论文部分内容阅读
金刚石是一种在室温下有很高热导率的材料,利用微波等离子体增强型化学气相沉积(PECVD)制备的类金刚石膜是大功率发光二极管理想的散热材料。试验中我们利用微波等离子体增强型化学气相沉积研究了不同沉积工艺下类金刚石薄膜的生长。用SEM、X射线衍射和拉曼光谱等测试手段对得到的类金刚石薄膜进行了表征,并将生长出来的类金刚石薄膜用作LED散热片的散热效果进行了检测,设计出了几款LED类金刚石薄膜散热基板。
本文第一部分开始阐述了PECVD技术制造类金刚石膜的研究背景及意义,之后介绍了CVD技术的原理以及类金刚石薄膜制备的简要发展历程,以及类金刚石薄膜在不同领域中的广泛应用。
第二部分着重介绍了类金刚石生长的化学原理,以及类金刚石薄膜的表征方法及原理,包括X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)。
第三部分介绍了微波等离子体化学气相沉淀技术制备类金刚石膜的步骤以及设备操作的步骤,并制备了类金刚石膜和掺杂氮的类金刚石膜,对其性质进行了对比。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)研究了DLC的结构、表面形貌、组分等。接着重点介绍了我们生长的类金刚石薄膜在LED上的应用,包括多种基板的设计和封装出来的多种LED结构性质的分析,以及与普通LED结构的对比。
商业可用的金刚石散热片,其厚度往往有数百微米,如果用常用的微波等离子体化学气相沉积法制备,以0.5~1.0um/h的生长速度沉积一块厚度约为600um的类金刚石膜,仅生长就需要600小时以上,且这样的金刚石厚膜表面非常粗糙,需要进行打磨。而金刚石具有极高的硬度和高的化学稳定性,因此平整化类金刚石膜表面也是一项费时费力的加。如果用这样方法制备的类金刚石膜作LED的散热材料,昂贵的生产成本就会制约LED大规模的使用。本实验突破的难点在于用PECVD这种沉积时间较短、成本较低、表面粗糙度不高且可以免去平整化加工的类金刚石薄膜作LED散热材料。