚀速率实现表面粗糙度<0.5 nm的均匀表面微结构。而针状表面形貌的产生是由于金刚石（111）晶面以及缺陷、孪晶界的优先刻蚀效应。所产生的反式聚合物会在含Cl或H条件下消失,氯化物（sp2 C-Cl）的形成及未出现的氟化物也导致了刻蚀结果的差异。此外,氢等离子体能够有效控制金刚石表面形貌的同时形成的表面C-H键而产生空穴导电。基于氢化后平整金刚石膜的溶液栅极场效应晶体管（SGFET）结构,在不同的溶液中呈现出不同的Ⅰ-Ⅴ响应。表面C-H键在KHP+NaOH+H2SO4混合溶液中随电压升高而发生C-H键反应损伤,电阻从13.57 kΩ增至95.78 kΩ,电流从饱和的1 ×10-4 A/V降至5×10-5 A/V。将该SGFET结构作为电极在无机酸中通过负电势线性扫描后恢复表面C-H键态,电阻从94.33 kΩ降至30.46kΩ,电极电流从6×10-6A升高至1.6×10-5A,并表现出液态环境下更为灵敏的I-V响应,且未产生任何平整度损伤和反应生成物。
贾鑫[4]（2020）在《GaN基金刚石散热层的制备及其性能研究》文中进行了进一步梳理随着氮化镓（GaN）基功率器件功率越来越高,器件的“自热效应”愈加明显,对高频高功率电子器件散热提出了迫切需求。采用CVD金刚石代替传统衬底材料可以有效满足高频高功率器件散热需求,有效提升器件性能、器件寿命与可靠性。但GaN外延层沉积金刚石膜存在GaN外延层稳定性差、热失配大及应力累积导致外延层开裂等技术难题。此外,影响GaN/金刚石界面热传输的科学问题尚未明确,限制了金刚石衬底GaN基功率器件的进一步发展。本文研究在高温氢等离子体环境中GaN/保护层表面上进行金刚石的稳定形核与生长,基于静电增强自吸附效应及双金刚石层方法制备了低应力金刚石/GaN复合结构材料,研究了影响GaN与金刚石界面热传输机制,测量了金刚石/GaN的界面热阻。研究了高温氢等离子体对GaN外延层诱导分解机制及抑制分解途径,氢等离子体和温度分别是GaN分解的诱因和驱动力,因此,高温氢等离子体环境中GaN外延层的稳定性极差,在GaN表面添加保护层和提高氢等离子体中氮分压能有效抑制氢等离子体渗透,采用磁控溅射技术沉积低粗糙度致密无孔洞的非晶态SiNx和AlN保护层。研究了微波化学气相沉积方法在GaN/保护层表面沉积金刚石膜的规律,以甲烷浓度12%,沉积温度800℃时能够形成致密金刚石膜进一步抗氢等离子体渗透,基于GaN/保护层与纳米金刚石粉的静电增强自吸附效应,实现了纳米金刚石粒子高密度分散在衬底上,最终在GaN/保护层表面快速获得高度致密金刚石形核层,有效提升界面结合强度和金刚石形核层质量。根据界面热传输理论探究了界面微观结构和声子态密度失配度及保护层材料与界面热传输的相关性,提出了保护层材料选择与界面处声子态密度匹配度是影响界面热传输的重要因素,提高保护层粗糙度可以增加界面有效接触面积,实现界面热传输能力进一步提升,获得GaN/金刚石界面热阻为35.5±5.2m2K/GW。提出一种双金刚石层制备金刚石衬底GaN晶圆的方法,成功制备了低应力低界面热阻的GaN/金刚石结构,且GaN外延层转移前后晶体质量未见明显降低。霍尔测试结果显示,采用两步法金刚石工艺参数:形核阶段,甲烷浓度为12%,形核温度为800℃,形核5min后,生长阶段以甲烷浓度为5%,沉积温度为850℃时,金刚石衬底GaN外延层电子迁移率衰减最少,衰减约14%。
王伟华,代兵,王杨,舒国阳,姚凯丽,刘本建,赵继文,刘康,杨磊,朱嘉琦,韩杰才[5]（2020）在《金刚石光学窗口相关元件的研究进展》文中认为金刚石光学窗口相关元件是一种将金刚石优异的光学性能,与其他优异的力学、热学、电学性能和化学性能相结合,通过微波等离子体化学气相沉积工艺等多种合成方法制备的具有不同几何结构、可在极端条件下使用的一类光学器件。本文将以X射线、深紫外到微波范围内不同波段对应的不同种类的光学元件应用为基础,对近年来国内外发展起来的金刚石光学元件的种类、制备与加工进行综述,总结了光学窗口元件的研究现状,并对未来的发展方向进行了展望。
张玉玺[6]（2020）在《金刚石光电导器件的仿真与实验研究》文中认为金刚石极为优异的物理化学性质使其成为能够应对恶劣条件和严格要求的“未来”材料。超宽带隙和高载流子迁移率是其作为深紫外探测器和光导开关衬底材料的重要条件。而单晶生长金刚石技术的发展进步解决了金刚石的成本问题,也为其光电器件方面应用铺平了道路。目前金刚石光电应用研究方兴未艾,但是在分析器件工作机理方面尚有不足,同时关于金刚石光导开关的研究更是寥寥无几。对此,本文制备了基于CVD金刚石衬底的光电导器件,使用实验测试与仿真工具分析研究器件用作深紫外探测器和光导开关时的工作机理与工作特性。本文的主要工作为如下几点:（1）提出了金刚石光电导器件应用于Silvaco的建模方法。由于金刚石光电导器件的模拟仿真工作国内外鲜有介绍,也缺乏仿真模型,因此本文重点工作和创新点之一便是建立起金刚石光电导器件的仿真模型。所建模型基于其他金刚石器件的仿真工作和实验所测参数。其中具体引入了温度相关的带隙模型、杂质与陷阱模型、与温度、掺杂和电场强度相关的迁移率模型、光吸收模型、碰撞电离模型以及触发光照模型。（2）制备了基于CVD金刚石衬底的光电导器件,完成了对器件的暗态和光响应测试。测试光源包括可见光与185nm、254 nm和365 nm的紫外光。实际制备了两种电极结构,其中同面大电极结构的性能较好,其暗电流小于1pA,在185nm下的光响应达到了137nA,而且185nm/可见光的抑制比高达6×105,表明可见光背景噪声对工作性能影响很弱,所制器件完全可以用作可见光盲的深紫外探测器。（3）使用所建仿真模型完成了对国外文献以及本文实验的仿真拟合。首先重现文献报道的薄膜紫外探测器的实验数据,确定因空间电荷限制电流效应影响,造成其暗态I-V特性呈幂律关系且光电流在空间电荷区处集中分布。之后复现了本文的实验结果,仿真结果表明:金属杂质引入引起表层陷阱浓度的增大,导致器件的光响应下降,性能变差。还得到同面器件的外量子效率随波长增大呈倒U型变化,其峰值在210nm。（4）仿真和分析了不同结构金刚石光导开关的工作特性。对于同面电极结构的开关,其暗态最大承压为41KV,电场集中分布于阳极内侧,导致器件在表面处击穿。而且其对213nm波长的光响应远好于224nm,瞬态光电流峰值前者是后者的6倍。在阳极下施加重掺杂层后,仿真结果显示该结构最大承压最多可增加40%,光电流可增加6.4%。对于垂直电极结构,因其电场呈纵向均匀分布,承压能力大大增强,暗态最大承压为96KV。而因为其电极结构和内部电场分布更均匀,其对224nm的光响应好于213nm,光电流峰值前者比后者高出20倍。
许平[7]（2020）在《CVD金刚石膜辐射探测器的研制与性能研究》文中研究指明随着核技术的广泛应用,核辐射探测器所面临的应用环境也变得越来越苛刻。辐射防护及辐射环境的安全可控也变得越来越重要。传统的半导体材料如硅（Si）、锗（Ge）、砷化镓（GaAs）、碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等制成的半导体核辐射探测器,已经难以满足核裂变、核聚变、加速器、外太空等高温、高辐射环境下安全服役的要求,必须寻找新的材料制作新一代核辐射探测器。金刚石具有优异的光、电、热、机械及抗辐照性能,己成为制作新一代辐射探测器的首选材料。探测器级金刚石膜的制备、金刚石探测器的研制、各种辐射环境中金刚石膜探测器的应用,已经成为国内外辐射探测技术领域比较热门的课题。由于辐射探测技术往往与国防建设等有着直接密切的关系,目前人工合成高品质的金刚石及金刚石探测器核心技术,主要掌握在奥地利、美国的少数几家公司手中,我国使用的一些高品质金刚石探测器依赖于进口。研制用于强辐射环境下的高品质金刚石探测器,掌握自主知识产权,有利于实现核心部件的国产化。本文简要阐述了核辐射的概念、四种常见核辐射的探测原理、三类辐射探测器及探测器主要的性能指标、金刚石探测器的三个优势特点。重点介绍了国内外金刚石探测器相关的研究进展,通过分析金刚石探测器对带电粒子、中子探测的工作原理、金刚石探测器的性能指标、制作方法等,归纳总结出了金刚石探测器的制备所面临的难点和解决办法。最为突出的困难是:人造金刚石膜是有缺陷的晶体材料,材料品质难以达到探测器理想性能的要求。解决办法一是优化制备工艺过程参数提高金刚石膜的纯度并减少晶界缺陷,满足探测器的要求。二是设计制备多样化的金刚石探测器电极结构,满足不同环境安全服役的需求。本文采用优化了的电子辅助化学气相沉积装置（Electron Assisted Chemical Vapor Deposition,EACVD）制备了探测器级金刚石膜。依据各种服役环境的需求,研制了X射线、中子、磁脉冲等三种金刚石膜探测器。并分别在Z箍缩X射线、核聚变中子辐射、大脉冲电流强磁场辐射环境下,进行了一系列探测、实验评价。本文采用蒸发率明显低于钨、热电子发射率要比钨高近1个数量级的钽热丝替代原EACVD装置中的钨热丝,并将钽热丝阵列丝间距优化减至4mm、热丝均匀等离子体面积优化增至60mm×60mm;将原EACVD装置中的沉积台冷却水道优化为环状细流道,以提高金刚石膜沉积台温度均匀性;将原EACVD装置中的直流放电模式优化为脉冲放电模式,抑制电弧放电以减少热丝溅射形成的膜杂质,并制备出了晶粒尺度达百微米级的高纯度金刚石膜。针对Z箍缩装置X射线探测的特点,本文将叉指宽度为25μm、相邻叉指间距为25μm的叉指电极,印在60mm×60mm×500μm的晶粒尺度百微米级高纯金刚石膜上,制成X射线探测器,并在Z箍缩强X射线装置上进行了实验测量,验证了该金刚石探测器具有良好的鲁棒性,可应用于高能量脉冲X射线探测。本文采用4.5mm×4.5mm×500μm的单晶金刚石膜和由一个平板金电极与一个轨道形金电极形成的三明治结构,研制出了用于氘氚聚变中子探测的金刚石中子探测器。电场分布数值模拟结果表明该结构电极附近电场明显增强,单位面积的电极收集的电流强度也增强了2倍;在30kV/cm的电场下,实测的探测器暗电流小于0.1nA;该探测器测量的D-T聚变中子源通量约为7.5×105/（s.cm2）,并测到了中子能谱12C（n,α）9Be反应的中心为8.28MeV的特征峰,其能量分辨率优于1.69%;同时还检测到了一个中心能量为6.52MeV的12C（n,n’）3α反应特征峰,其能量分辨率大于7.67%。本文采用优化后的EACVD装置制备了厚度为20μm的多晶金刚石膜作为基体和绝缘材料;利用金刚石膜正反表面上刻印内径、宽度和厚度分别为0.8 mm、50μm和1μm的金环组成两个对称的差分回路研制出了差分磁探针。脉冲磁场的实际测量结果表明,该差分磁探针信号匹配符号反转、显示了良好的共模抑制比、具有ns级时间分辨率和mm级空间分辨率。
李振军[8]（2020）在《纳秒激光去除CVD金刚石材料机理研究》文中研究指明金刚石材料具有极高的硬度和优良的导热性能,在耐磨损材料和导热材料方面具有广泛应用。但该材料的高硬度给其成形加工带来巨大挑战,尤其是在精密加工中,传统的加工方式如磨削等效率极低,而新型的加工方式如激光加工等在加工质量方面又无法满足精加工要求,目前采用较多的是复合加工方式,加工效率和加工质量都会得到改善。本文针对CVD金刚石的激光加工,采用理论分析和实验相结合的方式,探索其激光加工中的影响因素,实现CVD金刚石的可调控激光加工,旨在采用激光加工的方式实现CVD金刚石的高效粗加工并为后续的精加工提供良好的表面。主要研究内容及结论如下:（1）基于高斯脉冲激光束,分析激光参数对CVD金刚石的点刻蚀影响。在高斯脉冲的作用下,金刚石表面上会产生近似二维高斯轮廓的刻蚀坑,且该激光刻蚀坑随着激光功率和脉冲作用次数增大的而变深变宽。该刻蚀坑尺寸在数十微米范围,可用于构建微米级的表面结构。此外,还研究了不同激光功率和激光扫描速度下CVD金刚石表面激光刻蚀线条的宽度及深度。实验发现,功率增大、速度减小所得到的刻蚀线在扫入深度和宽度上都得到延伸,但刻蚀延伸主要集中在激光束传播方向即深度方向上。此外,线刻蚀的深度对激光参数的变化更敏感,且功率改变带来的刻蚀现象差异更明显。（2）基于高斯激光束和脉冲作用轨迹,建立加工面的能量模型。研究了激光参数变化时的CVD金刚石去除深度和表面粗糙度并根据所建模型计算出此时的能量模型面所对应的均值及其粗糙度值即能量分布的不均匀性,从能量角度阐释激光参数的变化引起CVD金刚石面加工效果不同的原因。针对激光功率、扫描速度、填充间距、离焦量和激光束偏移位置这五各参量的单因素实验表明,通过调节激光参数,材料去除深度可以实现在10μm～90μm的范围内调节,而表面粗糙度则在1.0μm～3.5μm的范围内变化。（3）从CVD金刚石的晶粒尺寸出发,研究多晶材料的热导率,通过修正多晶材料的晶界浓度定义,实现多晶材料热导率模型新建。分析不同晶粒尺寸的样品在激光加工中的差异,并利用所建多晶材料的热导率模型与晶粒尺寸的关系来解释不同现象产生的原因。研究结果表明,细晶粒CVD金刚石的热导率小,材料去除效率小,但表面质量较好,粗晶粒则相反。实验中的最大材料去除深度是样品3在激光功率为6.8 W、填充间距为2μm、扫描速度为20 mm/s时获得;最好表面是样品1在填充间距为8μm、激光功率为3.6 W、扫描速度为160 mm/s时获得。综上,在激光加工CVD金刚石中,可以在保证较高加工效率的条件下提高其表面加工质量。
刘康[9]（2019）在《金-氧终端Ⅱa型金刚石界面特性及光电性能研究》文中进行了进一步梳理受限于浅能级掺杂技术瓶颈,采用掺杂技术制备的金刚石器件仍未能发挥出金刚石材料特性所决定的应有性能水平,金刚石丰富的表面终端成为了金刚石器件技术可选的技术方案。氢终端作为FET导电沟道,展现出了优异的高频特性。但氢终端不适合作为MIP功率二极管的界面接触技术方案,氢终端与Al,Ti,Ni,Au和Pd等金属形成的势垒高度都小于0.6e V,会造成整流比小,反向电流大,容易击穿的器件劣势性能,而且氢终端器件热稳定性差。氧终端与金属接触形成的势垒高度是氢终端情形下的2～3倍,比氢终端更能够承受反向高压,而且氧终端可在400°C的高温下稳定工作。因此,金属与氧终端肖特基结技术是MIP功率二极管的主流技术。目前,氧终端接触特性研究都是基于掺硼金刚石与金属的接触,很少研究氧终端IIa型金刚石与金属接触特性。然而,MIP功率二极管、光导型日盲紫外探测器中的肖特基结又是金属与IIa型金刚石接触所形成,因此非常需要深入研究金属与氧终端IIa型金刚石接触特性。本文针对MIP功率二极管、光导型日盲紫外探测器及其它金刚石基肖特基结应用技术对金属与氧终端IIa型金刚石接触特性理论数据需求,对氧终端IIa型金刚石表面界面特性展开研究。同时,基于金-氧终端IIa型金刚石接触技术,对NV色心电荷状态实现了调控转换;发现了紫外光对肖特基势垒的调控现象,研制了肖特基结位置灵敏探测器;优化了传统背靠背型双肖特基结日盲紫外探测器结构。采用X射线光电子能谱、紫外光电子能谱、开尔文探针力等表征手段,确认了氧原子以C=O的悬挂形式、（1×1）的重构方式存在于金刚石表面;掌握了氧终端IIa型金刚石亲和能以及金-氧终端IIa型金刚石肖特基势垒高度、功函数差等理论数据;提出了氧终端表面态能带模型,并因此解决了理论与实验数据之间的矛盾;考虑到氮元素为IIa型金刚石中的主要杂质,推导出了金-氧终端IIa型金刚石肖特基结耗尽层宽度与氮浓度的关系。采用金-氧终端金刚石肖特基结对NV色心电荷状态进行了调控。发现了NV-荧光被抑制,而NV0不受肖特基结影响的实验现象;研究了调控机制,提出了NV-非荧光态模型,改变了人们对NV色心电荷状态转换的传统认知;此外,推导出了抑制层厚度与氮浓度之间的关系。制备了四象限金-氧终端金刚石肖特基电极结构,发现了暗电流对称、光电流不对称的实验现象,研究了光斑位置对光电流的影响,探明了光对金-氧终端金刚石肖特基结区势垒高度调控机制,探索了紫外位置灵敏探测性能。考虑到紫外光在金刚石体内的穿透深度及电场分布对载流子的收集效果的影响,I)在背靠背肖特基探测结构的基础上,添加了肖特基背电极,提升了传统结构金刚石日盲紫外探测器的探测性能;II)分别采用ICP刻蚀与金属铁刻蚀的方法,设计开发出了三维（3D）结构金刚石背靠背肖特基电极结构。本论文中对氧终端IIa型金刚石表面界面特性的研究有助于其物理图像的清晰化及理论完善,有助于指导金-氧终端金刚石肖特基结器件设计及性能分析。作为金属半导体接触领域中的一个个例,有些研究成果也普适于其它金属半导体体系,是对传统经典半导体理论的补充。此外,本论文中对金-氧终端金刚石肖特基结的光电应用拓展开发,扩展了金-氧终端金刚石肖特基结的应用领域,了解了金-氧终端金刚石肖特基结的部分光电特性。
崔雨潇[10]（2016）在《基于非晶陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层的制备与应用基础研究》文中提出化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition,简称CVD）金刚石涂层具有十分接近天然金刚石的高硬度、高耐磨性、高弹性模量、极高的热导率、良好的自润滑性和化学稳定性等优异性能。将CVD金刚石涂层沉积在硬质合金刀具表面制备的CVD金刚石涂层刀具在加工难加工材料领域具有广阔的应用前景。但是金刚石涂层与硬质合金基体之间的结合强度问题一直束缚着CVD金刚石涂层刀具的大规模产业化应用。非晶陶瓷具有典型的共价化学键,无金属钴的催石墨化作用,与金刚石涂层具有良好的结合性。同时非晶陶瓷作为衬底材料进行CVD金刚石的沉积能获得较大的形核密度。因此,采用非晶陶瓷基中间过渡层,可以解决硬质合金基体,尤其是含钴量高于6%的高钴硬质合金基体,与CVD金刚石涂层之间结合强度不足的问题。本文旨在针对低钴硬质合金基体以及高钴硬质合金基体,研究基于非晶陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层的制备、性能表征、摩擦磨损以及切削刀具应用,从而突破金刚石涂层膜基结合力不足的技术瓶颈,对于推动金刚石涂层刀具应用的产业化,尤其是高钴硬质合金金刚石刀具应用的产业化,具有重要意义。本文主要研究工作内容如下:1、基于非晶陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层的膜基界面结构研究。采用量子力学第一性原理方法研究了硬质合金/非晶二氧化硅、硬质合金/非晶碳化硅、非晶二氧化硅/金刚石、非晶碳化硅/金刚石、硬质合金/金刚石等五种界面的原子成键结构。利用XRD实验表征的方法寻找硬质合金中碳化钨晶体的择优晶面取向,简化界面之间的建模过程。通过对界面几何优化弛豫后的总体能量、界面原子的布居分析、界面整体态密度分析、界面原子局部态密度分析和密度电子分布分析,确定界面整体结合能和界面原子间的成键情况。结果表明,硬质合金/非晶二氧化硅、硬质合金/非晶碳化硅、非晶二氧化硅/金刚石以及非晶碳化硅/金刚石界面的界面结合能分别为-1.629、-4.896、-14.107和-1.752 J?m-2,界面呈现结合力,存在电子交迭密度很大的Si-C、C-C杂化键;而硬质合金/金刚石界面的界面结合能为1.165 J?m-2,界面呈现排斥力,界面间没有形成较强的杂化键。非晶二氧化硅和非晶碳化硅等非晶陶瓷基中间过渡层能够缓和金刚石与硬质合金之间的物性差异,同时与金刚石和碳化钨发生原子轨道杂化,形成较强的化学键,从而提高金刚石涂层与衬底之间的结合强度。2、基于非晶陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层的制备及表征研究。针对酸碱两步法预处理工艺的不足,以YG6、YG10两种硬质合金为基体材料,分别以正硅酸乙酯（tetraethoxysilane）和二甲基二乙氧基硅烷（dimethyldiethoxylsilane）为反应源,在酸碱两步法预处理的基础上采用有机硅烷前驱体裂解方法制备非晶二氧化硅（a-SiO2）和非晶碳化硅（a-SiC）过渡层。研究了非晶陶瓷基中间过渡层对金刚石涂层的生长特性的影响。采用Rockwell C硬度计压痕法评估金刚石涂层的附着力,研究了非晶陶瓷基中间过渡层的厚度对金刚石涂层附着力的影响。结果显示,针对硬质合金基体,尤其是高钴硬质合金基体,非晶陶瓷基中间过渡层可以显着提升金刚石涂层的附着力。非晶二氧化硅和非晶碳化硅过渡层的最优沉积厚度分别为400 nm和1μm。非晶陶瓷基中间过渡层和硬质合金基体表面残留的或者内部渗透至表层的钴相发生反应,生成硅钴化合物,从而可以阻隔衬底表面钴相向金刚石涂层的扩散,降低钴相对金刚石涂层的催石墨化作用。此外,非晶陶瓷基中间过渡层可以改善硬质合金衬底的表面形貌。场发射扫描电子显微镜表征显示非晶陶瓷物质包裹在碳化钨颗粒的凸峰和尖角表面,同时将碳化钨颗粒之间的低凹处填平,从而降低金刚石涂层膜内的残余应力。3、基于非晶陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层的摩擦学性能研究。采用优化后的非晶陶瓷基中间过渡层工艺参数在YG6、YG10硬质合金基体上制备基于非晶陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层试样。使用球盘式摩擦磨损试验机,在大气气氛、常温以及干摩擦条件下开展基于非晶陶瓷过渡层的金刚石涂层与氮化硅陶瓷球的对摩的摩擦实验。摩擦实验结果表明,施加非晶陶瓷基中间过渡层后,金刚石涂层的摩擦学性能得到明显改善。对于YG6硬质合金基体,无过渡层、施加a-SiO2过渡层和施加a-SiC过渡层的金刚石涂层的平均摩擦系数分别为0.274、0.177和0.168;对于YG10硬质合金基体,无过渡层、施加a-SiO2过渡层和施加a-SiC过渡层的金刚石涂层的平均摩擦系数分别为0.216、0.173和0.164。酸碱两步法预处理后的YG6硬质合金基体未施加过渡层、施加a-SiO2过渡层和施加a-SiC过渡层之后的表面粗糙度Ra分别为231.61 nm、194.65nm和145.79 nm,对应的金刚石涂层试样的表面粗糙度Ra分别为259.95 nm、233.23nm和200.21 nm;酸碱两步法预处理后的YG10硬质合金基体未施加过渡层、施加a-SiO2过渡层和施加a-SiC过渡层之后的表面粗糙度Ra分别为243.44 nm、194.84 nm和154.55 nm,对应的金刚石涂层试样的表面粗糙度Ra分别为257.06 nm、233.97 nm和203.84 nm。结果表明,施加非晶陶瓷基中间过渡层后硬质合金衬底的表面粗糙度显着降低,由于复刻效应,施加非晶陶瓷基中间过渡层后沉积的金刚石涂层的表面粗糙度也显着降低。因此,基于非晶陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层的摩擦学性能得到改善。4、基于非晶陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层刀具的试制及应用研究。首先以YG6硬质合金可转位车刀片为基体,制备了基于非晶陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层可转位车刀,以玻璃丝纤维增强塑料（GFRP）和高硅铝合金为加工对象,研究非晶陶瓷基中间过渡层对金刚石涂层低钴硬质合金刀具切削性能的影响。结果显示,在加工GFRP过程中,施加了a-SiO2过渡层的金刚石涂层车刀片的切削寿命相较无过渡层的常规金刚石涂层可转位车刀提高一倍;在加工高硅铝合金过程中,切削长度达到2050m之后常规金刚石涂层可转位车刀后刀面发生大面积涂层剥落,而基于a-SiC过渡层的金刚石涂层可转位车刀未出现涂层剥落,后刀面磨损量仅为常规金刚石涂层转位车刀的1/4。对于低钴硬质合金刀具,非晶陶瓷基中间过渡层能够改善金刚石涂层的附着力,提高金刚石涂层刀具的使用寿命。此外,本研究还在YG10高钴硬质合金PCB铣刀和球头铣刀表面制备基于非晶陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层,分别以印刷线路板（Printed Circuit Board,PCB）基材叠层铜覆板和氧化锆陶瓷为工件,进行铣削试验,研究非晶陶瓷过渡层在高钴硬质合金金刚石涂层刀具上的应用效果。实验结果表明,常规金刚石涂层PCB铣刀加工25 m时后刀面磨损量达到0.18 mm,而基于非晶陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层PCB铣刀在加工30 m后磨损量仅为0.15 mm。在铣削氧化锆陶瓷过程中,常规无过渡层的金刚石涂层球头铣刀加工30 min后出现涂层剥落,而施加非晶陶瓷基中间过渡层的样品在加工50 min后磨损量仅为0.045 mm,未出现涂层剥落现象。对于高钴硬质合金刀具基体,非晶陶瓷基中间过渡层可以提高金刚石涂层膜基结合力,减少金刚石涂层在切削过程中的涂层剥落现象,改善金刚石涂层刀具的切削性能。非晶陶瓷基中间过渡层的研究对扩展金刚石涂层在硬质合金刀具上的应用范围,尤其是在高钴硬质合金刀具上的应用范围,具有重要的意义。
二、微结构对CVD金刚石X射线探测器电性能的影响（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、微结构对CVD金刚石X射线探测器电性能的影响（论文提纲范文）
（1）金刚石薄膜辐射探测器关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第二章 金刚石辐射探测理论 |
| 2.1 金刚石材料制作辐射探测器的优势 |
| 2.1.1 金刚石材料性质 |
| 2.1.2 CVD金刚石的制备方法 |
| 2.1.3 金刚石薄膜的制备 |
| 2.2 金刚石辐射探测机理 |
| 2.2.1 γ射线与物质的相互作用 |
| 2.2.2 金刚石探测器的工作原理 |
| 2.2.3 金刚石探测器的性能描述 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 CVD金刚石紫外辐射响应微观表征 |
| 3.1 Raman散射对金刚石的表征 |
| 3.2 AFM对金刚石膜表面形貌的表征 |
| 3.3 金刚石膜微观区域紫外响应特性 |
| 3.3.1 暗电流密度特性 |
| 3.3.2 表面光电流响应特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 CVD金刚石辐射器探测器实验研究 |
| 4.1 CVD金刚石辐射探测器设计 |
| 4.1.1 探测器电极结构 |
| 4.1.2 探头的制作 |
| 4.1.3 探头的封装 |
| 4.1.4 探头暗电流测试 |
| 4.1.5 辐射探测电路系统设计与制作 |
| 4.2 γ射线的探测 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 实验结果与分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 工作总结 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所取得的研究成果 |
| 致谢 |
（2）MPCVD法制备金刚石膜及其表面处理工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 金刚石的结构与特性 |
| 1.2 CVD金刚石膜的特性与应用 |
| 1.2.1 CVD金刚石膜的特性 |
| 1.2.2 CVD金刚石膜的应用 |
| 1.3 多孔CVD金刚石膜的特性与应用 |
| 1.4 CVD法制备金刚石膜的原理及过程 |
| 1.4.1 CVD法制备金刚石膜的原理 |
| 1.4.2 CVD法制备金刚石膜的过程 |
| 1.5 CVD金刚石膜的制备及其表面处理方法 |
| 1.5.1 CVD金刚石膜的制备方法 |
| 1.5.2 金刚石膜表面处理方法 |
| 1.6 MPCVD金刚石膜的发展及面临的挑战 |
| 1.7 选题意义及研究内容 |
| 第二章 实验材料及表征方法 |
| 2.1 实验试剂 |
| 2.2 实验仪器 |
| 2.2.1 微波等离子体化学气相沉积系统 |
| 2.2.2 磁控溅射镀膜机 |
| 2.2.3 双盘无极变速磨抛机 |
| 2.2.4 管式气氛炉 |
| 2.2.5 超声波清洗仪 |
| 2.3 金刚石膜的表征方法 |
| 2.3.1 激光拉曼光谱(Laser Raman Spectroscopy) |
| 2.3.2 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.3.3 X射线衍射光谱(XRD) |
| 2.3.4 X射线光电子能谱(XPS) |
| 2.3.5 接触角测量仪 |
| 第三章 微米级金刚石膜的MPCVD法制备工艺 |
| 3.1 金刚石膜的形核工艺 |
| 3.2 金刚石膜的生长工艺 |
| 3.2.1 衬底温度对金刚石膜品质及生长速率的影响 |
| 3.2.2 工作压强对金刚石膜品质及生长速率的影响 |
| 3.2.3 甲烷浓度对金刚石膜品质及生长速率的影响 |
| 3.2.4 最佳工艺条件 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 高温氧化法调控金刚石膜亲疏水性 |
| 4.1 氧化温度对金刚石膜亲疏水性的影响 |
| 4.2 氧化时间对金刚石膜亲疏水性的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 等离子体金属催化法制备多孔金刚石膜 |
| 5.1 刻蚀温度对制备多孔金刚石膜的影响 |
| 5.2 刻蚀时间对制备多孔金刚石膜的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（3）金刚石表面状态控制及应用基础研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 金刚石的性能及制备方法 |
| 2.1.1 金刚石的优异性能 |
| 2.1.2 金刚石的制备 |
| 2.1.3 国内外金刚石制备技术的发展 |
| 2.2 金刚石表面的高效机械平整化控制 |
| 2.2.1 金刚石的化学辅助机械抛光 |
| 2.2.2 催化金属辅助摩擦抛光 |
| 2.2.3 高速动态摩擦抛光 |
| 2.3 金刚石的等离子体刻蚀表面状态控制 |
| 2.3.1 金刚石等离子体刻蚀原理 |
| 2.3.2 金刚石刻蚀形貌演变机制 |
| 2.3.3 金刚石的氧基等离子体刻蚀表面控制 |
| 2.3.4 金刚石的氢等离子体刻蚀表面控制 |
| 2.4 金刚石质量损伤及表面键态对其应用性能的影响 |
| 2.4.1 质量损伤及表面键态对电磁波环境下介电特性的影响 |
| 2.4.2 质量损伤及表面键态对表面导电及输运特性的影响 |
| 3 研究内容和实验方法 |
| 3.1 研究内容和思路 |
| 3.1.1 研究内容 |
| 3.1.2 研究思路 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 金刚石膜片的制备方法 |
| 3.2.2 金刚石膜片表征方法 |
| 3.2.3 金刚石的预处理及处理后的表面状态 |
| 4 金刚石高速机械平整化控制过程及表面键态演变机制 |
| 4.1 不同质量金刚石膜片的制备及表征 |
| 4.1.1 金刚石膜片的制备及预处理 |
| 4.1.2 金刚石膜片的基本物相特征 |
| 4.2 金刚石膜片的高速平整化控制系统及过程 |
| 4.3 金刚石高速平整化过程的控制影响因素 |
| 4.3.1 平整化过程外加载荷的影响 |
| 4.3.2 平整化过程持续时间的影响 |
| 4.3.3 平整化过程线性速度的影响 |
| 4.4 金刚石高速平整化过程控制优化 |
| 4.5 基于优化高速平整化过程的金刚石膜片表面状态 |
| 4.6 金刚石高速平整化机制及表面键态演变 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 高速机械平整化金刚石质量损伤精细分析及对应用响应的影响 |
| 5.1 金刚石高速平整化所致亚表面损伤的演化分析 |
| 5.2 金刚石动态抛光质量损伤的拉曼光谱精细分析 |
| 5.3 不同质量多晶金刚石的亚表面损伤分析 |
| 5.4 金刚石质量损伤的太赫兹精细分析及响应 |
| 5.4.1 金刚石膜片损伤控制及质量分析 |
| 5.4.2 金刚石太赫兹超精细质量分析应用测试系统 |
| 5.4.3 金刚石质置差异及损伤对太赫兹波段精细吸收响应的影响 |
| 5.4.4 金刚石质量差异及损伤对太赫兹波段介电响应的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 金刚石氧基等离子体刻蚀表面形貌演变及状态控制 |
| 6.1 金刚石制备及表面等离子刻蚀控制 |
| 6.1.1 金刚石膜片的制备及质量检测 |
| 6.1.2 ICP反应离子刻蚀控制 |
| 6.2 金刚石不同氧基体系ICP反应离子刻蚀速率 |
| 6.3 金刚石不同氧基体系ICP反应离子刻蚀表面形貌控制 |
| 6.3.1 低偏置射频功率不同辅助气体条件下表面形貌及演变 |
| 6.3.2 高偏置射频功率不同辅助气体条件下表面形貌及演变 |
| 6.4 基于优化刻蚀工艺的图形化单晶金刚石表面平整化控制应用 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 金刚石不同氧基体系等离子刻蚀表面反应与键态 |
| 7.1 金刚石不同氧基体系ICP刻蚀的化学反应过程 |
| 7.2 金刚石不同氧基体系ICP反应离子刻蚀的物相及表面键态 |
| 7.2.1 低偏置射频功率不同辅助气体条件下的物相及表面键态 |
| 7.2.2 高偏置射频功率不同辅助气体条件下的物相及表面键态 |
| 7.3 金刚石不同气基体系ICP反应离子刻蚀温度变化 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 金刚石氢基等离子体表面形貌及半导体化控制 |
| 8.1 金刚石的制备及质量表征 |
| 8.2 未半导体化(绝缘)表面键态 |
| 8.3 金刚石氢等离子体表面状态控制及演变 |
| 8.3.1 金刚石氢等离子体刻蚀表面形貌控制 |
| 8.3.2 金刚石表面氢等离子体刻蚀形貌演变机制 |
| 8.3.3 金刚石表面氢等离子体刻蚀表面状态演变 |
| 8.4 金刚石表面氢等离子体半导体化及SGFET结构制备 |
| 8.4.1 金刚石表面氢等离子体半导体化过程控制优化 |
| 8.4.2 基于表面半导体化金刚石膜片结构设计及制备 |
| 8.5 本章小结 |
| 9 金刚石表面碳氢键的应用损伤及无损修复 |
| 9.1 氢终端金刚石液态环境的直流特性响应 |
| 9.2 金刚石表面碳氢键的反应损伤 |
| 9.3 金刚石表面氢终端键无损修复 |
| 9.3.1 金刚石负电势线性扫描及表面碳氢键的修复 |
| 9.3.2 表面键态修复后的金刚石性能 |
| 9.4 金刚石表面化学键反应与修复机制 |
| 9.5 本章小结 |
| 10 结论 |
| 11 创新点 |
| 12 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）GaN基金刚石散热层的制备及其性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 氮化镓的性能及应用前景 |
| 2.1.1 氮化镓的基本性能 |
| 2.1.2 氮化镓制备的研究进展 |
| 2.1.3 氮化镓的性能及应用 |
| 2.2 氮化镓器件自热效应及解决方案 |
| 2.3 金刚石的基本性能及制备方法 |
| 2.4 金刚石在GaN功率器件中的应用研究进展 |
| 2.4.1 键合技术制备金刚石衬底GaN |
| 2.4.2 基于GaN外延层背面直接生长金刚石 |
| 2.4.3 单晶金刚石衬底散热技术 |
| 2.4.4 高导热金刚石钝化层散热技术 |
| 3 研究内容与试验方法 |
| 3.1 研究内容 |
| 3.2 研究思路 |
| 3.3 实验方法 |
| 3.3.1 实验设备 |
| 3.3.2 实验材料 |
| 3.4 实验内容 |
| 3.4.1 制备金刚石衬底GaN晶圆的关键技术 |
| 3.4.2 制备金刚石衬底GaN晶圆技术路线 |
| 3.5 制备金刚石衬底GaN结构的表征手段 |
| 3.5.1 形貌及显微组织表征和评价 |
| 3.5.2 物相表征 |
| 3.5.3 成分及成键状态表征 |
| 3.5.4 电学特性表征 |
| 3.5.5 力学特性表征 |
| 3.5.6 薄膜和粉末zeta电位表征 |
| 3.5.7 热学特性表征 |
| 4 氢等离子体环境中GaN的稳定性研究 |
| 4.1 高温氢等离子体中GaN外延层的诱导分解 |
| 4.2 高温氢等离子体中GaN稳定性强化研究 |
| 4.2.1 保护层对抑制GaN分解的作用 |
| 4.2.2 增加氮分压对抑制GaN分解的作用 |
| 4.2.3 保护层和N2对抑制GaN分解的作用 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 氮化镓的保护层制备及特性分析 |
| 5.1 保护层选择及制备的影响因素分析 |
| 5.2 磁控溅射沉积条件对沉积SiNx的影响 |
| 5.2.1 溅射功率对沉积SiNx保护层的特性影响 |
| 5.2.2 气体比例对沉积SiNx保护层的特性影响 |
| 5.2.3 沉积温度对沉积SiNx保护层的特性影响 |
| 5.3 磁控溅射沉积条件对沉积AlN的影响 |
| 5.3.1 溅射功率对沉积AlN保护层特性的影响 |
| 5.3.2 气体比例对AlN保护层的特性影响 |
| 5.3.3 沉积温度对对沉积AlN保护层的特性影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 氮化镓/保护层表面沉积金刚石膜及热传输特性研究 |
| 6.1 沉积温度对氮化镓/保护层表面沉积金刚石的影响 |
| 6.2 甲烷浓度对氮化镓/保护层表面沉积金刚石膜的影响 |
| 6.3 氮化镓/保护层表面金刚石形核规律机制研究 |
| 6.3.1 保护层选材对金刚石形核影响 |
| 6.3.2 保护层预处理对增强形核金刚石的影响 |
| 6.3.3 保护层表面增强形核金刚石机制研究 |
| 6.4 金刚石/GaN界面热传输特性及机制 |
| 6.4.1 金刚石/GaN结构界面传输理论基础 |
| 6.4.2 保护层对金刚石/GaN界面热传输的影响 |
| 6.4.3 保护层声子态密度在金刚石/GaN界面热传输中作用 |
| 6.4.4 界面微观结构对金刚石/GaN界面热传输的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 基于双金刚石层制备金刚石衬底GaN结构及其性能研究 |
| 7.1 GaN外延层临时转移及GaN原始衬底的剥离 |
| 7.2 散热层金刚石膜两步法沉积及临时载体剥离 |
| 7.3 金刚石衬底GaN结构本征特性及其应力演变 |
| 7.3.1 金刚石衬底GaN本征特性变化 |
| 7.3.2 金刚石衬底GaN界面结构及应力演变 |
| 7.4 金刚石衬底GaN的电子迁移率 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 结论 |
| 主要创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（5）金刚石光学窗口相关元件的研究进展（论文提纲范文）
| 1 金刚石光学窗口相关元件 |
| 1.1 红外波段:机载、弹载、舰载红外搜索与跟踪系统,红外窗口/整流罩 |
| 1.2 红外波段:高能激光武器窗口 |
| 1.3 微波波段:高功率微波武器、核聚变反应堆用回旋管 |
| 1.4 X射线波段:X射线窗口等 |
| 1.5 极紫外波段:光刻系统核心组件 |
| 1.6 太赫兹(THz)波段:行波管 |
| 1.7 其他元件 |
| 2 金刚石光学元件的加工 |
| 2.1 曲面加工工艺 |
| 2.2 表面抛光工艺 |
| 3 结 语 |
（6）金刚石光电导器件的仿真与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 金刚石材料特性及相关应用 |
| 1.2 金刚石的合成方法与发展 |
| 1.3 金刚石光电导器件研究现状 |
| 1.3.1 金刚石光电导探测器研究现状 |
| 1.3.2 金刚石光导开关研究现状 |
| 1.4 金刚石器件仿真研究现状与问题 |
| 1.5 本文主要内容及安排 |
| 第二章 金刚石光电导器件工作原理与仿真建模 |
| 2.1 光电导器件工作原理与基本概念 |
| 2.2 光电导器件结构及工作模式 |
| 2.2.1 金刚石紫外探测器结构与工作模式 |
| 2.2.2 金刚石光导开关工作模式与结构分类 |
| 2.3 器件特性与具体性能参数 |
| 2.4 器件仿真建模 |
| 2.4.1 金刚石带隙模型及相关参数 |
| 2.4.2 触发光照模型 |
| 2.4.3 光吸收模型 |
| 2.4.4 杂质与陷阱模型 |
| 2.4.5 迁移率模型 |
| 2.4.6 碰撞电离模型 |
| 2.4.7 SRH和Auger复合模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 金刚石光电导器件的制备、测试与仿真验证 |
| 3.1 实验准备 |
| 3.1.1 样品准备与表征 |
| 3.1.2 电极制备与退火 |
| 3.1.3 实验设备及方法 |
| 3.2 同面大电极测试与分析 |
| 3.2.1 暗态测试 |
| 3.2.2 不同波长光响应测试与性能参数 |
| 3.3 不同间距电极结构测试与分析 |
| 3.3.1 暗态测试 |
| 3.3.2 光响应测试与相关性能参数 |
| 3.4 器件时间特性测试与分析 |
| 3.5 紫外探测器建模与仿真拟合 |
| 3.5.1 国外探测器测试结果与仿真拟合 |
| 3.5.2 实验测试结果仿真拟合与机理分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 金刚石光导开关的模拟仿真 |
| 4.1 光导开关仿真的基本设置 |
| 4.2 同面电极开关仿真 |
| 4.2.1 暗态特性仿真 |
| 4.2.2 瞬态导通特性仿真 |
| 4.3 引入扩散保护层的同面电极开关仿真 |
| 4.3.1 暗态特性仿真 |
| 4.3.2 瞬态导通特性仿真 |
| 4.4 异面垂直电极开关仿真 |
| 4.4.1 暗态特性仿真 |
| 4.4.2 瞬态导通特性仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（7）CVD金刚石膜辐射探测器的研制与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与研究内容 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究目的及研究内容 |
| 1.1.3 研究思路及创新点 |
| 1.2 核辐射探测原理 |
| 1.2.1 核辐射 |
| 1.2.2 带电重粒子与物质相互作用及探测原理 |
| 1.2.3 快电子与物质相互作用及探测原理 |
| 1.2.4 X/γ射线与物质相互作用及探测原理 |
| 1.2.5 中子与物质相互作用及探测原理 |
| 1.3 常用的核辐射探测器 |
| 1.3.1 气体探测器 |
| 1.3.2 闪烁体探测器 |
| 1.3.3 半导体探测器 |
| 1.4 辐射探测器的主要性能指标 |
| 1.5 金刚石辐射探测器的优势 |
| 1.5.1 金刚石辐射探测器的材料优势 |
| 1.5.2 金刚石辐射探测器的性能优势 |
| 1.5.3 金刚石辐射探测器的广泛应用 |
| 第2章 金刚石辐射探测器的研究 |
| 2.1 金刚石辐射探测器的国内外研究现状 |
| 2.1.1 国外研究现状 |
| 2.1.2 国内研究现状 |
| 2.2 金刚石辐射探测器的工作原理 |
| 2.2.1 金刚石带电粒子及电磁辐射探测器的工作原理 |
| 2.2.2 金刚石中子探测器的工作原理 |
| 2.3 金刚石辐射探测器的性能指标 |
| 2.4 金刚石辐射探测器的制作过程 |
| 2.5 金刚石辐射探测器制备的难点及解决方法 |
| 2.5.1 金刚石探测器制备的难点 |
| 2.5.2 解决办法 |
| 第3章 金刚石膜的制备及EACVD装置的优化 |
| 3.1 金刚石的性质及类别 |
| 3.2 金刚石膜的性质及应用 |
| 3.3 CVD金刚石膜的制备方法 |
| 3.3.1 金刚石(膜)的制备方法 |
| 3.3.2 几种常用CVD方法的比较 |
| 3.4 金刚石膜的表征方法 |
| 3.5 金刚石膜的成膜机理及EACVD装置优化 |
| 3.5.1 CVD成膜机理 |
| 3.5.2 EACVD装置优化 |
| 第4章 多晶金刚石膜X射线探测器的研制及其在Z箍缩X射线探测中的性能 |
| 4.1 应用背景介绍 |
| 4.2 多晶金刚石膜X射线探测器的研制 |
| 4.2.1 金刚石膜材料的选择 |
| 4.2.2 金刚石膜的制备 |
| 4.2.3 金刚石膜的表征 |
| 4.2.4 金刚石膜的电极制作 |
| 4.2.5 金刚石膜探测器的封装 |
| 4.2.6 金刚石膜探测器的电学特性测试 |
| 4.3 探测器的标定及Z箍缩实验测量结果 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 单晶金刚石膜中子探测器的研制及其在14.1MeV氘氚聚变中子探测中的性能 |
| 5.1 应用背景介绍 |
| 5.2 金刚石中子探测器的研制 |
| 5.3 D-T核聚变反应中子的探测 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 CVD多晶金刚石膜脉冲磁场探测器的研制及其探测性能 |
| 6.1 应用背景介绍 |
| 6.2 脉冲磁场差分探测器的研制 |
| 6.3 脉冲磁场差分探测器的测试 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 总结和展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者攻读学位期间的科研成果 |
| 致谢 |
（8）纳秒激光去除CVD金刚石材料机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状与分析 |
| 1.2.1 CVD金刚石的材料特性 |
| 1.2.2 CVD金刚石的加工方式研究 |
| 1.2.3 激光加工研究 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第二章 CVD金刚石的激光刻蚀基础研究 |
| 2.1 CVD金刚石相变原理分析 |
| 2.2 基于高斯激光束的CVD金刚石脉冲刻蚀研究 |
| 2.2.1 高斯激光作用原理 |
| 2.2.2 实验设备及表征方法 |
| 2.2.3 单脉冲激光刻蚀研究 |
| 2.3 线刻蚀的阈值研究及其规律分析 |
| 2.3.1 实验方案及实验结果 |
| 2.3.2 激光功率对CVD金刚石线刻蚀的影响研究 |
| 2.3.3 激光扫描速度的影响研究 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 激光参数对CVD金刚石面刻蚀的影响研究 |
| 3.1 激光作用面能量密度模型的建立 |
| 3.2 激光参数影响CVD金刚石面加工的机理分析 |
| 3.2.1 激光功率对CVD金刚石面加工效果的影响 |
| 3.2.2 激光扫描速度对CVD金刚石面加工效果的影响 |
| 3.2.3 激光填充间距对CVD金刚石面加工效果的影响 |
| 3.2.4 离焦量对CVD金刚石面加工效果的影响 |
| 3.2.5 激光束偏移对CVD金刚石面加工效果的影响 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 晶粒尺寸对CVD金刚石的激光刻蚀影响研究 |
| 4.1 多晶CVD金刚石的热传导模型建立 |
| 4.2 实验材料及实验方案 |
| 4.3 晶粒尺寸对CVD金刚石激光加工的影响研究 |
| 4.3.1 单脉冲刻蚀轮廓对比 |
| 4.3.2 晶粒尺寸对材料去除深度的影响研究 |
| 4.3.3 晶粒尺寸对CVD金刚石的激光加工表面粗糙度影响 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（9）金-氧终端Ⅱa型金刚石界面特性及光电性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 金刚石表面和金属金刚石界面 |
| 1.2.1 氢终端和氧终端 |
| 1.2.2 氢终端表面2D空穴自由气 |
| 1.2.3 欧姆接触与肖特基接触 |
| 1.3 金刚石终端器件研究现状 |
| 1.3.1 FET |
| 1.3.2 ISFET |
| 1.3.3 MIP |
| 1.3.4 金刚石同位素电池 |
| 1.3.5 日盲紫外探测器 |
| 1.3.6 发展评述及理论技术需求 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 材料制备及金刚石材料/器件表征方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验仪器及设备 |
| 2.3 金刚石材料制备 |
| 2.3.1 Ⅱa型 CVD单晶金刚石生长 |
| 2.3.2 Ⅱa型金刚石氧终端制备 |
| 2.4 电极制备加工 |
| 2.5 金刚石材料/器件表征方法 |
| 2.5.1 金刚石晶体质量表征 |
| 2.5.2 金刚石表面态表征 |
| 2.5.3 金属与金刚石功函数表征 |
| 2.5.4 金刚石紫外探测性能表征 |
| 第3章 金-氧终端金刚石肖特基结基础物性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 金-氧终端金刚石接触及其能级 |
| 3.2.1 晶体质量表征 |
| 3.2.2 氧终端金刚石表面重构分析 |
| 3.2.3 肖特基势垒高度与亲和能分析 |
| 3.3 氧终端表面态能带模型 |
| 3.4 肖特基结结区宽度计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 金-氧终端金刚石肖特基结对NV色心电荷状态调控研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 光谱分析 |
| 4.2.1 FTIR谱 |
| 4.2.2 室温下的PL/拉曼光谱 |
| 4.2.3 液氮温度下(77K)的PL/拉曼光谱 |
| 4.3 正空间电荷耗尽层的确认 |
| 4.4 抑制层厚度与施主浓度之间的关系 |
| 4.5 非荧光态模型的提出 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 金-氧终端金刚石肖特基结势垒高度紫外光调控 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光调控肖特基结势垒高度 |
| 5.3 位置灵敏探测性能 |
| 5.4 样品质量对位置灵敏探测性能的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 背靠背型双肖特基结紫外探测器的改进 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 背肖特基电极增强型日盲紫外探测器 |
| 6.2.1 器件制备 |
| 6.2.2 分析讨论 |
| 6.3 3D结构金刚石日盲紫外探测器设计及制备 |
| 6.3.1 金刚石材料表征 |
| 6.3.2 器件结构设计 |
| 6.3.3 器件制备 |
| 6.3.4 器件测试 |
| 6.4 铁刻蚀制备3D结构金刚石日盲紫外探测器 |
| 6.4.1 器件制备 |
| 6.4.2 器件测试 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）基于非晶陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层的制备与应用基础研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题的研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状综述 |
| 1.3.1 CVD金刚石薄膜的沉积理论和计算仿真 |
| 1.3.2 硬质合金基体基于过渡层的CVD金刚石涂层的制备和性能表征 |
| 1.3.3 CVD金刚石涂层的摩擦学性能研究 |
| 1.3.4 CVD金刚石涂层刀具的应用研究 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 基于非晶陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层的膜基界面结构研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 硬质合金基体与非晶陶瓷基中间过渡层的界面间结构 |
| 2.2.1 模型的建立 |
| 2.2.2 计算方法 |
| 2.2.3 碳化钨/非晶陶瓷过渡层界面分析 |
| 2.3 金刚石涂层与非晶陶瓷基中间过渡层的界面间结构 |
| 2.3.1 模型的建立 |
| 2.3.2 金刚石/非晶陶瓷界面分析 |
| 2.4 硬质合金/金刚石界面间结构 |
| 2.4.1 模型的建立 |
| 2.4.2 硬质合金/金刚石界面结构分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于非晶陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层的制备及其性能表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 非晶陶瓷基中间过渡层以及CVD金刚石涂层的制备原理和工艺方法 |
| 3.3 非晶陶瓷基中间过渡层的性能表征 |
| 3.4 非晶陶瓷基中间过渡层对金刚石涂层生长特性的影响 |
| 3.4.1 非晶陶瓷基中间过渡层对金刚石涂层表面形貌及生长速率的影响 |
| 3.4.2 非晶陶瓷基中间过渡层对金刚石涂层的沉积质量和成分的影响 |
| 3.4.3 非晶陶瓷基中间过渡层对金刚石涂层附着力的影响 |
| 3.5 非晶陶瓷基中间过渡层对金刚石涂层附着力的改善机理 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于非晶陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层的摩擦学性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于非晶陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层的制备与表征 |
| 4.3 基于陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层的摩檫学性能 |
| 4.3.1 摩擦系数变化趋势分析 |
| 4.3.2 金刚石涂层的磨损率 |
| 4.3.3 非晶陶瓷基中间过渡层的减摩机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于非晶陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层刀具的试制和应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于非晶陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层刀具的试制与切削性能表征 |
| 5.2.1 采用非晶二氧化硅过渡层金刚石涂层刀具切削GFRP性能研究 |
| 5.2.2 采用非晶碳化硅过渡层金刚石涂层刀具切削高硅铝合金性能研究 |
| 5.2.3 采用非晶陶瓷基中间过渡层金刚石涂层刀具切削PCB性能研究 |
| 5.2.4 采用非晶陶瓷基中间过渡层金刚石涂层刀具切削氧化锆性能研究 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论和展望 |
| 6.1 本文的主要结论和所做的主要工作 |
| 6.2 本文主要创新点 |
| 6.3 下一步研究工作的重点 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间公开发表的论文及申请的专利 |
| 攻读博士学位期间获得的奖励 |
| 致谢 |
四、微结构对CVD金刚石X射线探测器电性能的影响（论文参考文献）
- [1]金刚石薄膜辐射探测器关键技术研究[D]. 牛刘敏. 中北大学, 2021(09)
- [2]MPCVD法制备金刚石膜及其表面处理工艺研究[D]. 冯曙光. 昆明理工大学, 2021(01)
- [3]金刚石表面状态控制及应用基础研究[D]. 郑宇亭. 北京科技大学, 2021
- [4]GaN基金刚石散热层的制备及其性能研究[D]. 贾鑫. 北京科技大学, 2020(02)
- [5]金刚石光学窗口相关元件的研究进展[J]. 王伟华,代兵,王杨,舒国阳,姚凯丽,刘本建,赵继文,刘康,杨磊,朱嘉琦,韩杰才. 材料科学与工艺, 2020(03)
- [6]金刚石光电导器件的仿真与实验研究[D]. 张玉玺. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [7]CVD金刚石膜辐射探测器的研制与性能研究[D]. 许平. 南华大学, 2020(01)
- [8]纳秒激光去除CVD金刚石材料机理研究[D]. 李振军. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [9]金-氧终端Ⅱa型金刚石界面特性及光电性能研究[D]. 刘康. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [10]基于非晶陶瓷基中间过渡层的金刚石涂层的制备与应用基础研究[D]. 崔雨潇. 上海交通大学, 2016(03)