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由于具有独特的电学、光学、热学、优越的物理和化学稳定性能，CVD金刚石薄膜已成为苛刻环境下工作的辐射探测器首选材料。本文在回顾该领域研究进展的基础上，首先就化学气相沉积(CVD)金刚石膜的生长原理及工艺进行了研究，然后对CVD金刚石膜在粒子探洲技术中涉及到的关键问题即微结构对探测器件性能的影响进行了系统的研究。
本文在总结前人研究的基础上，对CVD金刚石膜制备的成核、成膜、生长过程进行了系统的研究。研究表明，CVD金刚石薄膜的质量和结构是由衬底取向、生长工艺参数等决定的。采用热丝辅助化学气相沉积(HFCVD)法，通过改变衬底偏压大小，生长了具有不同晶粒取向的金刚石膜；通过改变沉积室气压、衬底预处理工艺和适当调节碳源浓度，生长了晶粒尺寸从10μm到20nm的不同晶粒大小的金刚石薄膜。制备了Au/金刚石膜/Si/Al结构的X射线光电导型探测器件，并结合SEM、拉曼散射分析、XRD等手段研究了金刚石膜的微结构对器件的暗电流—电压特性、在5.9keV55FeX射线辐照下的光电响应以及能量分辨率、电荷收集效率等的影响，并对结果进行了分析和讨论。
研究表明：[100]取向的金刚石膜探测器好于随机取向的金刚石膜探测器的性能。这是因为前者为柱状生长，载流子具有较好的传输性能。另外，晶粒尺寸、晶粒完整性和均匀性对探测器性能也有显著影响。随着晶粒的增大，探测器信噪比提高。高质量、大晶粒的[100]取向金刚石膜的电阻率达到1011Ω·cm数量级，制作的探测器具有高的信躁比(大于5)；纳米晶金刚石膜的暗电流大，电阻率仅有106Ω·cm数量级，信噪比小于0.001。X射线辐照下的脉冲高度谱表明探测器性能与金刚石膜晶粒大小密切相关，探测器的能量分辨率随着品粒尺寸的增大而减小。
薄膜的微结构对CVD金刚石膜器件的性能有显著的影向，晶粒尺寸比晶粒取向性对CVD金刚石膜探测器件的性能影响较为显著。获取大晶粒、高度取向的金刚石膜是制造高性能金刚石膜粒子探测器的前提条件，是今后CVD金刚石膜探测器的研发方向。