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热CVD反应室结构 热CVD的原理和方法 MPCVD设备示意图 微波等离子体增强CVD 微波等离子体增强CVD 微米金刚石薄膜 纳米金刚石薄膜 MPECVD法生长的光学级金刚石膜 多晶Si薄膜 4.1 MPECVD 图11.47至图11.50示出衬底表面吸附氢原子产生的单悬键吸附若干典型甲烷 及其中间态分子和发生脱氢、键合等反应。 4. 等离子体增强化学气相沉积（PECVD） 4.1 MPECVD 稀释气体的氢原子对CVD金刚石多晶膜的生长起重要作用 ： 1） 氢原子与碳形成的甲烷中，使得碳原子在金刚石亚稳区保持sp3型杂化状态，其驰豫时间足够达到固相基片表面。 2） 氢原子同甲烷可以形成多种中间态的气相分子和集团，促使碳－氢键松动，又使碳原子处于或趋于sp3型及其过渡型的杂化状态，其驰豫时间足够达到固相基片表面。 4. 等离子体增强化学气相沉积（PECVD） 4.1 MPECVD 3） 氢原子同固相基片表面形成吸附层，降低气相碳源－固相基片的界面能，有利于固相基片表面吸附气相碳源，加速气相碳源脱氢和碳原子从气相—固相的转变。 4） 氢原子实际上成了输送具有sp3型及其过渡型杂化状态的碳原子到气相－固相碳原子的悬键或带氢原子的松动键上脱氢、键合、成核、长大。 5） 氢原子同非金刚石结构的固相碳（如石墨）和气相碳（如多碳烃）转化为甲烷，增大气相碳的浓度。 4. 等离子体增强化学气相沉积（PECVD） 4.1 MPECVD 金刚石具体生长条件一般为： 温度：700－1000℃ 压力：几个－几十个Pa 功率：几百－几千VA 时间：视膜厚而定 检测：X-射线，SEM，Raman，等 4. 等离子体增强化学气相沉积（PECVD） 4.2 RPECVD 射频等离子体增强化学气相沉积（RF Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition, RPECVD），是PECVD的另外一种技术。它是将射频能量作为CVD过程能量供给方式的一种CVD工艺，利用射频能量使反应气体等离子化。实验室利用这种技术制备了Si:H薄膜。 应用目标： 太阳电池 制备方法： RF-PCVD（13.56MHz） VHF-PCVD（10-4100MHz） 衬底：玻璃，单晶Si片 气源：SiH4，H2 制备了本征、B掺杂、P掺杂 nc-Si:H, ?c-Si:H 薄膜 4. 等离子体增强化学气相沉积（PECVD） * 薄膜制备技术－ CVD沉积技术 现代分析技术 1.1 化学气相沉积 化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition, CVD）是一种薄膜化学制备技术，与物理气相沉积（Physical Vapor Deposition, PVD）相对应。在半导体、氧化物、氮化物、碳化物等薄膜制备中得到了广泛应用。 CVD是把含有构成薄膜元素的化合物和反应所必需的单质气体（如沉积Si膜，化合物SiH4，单质气体H2；如沉积C膜，化合物CH4、单质气体H2）供给至基片，借助外界供给的能量在基片表面发生化学反应和相变生成要求的薄膜。 1. 化学气相沉积（CVD） 1.2 CVD的化学反应 CVD是通过一个或多个化学反应得以实现的，涉及到反应化学、热力学、动力学、输运现象、CVD及薄膜的生长等。其反应方式有很多种，见下页表。 1. 化学气相沉积（CVD） 1.2 CVD的化学反应 CVD的反应机理是复杂的，原因是由于反应气体中不同化学物质之间的化学反应和向基片的析出是同时发生的缘故。在CVD中的析出过程可以理解如下： ①原料气体向基片表面扩散； ②原料气体吸附到基片； ③吸附在基片上的化学物质的表面反应； ④析出颗粒在表面的扩散； ⑤产物从气相分离； ⑥从产物析出区向块状固体的扩散。 1. 化学气相沉积（CVD） 1.3 CVD的化学反应的特点 ①在中温或高温下，通