【摘 要】
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为了满足生命科学、医学、微电子和光学等前言科学对高品质真空窗口的需求,制备高致密度高质量的纳米金刚石真空窗口变得越来越迫切,窗口膜层的结构致密性和机械强度直接影响真空窗口的性能,而二次形核率的提高能够提升纳米金刚石膜层的致密性和机械强度,本文利用自制的微波等离子体化学气相沉积装置(MPCVD),以CH_4/H_2/Ar为气源制备纳米金刚石膜,探究了增强纳米金刚石膜二次形核的方法及经过二次形核增强后
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为了满足生命科学、医学、微电子和光学等前言科学对高品质真空窗口的需求,制备高致密度高质量的纳米金刚石真空窗口变得越来越迫切,窗口膜层的结构致密性和机械强度直接影响真空窗口的性能,而二次形核率的提高能够提升纳米金刚石膜层的致密性和机械强度,本文利用自制的微波等离子体化学气相沉积装置（MPCVD）,以CH4/H2/Ar为气源制备纳米金刚石膜,探究了增强纳米金刚石膜二次形核的方法及经过二次形核增强后纳米金刚石真空窗口的制备方法并对制备的NCD真空窗口进行性能的测试。具体研究内容包括如下几个方面:（1）衬底表面预处理对形核密度及后续生长纳米金刚石膜的影响。结果表明:使用0.2μm金刚石微粉和无水乙醇的超声悬浮液研磨硅衬底,随着研磨时间的增加,形核密度也逐渐增大,当研磨时间超过10h之后,形核密度达到1010cm-2,再增加研磨时间,形核密度的增加幅度变小,接近达到饱和,再将研磨30h的硅衬底在金刚石悬浮液中超声震荡30min,形核密度达到1012cm-2量级。由于晶粒的竞争性生长机制,形核密度的增加,晶粒尺寸逐渐减小,晶界增加,在金刚石膜后续生长过程中二次形核也逐渐增强。（2）H2/Ar流量比对纳米金刚石薄膜生长的影响。结果表明:随着通入的氢气流量逐渐降低氩气流量逐渐升高,C2基团含量增加,二次形核增强,金刚石晶粒尺寸逐渐降低,非金刚石相含量也逐渐增多,薄膜质量变差。（3）循环调节功率大小对纳米金刚石膜生长的影响。结果表明:提高功率能够促进甲烷气体的充分离解,产生更多的二聚体C2。沉积过程中采用高功率促进二次形核-正常功率生长-高功率促进二次形核的循环调节功率生长工艺,可在高功率促进形核阶段促使等离子体中产生更多C2,导致等离子体中IC2/IHα比增加,不仅增强了二次形核,金刚石薄膜的质量也得到一定程度的提高。（4）二次形核增强后纳米金刚石膜真空窗口的制备。采用铜和钼相结合的掩膜方法制备微米金刚石保护框架,并利用氢等离子体和混合酸腐蚀的方法处理掉纳米金刚石窗口膜层上的杂质,经过处理真空窗口的透光率整体得到了提高。采用自制的漏气率测量装置,测量了厚度为17μm的纳米金刚石真空窗口的漏气率,测得漏气率达到5.6×10-10Pa·m3/s.
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