CVD金刚石薄膜表面的卤素修饰研究

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金刚石具有优异的力学、热学、光学、电学和声学性能,引起了各界科学工作者的广泛关注。对金刚石的研究已成为材料、物理和化学界的研究热点。目前,制备金刚石薄膜的方法很多,与热丝化学气相沉积(HFCVD)法相比,其它方法均存在着设备成本高、装置复杂以及薄膜的质量较难控制等问题。通过HFCVD法制备的掺杂硼的P型金刚石薄膜,在具有金刚石本身的特殊物理化学特性的同时,还具有导电性,极大的拓宽了金刚石膜在电学领域的实际应用。金刚石由碳元素组成,可与生物体有良好的兼容性,因此金刚石膜在许多领域有着广泛的应用前景。对金刚石表面进行修饰和微结构设计,即引入有机分子或金属及金属氧化物等到金刚石薄膜的表面,可改善金刚石表面性能使其功能化,将会扩展金刚石薄膜的可应用领域。对金刚石薄膜表面实施修饰的首要课题是要在表面上引入活性反应官能团,活性官能团修饰到金刚石薄膜的表面后,可以活化金刚石薄膜表面以利于进一步引入各种需要的分子。本文利用热丝化学气相沉积制备了硼掺杂多晶金刚石薄膜,通过扫描电子显微镜对表面进行了观察,研究了金刚石薄膜的功能化修饰,论文包括下面三部分工作:(1)研究了金刚石的结构和性质,以及金刚石薄膜的制备方法,详细研究了热丝化学气相沉积的工艺参数,对掺硼金刚石薄膜沉积从理论上做出了解释。确立了一组适用于在该实验设备上利用HFCVD方法制备金刚石膜的较佳工艺条件,并成功制备出高质量的金刚石薄膜。(2)研究了电极化学修饰的常用方法,对金刚石薄膜的功能化修饰进行了研究,给出了金刚石薄膜进行卤素修饰的方法,用卤素对金刚石薄膜成功的进行了修饰,对反应机理进行了探讨,并研究了氯素修饰后的应用。(3)研究了金刚石薄膜表征的方法,用XPS对溴素修饰后的薄膜进行了表征。对实验数据进行了分析,发现溴素能够成功的修饰到金刚石薄膜的表面。
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