WC—Co硬质合金上高质量金刚石薄膜的制备

采用微波等离子体化学气相沉积法在硬质合金基体上制备金刚石薄膜,研究了铜过渡层和酸蚀脱钴两种基体前处理工艺以及在施加铜过渡层的情况下,不同的沉积气压和基片温度对金刚石薄膜的质量的影响。结果表明,在施加铜过渡层后,在适中的沉积条件下（沉积气压6．0kPa,基片温度约为780度）可得到质量较好的金刚石薄膜。     

采用Cu/Ti过渡层沉积金刚石薄膜刀具的界面结构

研究了硬质合金基底上Cu/Ti作过渡层化学气相沉积(CVD)金刚石薄膜的界面特性.利用激光Raman谱分析了过渡层不同生长阶段金刚石薄膜的质量的影响.采用SEM、EDS对金刚石薄膜硬质合金刀具横截面的结构进行了研究.结果表明:基体中的Co被Cu/Ti作过渡层有效的抑制住;Cu向基体内的扩散改善了基体的性能,提高了界面层金刚石薄膜的质量;Ti的引入促进了金刚石的形核,减少了界面处晶粒间的空隙,提高了金刚石薄膜与基体表面的实际接触面积.     

采用Cu／Ti过渡层沉积金刚石薄膜刀具的界面结构

研究了硬质合金基底上Cu／Ti作过渡层化学气相沉积(CVD)金刚石薄膜的界面特性。利用激光Ra—man谱分析了过渡层不同生长阶段金刚石薄膜的质量的影响。采用SEM、EDS对金刚石薄膜硬质合金刀具横截面的结构进行了研究。结果表明：基体中的Co被Cu／Ti作过渡层有效的抑制住；Cu向基体内的扩散改善了基体的性能，提高了界面层金刚石薄膜的质量；Ti的引入促进了金刚石的形核，减少了界面处晶粒间的空隙，提高了金刚石薄膜与基体表面的实际接触面积。     

采用石墨碳源沉积金刚石薄膜

采用固相石墨为碳源,使用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,在Si(111)上沉积高质量的金刚石薄膜.研究了在气相碳源浓度处于不饱和状态时,沉积气压和石墨温度对生长速率的影响.利用SEM、XRD、红外光谱分析薄膜表面形貌和质量.结果表明高质量的金刚石薄膜可在H2激发而产生的封闭的等离子体气氛下合成,高的沉积气压和石墨温度会导致高的气相碳源浓度,从而有利于提高薄膜的生长速率,而低的气相碳源浓度有利于沉积薄膜的质量的提高.     

铜植入层对硬质合金上金刚石薄膜附着力的影响

金刚石薄膜在含Co的硬质合金刀具上的沉积有较大的困难.在化学气相沉积条件下碳在钴中溶解和扩散限制了金刚石的形核并易生成石墨,导致了金刚石薄膜的附着力较差.为增强金刚石薄膜在硬质合金刀具上的附着力,本研究采用了铜植入层作为扩散阻挡层.实验研究表明铜植入层提高了脱钴后的刀具表面的硬度及金刚石薄膜的质量;压痕试验表明:在载荷为1 500 N时金刚石薄膜的开裂直径为1.12 mm,金刚石薄膜在刀具上的有很好的附着力.     

星形微波等离子体化学气相沉积装置上类金刚石薄膜的制备

以甲烷、氢气和氧气为反应气体,分别在镜面抛光的单晶硅片和石英玻璃基片上制备了类金刚石薄膜,并用扫描电子显微镜、激光拉曼光谱和傅立叶红外透射光谱仪等测试方法对薄膜的表面形貌、质量和光学性能进行了表征;通过对类金刚石（DLC）薄膜制备过程中碳源浓度、基片温度等参数的研究,掌握了工艺参数对薄膜性能的影响规律,并在此基础上成功地对薄膜的沉积工艺进行了优化.结果表明,当反应气体中的流量配比为甲烷∶氢气∶氧气=10∶100∶1,腔体压力和基片温度分别为0.5 kPa和400℃,制备出的DLC薄膜表面光滑平整,薄膜中的纳米金刚石特征峰明显,在石英玻璃上沉积的DLC薄膜在3 000～4 000 cm-1波数区间透光率超过80％,达到了光学应用要求.     

基片预处理对CVD金刚石薄膜形核的影响

微波辅助等离子体化学气相沉积法是目前低压气相合成金刚石薄膜方法中应用最普遍、工艺最成熟的方法,形核是CVD金刚石沉积的第一步．利用微波辅助等离子体化学气相沉积装置,研究了硅基片预处理方式对金刚石薄膜形核密度的影响．在工作气压为5-8kPa,微波功率为2500—5000W,甲烷流量为4-8cm^3／min,氢气流量为200em3／min,沉积温度为500℃-850℃的条件下,在单晶Si基片上沉积金刚石薄膜．通过扫描电子显微镜形貌观察表明,基片预处理能够显著提高金刚石形核密度,同时用拉曼光谱表征了金刚石薄膜的质量,     

采用石墨碳源沉积金刚石薄膜

采用固相石墨为碳源，使用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法，在Si(111)上沉积高质量的金刚石薄膜。研究了在气相碳源浓度处于不饱和状态时，沉积气压和石墨温度对生长速率的影响。利用SEM，XRD，红外光谱分析薄膜表面形貌和质量。结果表明高质量的金刚石薄膜可在H2激发而生的封闭的等离子体气氛下合成，高的有沉积气压和石墨温度会导致高的气相碳源浓度，从而有利于提高薄膜的生长速率，而低的气相碳源浓度有利于沉积薄膜的质量的提高。     

铜植入层对硬质合金上金刚石薄膜附着力的影响

金刚石薄膜在含Co的硬质合金刀具上的沉积有较大的困难,在化学气相沉积条件下碳在钴中溶解和扩散限制了金刚石的形核并易生成石墨,导致了金刚石薄膜的附着力较差,为增强金刚石薄膜在硬质合金刀具上的附着力,本研究采用了铜植入层作为扩散阻挡层,实验研究表明铜植入层提高了脱钴后的刀具表面的硬度及金刚石薄膜的质量;压痕试验表明：在载荷为1500N时金刚石薄膜的开裂直径为1．12mm,金刚石薄膜在刀具上的有很好的附着力。     

等离子体辅助热丝化学气相沉积金刚石膜

采用等离子辅助热丝化学气相沉积 (PAHFCVD)装置进行了金刚石薄膜的制备。并运用X射线衍射 (XRD)和扫描电子显微镜 (SEM)测试手段对沉积的金刚石薄膜进行了观察分析。在甲烷与氢气体积比为 2∶98、基体温度为 80 0℃、等离子体偏压 40 0V、沉积气压 4kPa的沉积条件下可获得晶形完整的金刚石膜 ,其沉积速率可达 1 1 μm·h- 1 。     

Preparation and Characterization of High Quality Diamond Films by DC Arc Plasma Jet CVD Method

OneoftheimpoftantprogressesinCVDdiamondresearchesisthepreparationofopticalgradetransparentdiamondfilmsinrecentyears[l-2].ThephysicalandchemicalpropertiesofthesefilmsarenearlythesameasthatofthenaturaltypeIladiamond,soopticalgradediamondfilmshavepotent...     

Synthesis of boron-doped diamond/porous Ti composite materials — Effect of carbon concentration

Highly boron-doped diamond films were deposited on porous titanium substrates by hot filament chemical vapor deposition technique.The morphology variation of highly boron-doped diamond films grown on porous titanium substrates was investigated,and the effects of carbon concentration on nucleation density and diamond growth were also studied.The continuous change of surface morphology and structure of diamond film were characterized by scanning electron microscopy.The structures of diamond film and interlayer were analyzed by X-ray diffraction.The quality of boron-doped diamond film was confirmed by visible Raman spectroscopy.The experimental results reveal that surface morphology and quality of boron-doped diamond films are various due to the change of carbon concentration.The thickness of intermediate layer decreases with the carbon concentration increasing.     

大面积金刚石膜生长过程中的缺陷和内应力

采用甲烷和氢气作为气源,在直径为50 mm的抛光单晶硅片上,利用新型微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)装置制备出金刚石膜.用扫描电子显微镜观测金刚石膜的表面形貌,利用激光Raman光谱表征金刚石膜的质量以及X射线衍射检测金刚石膜的成分和晶界缺陷.结果表明V(CH4)/V(H2)为1%,基片温度为845℃时,生长金刚石膜的质量较好,并且具有完整的晶体形貌,但是扫描电子显微镜图×5 000倍时,观察到金刚石膜中明显的晶体缺陷存在,同时X射线衍射图表明金刚石膜的内应力较大.     

YT类硬质合金成形铣刀的金刚石涂层工艺研究

针对YT15硬质合金B212型成形铣刀片,以两种不同的化学方式对硬质合金基体进行预处理,而后采用热丝化学气相沉积的方法在其表面沉积微米级金刚石薄膜.使用扫描电子显微镜观察金刚石薄膜颗粒的大小及均匀度,激光拉曼光谱仪检测金刚石涂层的成分,压痕法检验金刚石涂层刀片的膜-基附着强度,并就不同预处理的基体表面对金刚石薄膜的质量、附着性能的影响进行分析.结果表明,经预处理后的YT类硬质合金表面粗糙度较YG类降低约10%,采用平行布置热丝方式和现有的沉积工艺在YT类硬质合金衬底涂覆的金刚石薄膜均匀性较好,且经酸碱预处理的金刚石薄膜表现出良好的附着力,附着强度介于600~1 000 N,醇碱预处理对衬底表面原有的光洁度损坏较小,有助于细化金刚石晶粒,但膜-基附着强度不高.     

高速钢表面渗硅沉积金刚石

研究了利用表面扩散渗硅,在高速钢基底上沉积金刚石的工艺方法,利用ＳＥＭ,Ｘ射线衍射技术检验了金刚石膜和试样表面组织的变化,结果表明,利用表面扩散渗硅,在高速钢表面形成富硅层,使过渡层有较高的含硅量,有利于在高速钢基底上沉积金刚石膜。     

表面覆盖氮化硼膜的金刚石膜的场发射特性

利用热丝化学气相沉积（HFCVD）方法在Si衬底上生长了4μm厚的金刚石膜,然后利用射频磁控溅射方法在金刚石膜上沉积了100nm厚的六角氮化硼（h—BN）薄膜．在超高真空系统中测试了覆盖氮化硼（BN）薄膜前后金刚石膜的场发射特性,结果表明覆盖BN薄膜后的金刚石膜的场发射特性明显提高,开启电场由14V／μm升到8V／μm．F—N曲线表明,覆盖BN薄膜后的金刚石膜在强电场区域的场增强因子有所降低,这可能归因于场发射点随着电场的增强而改变．     

Influence of methane on hot filament CVD diamond films deposited on high-speed steel substrates with WC-Co interlayer

Diamond films were deposited on high-speed steel substrates by hot filament chemical vapor deposition (HFCVD) method. To minimize the early formation of graphite and to enhance the diamond film adhesion, a WC-Co coating was used as an interlayer on the steel substrates by high velocity oxy-fuel spraying. The effects of methane content on nucleation, quality, residual stress and adhesion of diamond films were investigated. The results indicate that the increasing methane content leads to the increase in nucleation density, residual stress, the degradation of quality and adhesion of diamond films. Diamond films deposited on high-speed steel (HSS) substrate with a WC-Co interlayer exhibit high nucleation density and good adhesion under the condition of the methane content initially set to be a higher value (4%, volume fraction) for 30 min, and then reduced to 2% for subsequent growth at pressure of 3 kPa and substrate temperature of 800 °C.     

辅助气体对分阶段制备金刚石膜的影响

采用形核 甲烷/氢气生长-辅助气体/甲烷/氢气生长的新工艺,在镜面抛光的单晶硅片上制备了金刚石膜,并用扫描电子显微镜和激光拉曼光谱等测试方法对薄膜的表面形貌和质量性能进行了表征;研究了添加辅助气体对已有金刚石晶型生长的影响.结果表明:以甲烷/氢气为气源时,金刚石膜生长率一般为1.8 μm/h,当分别加入氧气、二氧化碳、氮气时,其生长率都有所提高,其中加入二氧化碳时,其生长率是甲烷/氢气为气源的3倍多,但是加入氩气时,其生长率下降;通过新工艺,在加入氮气或氩气时,第一生长阶段为微米,而第二生长阶段为纳米尺寸,最后制备出具有微/纳米双层复合金刚石膜.