脉冲负偏压增强的高质量金刚石薄膜的沉积

由于直流偏压方法沉积金刚石薄膜易出现电荷积聚现象，从而影响了薄膜的均匀性。本文采用脉冲负偏压增强热丝化学气相沉积(HFCVD)法，以WC—Co硬质合金为衬底制备金刚石薄膜，探讨了在不同频率脉冲直流偏压(500∽5000Hz)T，脉冲偏压对金刚石薄膜的均匀性、致密性和晶粒度的影响，并且讨论了脉冲偏压作用的机理。对沉积的金刚石薄膜进行SEM、XRD和Raman分析。结果表明，采用500Hz脉冲偏压可获得高质量的金刚石薄膜，薄膜的晶粒度小，均匀性和致密性较好。     

金刚石薄膜的双波段红外光学性能研究

本文针对红外光学材料对宽波段透过的要求,采用HFCVD法在硅基体上制备了红外增透的金刚石薄膜.设计了高红外透过率的膜系结构,探讨了基体处理方式、单面、双面涂层工艺和厚度对红外透过率的影响,并给出了相关的光谱测试结果和金刚石薄膜的微观形貌、结构表征.结果表明:双面涂层金刚石薄膜工艺具有优异的双波段红外性能,在3.0～5....     

纳米薄膜X射线吸收光谱的鉴定

采用X射线吸收光谱研究了热丝化学气相沉积(CVD)合成的纳米金刚石薄膜和脉冲激光沉积的纳米SiC薄膜.结果表明:纳米金刚石薄膜的碳K边X射线吸收精细结构光谱显示的激发峰相当于微米金刚石薄膜的蓝移,是量子效应的显著特征,证明制备的是纳米金刚石薄膜,与高分辨透射电镜的结果完全吻合;纳米SiC薄膜的硅K边X射线吸收精细结构光谱和扩展X射线吸收精细结构光谱也显示了纳米薄膜短程有序的结构特征,表明获得的是纳米SiC薄膜.     

CVD金刚石薄膜涂层刀具切削SiCp/Al的适应性及失效机理

用切削力实时测量，后刀面磨损量检测以及扫描电镜下检查刀面涂层等手段，研究了CVD金刚石薄膜涂层刀具对切削SiCp/Al复 适应性，并探索了金刚石薄膜刀具的磨损破及其影响因素，结果表明，金刚石薄膜脱落是这类刀具的主要失效形式，适当参数下沉积的金刚石薄膜涂层刀具对某些成分和组织结构的SiCp/Al精加工和半精加工具有较好的适应性。     

搅拌对金刚石-金属复合薄膜电沉积结果的影响及流体力学分析

给出了搅拌对金刚石-金属复合薄膜电沉积结果的影响，指出：搅拌速度对薄膜中金刚石颗粒密度影响很大，最佳速度范围内(180r／min-220r／min)，金刚石颗粒分布致密；螺旋桨位置严重影响金刚石颗粒分布均匀性，搅拌位置为镀液下部时，可以获得致密均匀的金刚石-金属复合薄膜；阴极倾斜悬挂有利于金刚石颗粒的沉积。并从固液两相流体动力学理论对结果作了简要分析。另外，采用扫描电镜(SEM)检测了薄膜中金刚石颗粒的含量和分布情况。     

硅表面金刚石膜红外增透性能研究

通过在大面积区熔硅表面沉积金刚石膜,制作硅的红外增透膜.经扫描电镜观察,金刚石膜的颗粒尺寸平均约2μm,晶体颗粒形状规则;测试单面镀膜的红外透过率最高达65％,双面镀膜红外透过率最高达84％;实验证明硅表面金刚石具有一定的抗热冲击性能;分析了硅表面金刚石薄膜的红外增透特性,提出了进一步提高金刚石膜红外增透性能的方法.     

化学气相沉积金刚石薄膜衬底的研究进展

讨论了化学气相沉积金刚石薄膜的各种衬底材料。气相合成金刚石衬底材料分为3类，第一类是能和碳形成碳化物的衬底；第2类是与碳不起反应（不形成碳化物）但能溶碳的衬底；第3类是既不与碳反应又不熔碳的衬底。第一种一般与金刚石薄膜有比较好的粘合性，后两种虽然使金刚石成核容易，但衬底材料与金刚石薄膜结合性较差。采用预处理是促进化学气相沉积金刚石薄膜与增强结合力非常有效的方法。     

功能梯度类金刚石薄膜的脉冲激光制备

长期以来,高质量的纯类金刚石薄膜的成功制备一直受其巨大内部压应力的阻碍,因为这种压力应力导致严重的附着问题。厚度大于５００ｎｍ的类金刚石薄膜中压应力常使薄膜与基体剥离。作者采用功能梯度的设计概念,应用准分子脉冲激光沉积方法,成功制备了厚度超过１．０μｍ的高质量类金刚石薄膜。薄膜中的ＳＰ＾３碳原子含量超过６０％。纳米硬度测试表明,薄膜的弹性模量高达５００ＧＰａ,纳米硬度高达６０ＧＰａ,薄膜与基体间附     

激光预处理硬质合金衬底沉积金刚石薄膜研究

研究了准分子激光辐照对ＷＣ－６ｗｔ％Ｃｏ（ＹＧ６）硬质合金工具衬底沉积金刚石膜的影响。证实准分子激光辐照可产生钴选择性蒸发和表面粗糙化；从而有效地降低表面钴含量，消除钴对金刚石膜沉积的有害影响。硬质合金ＹＧ６工具衬底沉积金刚石薄膜工艺参数范围较窄，采用阶段沉积法可以得到质量良好，附着力强的金刚石薄膜。     

In2O3：Sn（ITO）薄膜的光学特性研究

对掺三氧化铟（Ｓｎ－ｄｏｐｅｄ Ｉｎ２Ｏ３简称ＩＴＯ）薄膜光学特性进行了研究。结果表明,该薄膜在可见光区具有高的透射率;低电阻率的ＩＴＯ薄膜在红外区的反射率随薄膜广场电阻的减小而增大,表现在金属性质,ＩＴＯ薄膜的电磁本构特性参数光学折射率ｎ和消光系数Ｋ在４５０－８００ｎｍ区间的色散很弱,基于对薄膜光学吸收及收系线性拟事表明,薄膜在Ｋ＝０处价速写对导带的跃迁是禁戒跃迁。     

金刚石薄膜应用研究的进展和趋势

简要总结了ＣＶＤ金刚石薄膜应用研究的现状及进展，并结合ＣＶＤ金刚石薄膜的市场前景和面临的难题，讨论金刚石工具器件研究的趋势。     

溶胶——凝胶工艺制备的TiO2纳米薄膜及其表面结构

采用溶胶—凝胶工艺在玻璃表面制备了均匀透明的锐钛矿型ＴｉＯ２ 纳米薄膜， 其颗粒大小在４０ ～８０ ｎｍ 。薄膜的Ｘ 射线衍射分析表明， 当薄膜的厚度小于０ ．４５ μｍ 时， 薄膜中未出现明显的锐钛矿的衍射峰。Ｘ 射线光电子能谱（ＸＰＳ） 和电子自旋共振谱（ＥＳＲ） 的实验结果表明： 薄膜中除含有Ｔｉ， Ｏ 元素外， 还有一定量的来自有机前驱物中未完全燃烧的碳和少量从玻璃表面扩散到薄膜中的Ｎａ 和Ｃａ 元素； Ｔｉ 元素除了以＋ ４ 价形式存在外， 还有一定量的Ｔｉ 以＋ ３ 和＋ ２ 价形式存在。ＴｉＯ２ 薄膜在５３０ ｎｍ附近的宽吸收带也证实了ＴｉＯ２ 薄膜中低价钛元素的存在。     

引入CO2提高金刚石薄膜的沉积速率

微波等离子体法合成的金刚石薄膜质量好，但常规小型微波等离子体沉积金刚石薄膜速率低，为此，本实验在H2-CH4系统中引入CO2来提高金刚石薄膜的沉积速率。研究了不同碳源体积分数、功率、压力对沉积速率、金刚石形貌、电阻率的影响。其规律是随着碳源体积分数的增加，金刚石膜的沉积速率增加；随着压力的增加，生长速率呈现一个先增后减的趋势；随着功率的增加，也存在一个先增后降的趋势。研究结果表明碳源体积分数对沉积速率影响最大。综合各种因素，得到在H2＋CH4＋CO2的条件下沉积金刚石薄膜的最佳工艺条件为：碳源体积分数为0．63％；C／O=1．086；功率为490W；压力为5．33kPa。引入CO2使沉积速率得到提高，为常规方法沉积速率的3倍左右，表明引入CO2是一种提高沉积速率的有效方法。     

纳米金刚石薄膜制备的现状与展望

与微米金刚石薄膜不同，纳米金刚石薄膜晶粒度小，表面平滑。从发展水平来看，目前国内外纳米金刚石薄膜的研究，还处于基础性研究阶段，纳米金刚石薄膜的应用刚刚起步，距产业化还有较大距离。但是，由于纳米金刚石薄膜具有众多的优异性能，正因为如此，可望在众多的高技术领域中得到广泛应用。     

反应磁控溅射法制备Y2O3金刚石红外减反膜

采用纯钇(Y)金属靶,在氧 氩反应气氛中进行了Y2O3薄膜直流反应磁控溅射沉积.研究了工艺参数改变对薄膜的影响,选择较优的工艺在金刚石表面沉积符合光学厚度的薄膜,达到增透减反射效果.利用X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)研究了薄膜的组成和结构.利用X射线衍射仪(GIXRD)和椭偏仪(Ellipsometer)研究了不同衬底温度和热处理温度对氧化钇薄膜组织结构和光学性能的影响.采用傅立叶红外光谱仪(FTIR)检测了镀膜前后金刚石红外透过性能.研究发现Y2O3薄膜能够有效提高金刚石在8～12 μm的红外透过性能,在8 μm处最大增透可达21.8%,使金刚石红外透过率由66.4%提高到88.2%;在3～5 μm范围,双面镀制了Y2O3薄膜的金刚石平均透过率达64.9%,比没有镀膜的金刚石在该处的平均透过率54%高出10.9%.     

高纯、高度[100]择优取向金刚石薄膜

采用独特的形核-刻蚀-生长-刻蚀-生长…循环沉积工艺，用微波等离子体化学气相沉积（MWPCVD）法制备出了高纯、高度[100]择优取向的金刚石薄膜。SEM和XRD分析表明得到的膜材具有很高的[100]择优取向性；Raman光谱和SEM对照分析证实膜材的金刚石相组成纯净度高，是高纯、高度[100]择优取向的织构金刚石薄膜。暗电流Ⅰ-Ⅴ特性测试结果表明，这种薄膜的电阻率达到10H数量级以上，比常规工艺制备的膜高近两个数量级，是一种性能优良的电子薄膜材料。理论分析表明，薄膜电阻率大幅度提高的原因在于膜层中非金刚石相含量的显著减少。     

纳米金刚石薄膜研究进展

本文对纳米金刚石薄膜的研究现状和发展趋势进行了综合评述，从纳米金刚石薄膜的沉积原理和工艺以及纳米效应表征等方面分析了国内外最新研究成果，比较了常规和纳米金刚石薄膜不同沉积工艺和形核生长机理，对纳米金刚石薄膜的硬度、内应力、摩擦特性等机械性能也作了概述，在此基础上，提出在常规金刚石薄膜基础上沉积纳米金刚石薄膜组成复合涂层的新方法。     

以Cr/CrSiN膜为过渡层在高钴硬质合金表面沉积金刚石薄膜

为了解决在高钴硬质合金表面难以生长高结合力金刚石薄膜的问题,采用Cr/CrSiN膜为过渡层,用热丝化学气相沉积法在硬质合金上沉积纳米金刚石薄膜（NCD）、亚微晶金刚石薄膜（SMCD）和微晶金刚石薄膜（MCD）,并对其结合力进行研究。结果表明：采用Cr/CrSiN过渡层可在高钴硬质合金表面沉积出结合力优异的金刚石薄膜,NCD的结合力最优,SMCD的结合力次之,MCD的结合力最差;当金刚石薄膜晶粒变大时,因金刚石薄膜韧性变差且过渡层碳化严重,金刚石薄膜的结合力变弱。     

DLC表面特异性吸附血浆蛋白的机理研究

为探讨类金刚石薄膜（DLC）与金刚石薄膜（DF）、石墨具有不同血浆蛋白吸附特性的内在原因，进行了人血白蛋白（HSA）和纤维蛋白原（HFG）在3种碳素材料表面吸附前后的红外光谱分析。结果显示：通过-NH基，在DLC与HAS之间及DF、石墨与HFG之间有氢键形成。有力支持并合理解释了DLC具有较高的HSA吸附活性、DF和石墨则优先吸附HFG的前期研究结论。     

SiC基底HFCVD金刚石薄膜摩擦磨损性能

利用热丝化学气相沉积技术在碳化硅基底上制备微米金刚石薄膜、纳米金刚石薄膜和金刚石–石墨复合薄膜,采用扫描电子显微镜、原子力显微镜和拉曼光谱仪对不同金刚石薄膜的表面形貌和微观结构进行表征,通过摩擦磨损实验测试金刚石薄膜的摩擦系数并计算其磨损率,对比研究不同种类金刚石薄膜的摩擦磨损性能。结果表明:金刚石–石墨复合薄膜具有较好的摩擦磨损性能,薄膜表面粗糙度为53.8 nm,摩擦系数为0.040,和纳米金刚石薄膜（0.037）相当;金刚石–石墨复合薄膜的磨损率最低,为2.07×10?7 mm3·N?1·m?1。在相同实验条件下,同碳化硅基底的磨损率（9.89×10?5 mm3·N?1·m?1）和摩擦系数（0.580）相比,所有金刚石薄膜的磨损率和摩擦系数均有明显提升,说明在SiC基体表面沉积金刚石薄膜能够显著提高碳化硅材料在摩擦学领域的使役性能。