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相似文献
 共查询到18条相似文献,搜索用时 104 毫秒
1.
本文用微波等离子化学气相沉积系统(MPCVD)在单晶硅衬底上制备多晶金刚石薄膜,反应气体为CH4和H2。利用扫描电镜(SEM)和Raman光谱研究了CH4流量和反应时间对多晶金刚石薄膜形貌和碳结构的影响。结果表明:随着CH4流量的增加,金刚石的成核密度增加,并出现二次形核,金刚石颗粒从单晶逐渐转变为多晶结构。多晶金刚石薄膜的生长过程为:生长初期在单晶硅衬底上形成非晶碳层,金刚石在非晶碳层上成核长大,并伴随着二次成核,最终形成多晶金刚石膜。  相似文献   

2.
沉积参数对硬质合金基体微/纳米金刚石薄膜生长的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
基体温度、反应压力和碳源浓度等沉积参数决定热丝化学气相沉积金刚石薄膜的性能。运用正交试验方法,研究参数对硬质合金基体金刚石薄膜生长的综合作用。采用场发射扫描电镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)和拉曼(Raman)光谱检测薄膜的形貌结构、生长速率和成分。结果表明:随着基体温度的降低,金刚石形貌从锥形结构向团簇状结构转变;低反应压力有利于纳米金刚石薄膜的生成;生长速率受反应压力和碳源浓度综合作用的影响。  相似文献   

3.
化学气相沉积金刚石薄膜衬底的研究进展   总被引:6,自引:1,他引:5  
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。  相似文献   

4.
采用微波等离子体化学气相沉积法,在过饱和碳离子浓度条件下,在单晶硅衬底上制备了球形结构的多晶金刚石微球,通过控制沉积气压与温度的变化,研究了金刚石由石墨生长区向纳米晶的球形结构、再到具有良好结晶性的金刚石生长区的过渡过程。结果表明:沉积气压与温度的升高导致微球的粒径增大,微球由sp3、sp2键共存相转变为较纯的金刚石相;在一定的碳离子过饱和度和气压、温度范围内,微球的形成主要受二次形核过程的控制。气压和温度升高后,微球呈<110>取向生长,微球的形成主要受(111)面高密度孪晶和层错缺陷的控制,揭示了化学气相沉积金刚石不同生长区内二次形核机制与孪晶层错机制诱导的金刚石微球的生长过程。   相似文献   

5.
利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)研究了金刚石的金属包覆膜微观形貌。结果发现,金属包覆膜内表面长有大量的尺寸为30-100nm的类金刚石颗粒,包覆膜断截面有与内表面垂直的层状结构,靠近包膜内层的层面分布有团簇状10nm级的类金刚石颗粒。分析认为,石墨中碳原子进入包覆膜后先以金属碳化物的形式存在,在催化相的反应协助下,首先形成团簇状细小的纳米类金刚石颗粒,然后,通过包覆膜片层间隙扩散至包膜内表面,长大:为具有较规则晶形的纳米类金刚石颗粒,最后沉积在金刚石表面。使金刚石晶体以层状方式生长。  相似文献   

6.
利用热丝化学气相沉积法(HFCVD),在硅片衬底上进行微米级(〉1μm)及亚微米级(〈1μm)单晶金刚石的沉积研究。微米级金刚石是以高温高压法(HPHT)制备的1μm金刚石颗粒为籽晶,通过甩胶布晶的方法,在衬底上均匀分布晶种,并通过合理控制沉积工艺参数,在衬底上形成晶形完好的单晶金刚石。在沉积2 h后,可消除原HPHT籽晶缺陷,沉积6 h后,生长出晶形良好的立方八面体金刚石颗粒(约4μm);对于亚微米级单晶金刚石,是直接在衬底上进行合成,通过调控沉积参数(如衬底预处理方法,偏流大小,沉积时间)对单晶金刚石的分布密度和颗粒度进行控制,经过2 h的沉积,最终获得了0.7μm的二十面体单晶金刚石。  相似文献   

7.
通过微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,以CH4/H2为气源,合成高质量金刚石薄膜,在150 W低微波功率下,从衬底预处理方法、沉积气压、流量比等方面对制备高质量金刚石薄膜的工艺参数进行研究。结果表明:高流量比不利于金刚石颗粒的粒径控制,二次形核的存在可以获得近纳米级颗粒尺寸的金刚石薄膜;较大的沉积气压有利于制备致密均匀的金刚石薄膜;衬底预处理对薄膜的有效沉积影响明显,其中利用含金刚石粉末的甲醇悬浊液进行超声处理是最有效的种晶方法。   相似文献   

8.
谭心  徐宏飞  孟可可 《表面技术》2022,51(3):192-198
目的 利用磁控溅射辅助微波等离子体化学气相沉积技术制备钛掺杂纳米金刚石薄膜。方法 预先通过磁控溅射在石英玻璃基底上沉积纳米钛颗粒,然后使用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)设备在其表面沉积金刚石薄膜,通过活性氢原子将钛带入含碳生长基团中,从而将钛掺入纳米金刚石薄膜内。使用X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、原子力显微镜(AFM)和共聚焦显微拉曼光谱仪对钛掺杂纳米金刚石薄膜的化学组成、表面形貌和钛色心光致发光性能进行分析。结果 上述实验方法可以将钛掺杂到金刚石薄膜中,进而影响金刚石薄膜的微观结构和表面形貌。利用XPS对实验中经过MPCVD沉积前后钛元素的键能详细地做了对比分析,预溅射钛的XPS能谱在458e V和464 eV处出现明显的峰值,符合氧化钛的能谱,而经过MPCVD沉积金刚石薄膜后钛元素的峰值发生了移动,在454 eV和460 eV处,表明钛成键发生了改变;通过Raman检测发现钛的掺入导致G峰的强度增加;AFM表明纳米金刚石薄膜掺钛后表面粗糙度由13.8 nm下降到6.69 nm;通过荧光检测首次观察到了钛掺杂纳米金刚石薄膜在540 nm和760 nm附近...  相似文献   

9.
以乙炔气为反应气体 ,采用催化裂解方法 ,在沉积有铁催化剂膜的单晶硅基体上研究碳纳米管薄膜的制备。研究表明 ,由于催化剂的作用 ,在硅基体上能够形成直径为 5 0~ 10 0nm的碳纳米管 ;铁催化剂膜的粒径大小和分散状态对碳钠米管薄膜的厚度、管径和均匀性起着关键作用 ;氢氟酸水溶液处理的催化剂膜有利于铁催化剂颗粒的分散和均匀化 ,能形成比较好的碳纳米管薄膜。由电镜分析发现 ,在单晶硅基体上生长的碳纳米管为顶端生长模式  相似文献   

10.
本文用氢气、丙酮作为气体源,用微波等离子体化学气相沉积方法,在CBN单晶的(111)晶面及单晶硅的(100)晶面上进行了金刚石薄膜异质外延生长的研究。用SEM、MLR和X-ray衍射方法对试验结果进行了观察、分析。通过实验发现,在CBN单晶的(111)晶面及单晶硅的(100)晶面上直接实现金刚石薄膜的异质外延生是不太可能的。  相似文献   

11.
Highly oriented diamond particles were deposited on the mirror-polished (100) silicon substrates in the belljar type microwave plasma deposition system. The diamond films were deposited by a three-step process consisting of carburization, bias-enhanced nucleation and growth. The bias-enhanced nucleation was performed under the deposition conditions such as 2-3% of methane concentration in hydrogen, 1333-2666 Pa of total pressure, the negative bias voltage below 200V and the substrate temperature of 1073 K. By adjusting the geometry of the substrate and substrate holder, very dense disc-shaped plasma was formed on the substrate when the bias voltage was below 200V. As characterized by transmission electron microscopy (TEM), almost perfectly oriented diamond particles were obtained only in this dense plasma. From the results of the optical emission spectra of disc-shaped dense plasma, it was found that the concentrations of atomic hydrogen and hydrocarbon radicals were increased with negative bias voltage. As a result, it was suggested that the highly oriented diamonds were obtained by the combination of the high dose of hydrocarbon radicals and the increased hydrogen etching effects.  相似文献   

12.
在铜基体表面电沉积铜-金刚石复合过渡层,采用电镀铜加固突出基体表面的金刚石颗粒,最后利用热丝化学气相沉积(HFCVD)法在复合过渡层上沉积大面积的与基体结合牢固的连续金刚石膜。采用扫描电子显微镜、拉曼光谱和压痕试验对所沉积的金刚石膜的表面形貌、内应力及膜/基结合性能进行研究。结果表明:金刚石膜由粗大的立方八面体颗粒与细小的(111)显露面颗粒组成,细颗粒填充在粗颗粒之间,形成连续的金刚石膜。复合过渡层中的露头金刚石经CVD同质外延生长成粗金刚石颗粒,而铜表面与粗金刚石之间的二面角上的二次形核繁衍长大成细金刚石颗粒。金刚石膜/基结合力的增强主要来源于金刚石膜与基体之间形成镶嵌咬合和较低的膜内应力。  相似文献   

13.
通过自制的MPCVD双基片台设备,在微波功率为1400 W保持不变及中高气压,等离子体功率密度为357.5~807.4 W/cm3,基片温度为850 ± 30 ℃,CH4体积分数为1.0%~1.5%,沉积速率为1~8 μm/h条件下,在直径11.5 mm的硅基片上沉积不同质量的多晶金刚石膜,并通过光谱仪、光学显微镜、拉曼光谱仪对等离子体中的氢原子及含碳基团、多晶薄膜的形貌及质量进行表征。结果表明:随着等离子体功率密度上升,等离子体椭球中的氢原子基团和含C的活性基团强度增加,金刚石膜生长速率大幅度提高,金刚石膜纯度也大幅度提升。在气压为21 kPa,等离子体功率密度为807.4 W/cm3,基片温度为850±30 ℃,生长时间为150 h,CH4体积分数为1.0%及氢气流量为200 mL/min的条件下,金刚石膜的生长速率达到5 μm/h,金刚石膜厚达752.0 μm,金刚石拉曼峰的半高宽为6.48 cm?1,且生长的金刚石膜质量良好。   相似文献   

14.
MPCVD快速制备(100)面金刚石薄膜   总被引:1,自引:0,他引:1  
孙祁  汪建华  翁俊  罗曼 《硬质合金》2013,(1):8-13,18
利用实验室自主研发的10 kW微波等离子体装置,在直径为75 mm的(100)硅片上快速沉积高质量(100)面金刚石薄膜。实验中,甲烷浓度由1%提高至5%,金刚石薄膜的沉积速率由1μm/h增至8.2μm/h。随着金刚石薄膜生长速率的增加,薄膜质量下降,晶型杂乱,非金刚石相含量增加。在气源中加入氧气以提高高速生长下金刚石薄膜的质量。不同氧气浓度对金刚石薄膜的半高宽(Full Width at Half Maximum,FWHM)有较大影响:氧气浓度为0.1%~0.5%时,金刚石薄膜的FWHM随着氧气浓度的增加而减小;0.6%~1.2%时,薄膜FWHM值随着氧气浓度的增加而增大;浓度大于1.2%时,FWHM值保持不变。在H2流量为300 cm3/min,CH4浓度为5%,O2浓度为0.5%的条件下,制备出了(100)面完整,晶型完整,有台阶生长状的金刚石薄膜。  相似文献   

15.
This paper reports for the first time the synthesis of hexagonal diamond thin films on high-speed steel substrates by multi-mode microwave plasma enhanced chemical vapor deposition. Before deposition of the films, the substrate surface was treated by scratching with diamond powder. The deposited films were characterized by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy and scanning electron microscopy. The XRD patterns of (100) and (101) planes and the Raman peaks at ~ 1317-1322 cm− 1 were observed, confirming the formation of hexagonal diamond phase in the prepared films. The effects of voltage bias on the phase formation, microstructure and hardness of the films were also studied by setting the voltage to 0, − 70, − 150 and − 190 V. The highest hardness of 23.8 GPa was found in the film having clusters of size about 550 nm deposited under a bias voltage of − 150 V. These clusters were built up of grains of size about 14 nm.  相似文献   

16.
钢基渗铝过渡层上沉积金刚石薄膜的研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
在微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)装置中,以45钢钢板上的渗铝层作为过渡层,制备金刚石薄膜。研究了基体表面不同的铝含量对金刚石膜质量的影响。扫描电子显微镜(SEM)、能谱和Raman谱测试表明,渗铝层中的FeAl等金属间化合物在低温沉积时能减弱碳向基体的扩散,防止非金刚石相碳的出现,从而有利于高质量的金刚石薄膜的沉积。而试样表面过低的铝含量及过高的沉积温度不利于金刚石薄膜的形核与生长。  相似文献   

17.
在铜基体上沉积Cu(Cr)-diamond复合过渡层,用热丝CVD法在复合过渡层上沉积出金刚石膜。用压痕法对沉积的金刚石膜/基结合性能进行了研究。结果表明,在Cu-diamond上沉积的金刚石膜,用147 N压痕时压痕边缘出现大面积崩落,并在基体表面留下被拔出的金刚石凹坑;在Cu-diamond中掺入微量Cr,压痕边缘只形成环形裂纹,增大压痕载荷至441 N,环形裂纹区域增大,并出现部分崩落,崩落区域有被切断的金刚石残留。在Cu-diamond复合层中掺入微量Cr能显著提高金刚石膜/基结合力。  相似文献   

18.
采用3 kW/2 450 MHz微波等离子体化学气相沉积(microwave plasma chemical vapor deposition, MPCVD)系统,以单晶硅为基底材料,采用单因素试验法研究微米级金刚石膜的生长工艺,分别探究衬底温度、腔体压强和甲烷体积分数对金刚石成膜过程的影响,获得微米级金刚石膜的最优生长工艺。结果表明:金刚石膜的生长速率与衬底温度、腔体压强、甲烷体积分数呈正相关;衬底温度和腔体压强对金刚石膜质量的影响存在最佳的临界值,甲烷体积分数过高不利于形成金刚石相。金刚石膜生长的最佳工艺参数为:功率为2 200 W,衬底温度为850 ℃,腔体压强为14 kPa,甲烷的体积分数为2.5%。在此条件下,金刚石膜生长速率为1.706 μm/h,金刚石相含量为87.92%。   相似文献   

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