CVD金刚石薄膜制备及其结构研究(2)
2.3.4 光电探测器光谱响应度定标系统 3
2.3.5 Keithely源表 3
3. 结果分析 3
3.1 金刚石薄膜表征 3
3.1.1 不同掺杂浓度金刚石薄膜扫描电子显微镜图 3
3.1.2 不同掺杂浓度金刚石薄膜Raman光谱 3
3.2 金刚石紫外探测器性能表征 3
3.2.1 光镜图片 3
3.2.2 退火前后I-V 曲线 3
3.2.3 不同光照下I-V曲线 3
3.2.4 紫外光谱响应图 3
结 论 3
1 绪论
1.1 金刚石简介
金刚石是一种有特殊结构的晶体，因为它特殊的晶体结构，所以它具有很多其他材料无法比拟的优异性能。在金刚石的结构中，有两种不同的碳原子，这两种不同的碳原子，构成了金刚石特殊的正四面体结构。如图1.1所示，第一种碳原子是在正四面体中心的碳原子，另一种碳原子是与中心的这个碳原子相连接的四个碳原子。两种碳原子是以sp3杂化方式行的共价键结合在一起的。共价键的键长和键角分别是1.54Å和109º28′[1]。由于两种碳原子相连的周围的环境不一样，所以在正四面体中心的碳原子和周围四个碳原子的取向也不一样。金刚石晶体这种正四面体结构，相互组合，导致金刚石的空间结构十分特殊，变成了面心立方。在面心立方的一个小单元中，可以看成是由两个小正四面体结构组合成的，他们之间在沿着对角线的方向结合，又相互平移错开了1/4的距离，其结构如图1.2所示。因为金刚石内部C-C键的独特，所以，金刚石的物理性能很好。并且，在C-C键内部S轨道上的电子，被杂化以后，也变得十分稳定，所以金刚石也有了相当稳定的化学特性[2,3]。
图1.1 金刚石的正四面体结构示意图
图1.2 金刚石晶胞的立方结构图
综上所述，金刚石因为它特殊的性能，不仅可以作为很好的装饰品，也可以在很多重要的领域得到充分的应用，是当代科学领域，具有不可替代的地位，也是生产生活中不可或缺的材料。
1.2 金刚石薄膜的性能及应用
从上面的内容中我们可以看出，金刚石以其特殊的结构，具有了很多优益的性能，金刚石的主要性能在表1.1中，已经具体列了出来[4]。而对于金刚石薄膜来说，除了金刚石本身的性能以外，同时还具有薄膜的特性，是一种不可多得的材料。它在当今科学领域，也拥有自己的一席之地。
表1.1 金刚石的主要性质
1.2.1 金刚石薄膜的力学、声学性能及其应用
众所周知，金刚石在工业方面的应用十分广泛。其中很大一部分原因是因为它具有非常高的硬度，和很高的耐磨性。除此以外，他还是一种很光滑的材料，摩擦系数很低。种种原因，金刚石便成为了很好的工具材料。如果在工业生产的刀具上沉积一层金刚石薄膜，这样就提高了刀具的硬度和锋利程度，又可以起到保护刀具的作用，这样做不仅延长了刀具的使用寿命，加快切割的过程，使被切割物体的断口更平整。和传统的刀具相比，这种刀具的优势十分明显，在金属加工、航空航天等领域具有十分重要的作用[5]。
金刚石不光在力学上有很大的应用空间，声学上的价值也不容小觑。近年来，通过人们不断地研究，发现，在所以已知的声学材料中，没有一种材料的声波传递速度有金刚石传播的快。随着信息社会不断发展，对于数据传输量有了越来越高的要求，金刚石薄膜制成的声表面波（SAW）器件应运而生。它的出现，彻底突破了通信领域数据传输的瓶颈。现在，人们已经可以进行GHz级水平的信息传输了。随着科学技术水平的提高，今后将会达到10GHz甚至更高[6]。