硼源浓度对钛基掺硼金刚石薄膜生长的影响

利用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)在钛基底上制备了掺硼金刚石(BDD)薄膜.研究了硼源浓度对BDD薄膜生长的影响.分别采用扫描电子显微镜,拉曼光谱,X射线衍射技术对薄膜的表面形貌、残余应力、择优取向及TiC含量进行了分析.结果表明,硼源浓度升高对金刚石薄膜(111)织构生长有促进作用;随着掺硼浓度的增加,Ti...     

PECVD法制备掺硼纳米金刚石薄膜的工艺研究进展

首先详细介绍了金刚石作为半导体材料的优异性能,然后从应用角度阐述了NCD薄膜掺B后形成半导体材料的优势,接着探讨了影响NCD薄膜性能(电性能、光学性能、生物性能等)的主要工艺条件(包括硼源种类、掺硼浓度、衬底温度、后处理)。研究发现,大多数研究者都采用液态和气态硼源,而固态硼源由于很难液化且浓度不易控制而不常被采用,掺B后NCD薄膜的电阻率急剧下降,紫外波段下透过率可达51%,磁阻效应变好。另外衬底温度对BD-NCD薄膜的质量以及性能都有影响,衬底温度太高,非晶碳含量增加,金刚石质量下降;衬底温度太低,能够进入NCD晶界或晶粒的有效硼原子减少,影响其电学性能、光学性能,在最佳衬底温度工艺下的电导率可达22.3 S/cm,而在电化学性能方面,其电化学窗口可达3.3 V。而选择合适的硼源浓度对BD-NCD的电性能、光学性能、生物性能也非常关键,硼源浓度过大,BD-NCD表面粗糙度和晶粒尺寸增大;硼源浓度过小,产生空穴进行导电的B原子就少,在合适硼源浓度工艺条件下其载流子浓度可达1021 cm-3,折射率可达2.45。还有研究者对BD-NCD薄膜进行后处理工艺(退火、等离子体处理等),发现后处理对其电性能也有一定的影响。因此,选择合适的工艺对生长质量高、性能优异的NCD薄膜尤为重要。最后对BD-NCD薄膜的发展以及后续研究方向进行了展望和期待。     

硼掺杂金刚石薄膜的制备和性能研究

通过热丝化学气相沉积法,在硅基上沉积硼掺杂金刚石薄膜,研究硼源流量对硼掺杂金刚石薄膜的导电性能、晶粒尺寸、晶面方向及残余应力等的影响。结果表明:随硼流量增加,金刚石薄膜电阻迅速降低;超过一定流量后,薄膜的缺陷和杂质增多,阻碍了电阻的进一步下降。硼流量在0~25 mL/min内逐渐升高时,金刚石薄膜平均晶粒尺寸从3.5 μm增长到8.3 μm,硼元素促进了（111）晶面的生长;硼流量继续增大到35 mL/min时,对（111）晶面的促进作用减弱,晶粒尺寸减小且晶粒表面缺陷增多而失去完整性。X射线衍射分析表明:随硼流量增加,金刚石薄膜（111）晶面和（110）晶面的衍射峰面积比,呈先增加后减少的趋势,在硼流量为20 mL/min时达到最大值;且硼掺杂金刚石薄膜残余应力为压应力。在硼源流量小于10 mL/min时,应力随流量的增加而减小;当硼流量大于30 mL/min时,应力随流量的增加而增大。      

以新型硼源制备硼掺杂金刚石膜的性能研究

采用微波等离子体化学气相沉积技术,以氧化硼-乙醇溶液作为硼源,制备不同掺硼浓度的金刚石膜。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪、电化学工作站等研究其表面形貌、晶体结构、薄膜质量和电化学性能。结果表明:随硼元素含量升高,金刚石膜的晶体颗粒尺寸先减小后增大,电势窗口由3.1V降至2.6V,阳极电流密度由0.022 7mA·cm-2降至0.011 9mA·cm-2,但对背景电流及电化学可逆性几乎不影响。      

掺硼对金刚石膜的形貌影响研究

掺硼金刚石膜由于具有金属的电导率,在电学和电化学领域已显示出广阔的应用前景。在掺硼金刚石膜的制备工艺中,掺硼浓度对金刚石膜形貌具有一定影响。通过采用自制的热丝CVD金刚石沉积设备,采用三氧化二硼固体源制备掺硼金刚石膜,在其他工艺参数一致的情况下,改变硼源量制备不同掺硼浓度的金刚石膜,通过SEM分析掺硼浓度对金刚石膜的形貌影响,并对其机理进行了分析。实验结果显示:随着掺硼浓度的增加,由于硼原子可促进金刚石的形核,使金刚石形核密度增加,导致晶体颗粒向均匀、细小的方向变化;进一步增加掺硼浓度后,由于硼原子促进邻近金刚石颗粒的联结,晶体颗粒又向粗大、尺寸分布不均匀的方向变化。     

氮掺杂纳米金刚石膜的结构和电学性能

目的研究不同氮气浓度对氮掺杂纳米金刚石薄膜结构和电学性能的影响。方法在N2-CH4-H2体系中,以单晶硅作为沉积基底,使用MPCVD法进行纳米金刚石膜的沉积。采用扫描电子显微镜对所沉积的纳米金刚石膜的表面形貌进行表征,采用拉曼光谱对纳米金刚石膜的质量进行表征,采用X射线衍射对纳米金刚石的N原子构型进行研究,采用电化学工作站对纳米金刚石膜表面电学性能进行表征。结果 N2浓度上升,线状纳米金刚石平均线长降低,在90%时转变为团聚状纳米金刚石晶粒。N2浓度上升,H2浓度下降,纳米金刚石膜的sp2键含量先上升后下降。随着氮气浓度的上升,纳米金刚石膜的晶粒尺寸先减小后增大,在85%时最小,为12.6 nm;表面电阻先下降后上升,在85%时最低,为9.2?。XPS高分辨率N1s结果表明,具有导电性能的吡啶氮和吡咯氮的含量随氮气浓度上升的变化趋势相反,但两者之和保持不变。结论纳米金刚石膜的电学性能主要受其平均晶粒尺寸的影响,晶粒尺寸降低,则晶界含量上升,电学性能上升;晶粒尺寸下降,则晶界含量下降,电学性能下降。     

硼掺杂梯度对硬质合金金刚石涂层的影响

为提高硬质合金刀具上金刚石涂层的结合性能,采用热丝化学气相沉积法在YG 8硬质合金基体上沉积高、低梯度硼掺杂微米金刚石（high gradient boron-doped micron crystal diamond, HGBMCD;low gradient boron-doped micron crystal diamond, LGBMCD）涂层和无硼掺杂的微米金刚石（micrometer crystal diamond, MCD）涂层,探究沉积过程中硼掺杂浓度的梯度大小对金刚石涂层的形核和生长性能的影响。结果表明:随着硼的掺入,金刚石的形核密度增大,生长6 h后的金刚石晶粒更均匀细小,其中LGBMCD的晶粒尺寸大部分在2～3 μm;而石墨相在梯度硼掺杂金刚石涂层中的生长会被抑制,HGBMCD中I_Dia/I_G高达14.65,残余应力仅为–0.255 GPa,且Co₂B、CoB等硼钴化合物含量随硼掺杂梯度的减小而增大;金刚石涂层的残余应力因硼的掺入逐渐从压应力转变成拉应力,残余应力大小先减小后增大;洛氏压痕显示,随着硼的掺入,金刚石涂层的结合性能提高,LGBMCD的结合性能最好,在1 470 N下可达到HF2级。因此,适当的硼掺杂梯度有利于提高金刚石涂层的质量和结合性能。      

H2/Ar流量比对纳米金刚石形貌和结构的影响

目的研究不同H_2/Ar流量比对纳米金刚石形貌和结构的影响。方法采用MPECVD法制备了质量较好的纳米金刚石薄膜,并通过SEM、XRD对金刚石薄膜的形貌、结构以及晶粒尺寸进行了测试,还使用Raman对金刚石D峰、纳米金刚石特征峰(TPA)的变化趋势进行了分析。结果当Q(H_2):Q(Ar)=50:49时,制备的金刚石晶粒为亚微米范畴,其平均晶粒尺寸为250 nm,表面平整度较差,出现堆积层错现象,但金刚石特征峰(D峰)最强,生长速率达到最大,约为125 nm/h;Q(H_2):Q(Ar)=10:89时,表面平整度高,二次形核现象明显,平均晶粒尺寸为20 nm;进一步减小H_2/Ar流量比为0时,可发现晶粒由纳米变为超纳米,二次形核更为明显,表面平整更高,其平均晶粒尺寸为3 nm,另外Raman测试发现金刚石特征峰强度随H_2/Ar流量比的减小而减小,而纳米金刚石特征峰随H_2/Ar流量比的减小而增大。结论随着H_2/Ar流量比的增加,金刚石表面平整度逐渐变差,表面粗糙度也在逐渐增大,同时金刚石的晶粒尺寸和生长速率在Q(H_2):Q(Ar)=50:49时达到最大。     

YG13硼化处理后沉积气压对金刚石薄膜的影响

采用超高真空热丝化学气相沉积（HFCVD）系统,以甲烷和氢气为反应气体,在YG13（WC-13%Co）硬质合金基体上沉积金刚石薄膜。用场发射扫描电子显微镜（FESEM）和X射线衍射仪（XRD）对金刚石薄膜进行检测分析,研究YG13经950℃、3h硼化预处理后沉积气压对金刚石薄膜形貌和生长织构的影响;通过压痕法比较硼化与二步法两种预处理方法对金刚石薄膜附着性能的影响。结果表明,基体经硼化预处理后表面形成CoB、CoW2B2、CoW3B3相;当沉积温度为750～800℃,碳源浓度为3.3%时,薄膜表面形貌和生长织构随着沉积气压改变有明显的变化;硼化预处理后所得样品在1500N载荷下压痕表现出良好的附着性能,较二步法预处理更加有效地改善了膜-基附着性能。     

掺硼和掺磷的氢化纳米硅薄膜及其应用于类叠层太阳电池的研究

采用射频等离子体增强化学气相沉积法,制备了掺硼和掺磷的氢化纳米硅薄膜(nc-Si∶H),并将其应用于纳米硅薄膜类叠层太阳电池中。分析了薄膜样品的光学性能及表面形貌,结果表明:P型掺硼纳米硅薄膜的光学带隙为2.189 eV,电导率为8.01 S/cm,霍尔迁移率为0.521 cm2/(V.S),载流子浓度为9.61×1019/cm3;N型掺磷纳米硅薄膜的光学带隙为1.994 eV,电导率为1.93 S/cm,霍尔迁移率为1.694 cm2/(V.S),载流子浓度为7.113×1018/cm3;两者的晶粒尺寸都在3～5 nm之间,晶态比都在35%～45%之间,并且颗粒沉积紧密,大小比较均匀。制备了大小为20 mm×20 mm,结构为Al/AZO/p-nc-Si∶H/i-nc-Si∶H/n-nc-Si∶H/p-nc-Si∶H/i-nc-Si∶H/n-c-Si/Al背电极的纳米硅薄膜类叠层太阳电池,通过I-V曲线测试,其VOC达到544.3 mV,ISC达到85.6 mA,填充因子为65.7%。     

LSI渗硼剂渗硼中硼的扩散激活能

通过对４０钢经不同温度及时间渗硼后渗层层深的测定,根据公式ρ＾２＝Ｋ０ｔｅ＾－Ｑ／ＲＴ计算出硼的扩散激活能,为渗硼层形成机制的研究提供数据。     

LBI渗硼剂渗硼试验研究

介绍了使用一种廉价渗硼剂(LBI)在不同温度及保温时间下的渗硼试验。结果表明,采用LBI作渗硼剂是可行的,可获得连续、均匀、致密且无缺陷的渗硼层。     

EFFECTS OF NUCLEATION AGENTS ON EFFICIENCY OF BORON EXTRACTION FROM MgO－B_2O_3－SiO_2 SLAGS

ＥＦＦＥＣＴＳＯＦＮＵＣＬＥＡＴＩＯＮＡＧＥＮＴＳＯＮＥＦＦＩＣＩＥＮＣＹＯＦＢＯＲＯＮＥＸＴＲＡＣＴＩＯＮＦＲＯＭＭｇＯ－Ｂ_２Ｏ_３－ＳｉＯ_２ＳＬＡＧＳ￥Ｚｈａｎｇ，Ｐｅｉｘｉｎ；Ｌｏｕ，Ｈａｉｌｉｎｇ；Ｓｕｉ，Ｚｈｉｔｏｎｇ（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎ?..     

含稀土元素的LS_I渗硼剂渗硼扩散激活能

将40钢试样在含稀土元素的LS_1渗硼剂中行进不同温度和时间的渗硼,然后用金相法测定层深,根据公式ρ~2=K_0te~(-Q/RT),对硼的激活能做了计算。经果表明,与未含稀土元素的LS_1渗硼剂相比,激活能降低了21％。     

硼矿石代替硼铁生产硼铸铁气缸套

根据冲天炉的冶金还原反应原理,在炉后加入廉价的硼矿石,代替昂贵的硼铁合金生产气缸套,取得显著的经济效益。     

碳化硼材料的性能、制备与应用

B4C具有高熔点、高硬度、低密度等优良性能,并具有良好的中子吸收能力和抗化学侵蚀能力,因而广泛应用于耐火材料、工程陶瓷、核工业、宇航等领域。本文对B4C的结构、性能、粉末制备方法、B4C陶瓷的烧结技术以及应用等方面作了综述。     

不同PCBN刀具车削硼铸铁的对比研究

使用不同的立方氮化硼刀具材料(PCBN)和刀具结构,在相同加工参数下,对硼铸铁进行切削加工试验,并对比其加工效果。结果表明:同粗粒度的PCBN刀具相比,细粒度的PCBN刀具加工所得的工件表面粗糙度较低,且刀具本身的耐磨性较高;在切削过程中,随着进给量的增大,工件表面粗糙度也增大;PCBN刀具的负倒棱宽度对加工硼铸铁的切削温度和后刀面磨损有较大影响,负倒棱宽度增加,切削温度和刀具磨损增加,而倒棱角度对刀具和切削过程影响有限。     

Effect of minor boron addition on mechanical properties of wrought TiAl alloy

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅγ ＴｉＡｌｂａｓｅｄｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃａｌｌｏｙｓｈａｖｅｒｅ ｃｅｎｔｌｙｒｅｃｅｉｖｅｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｐｏｔｅｎｔｉａｌａｓａｄｖａｎｃｅｄｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｕｃ ｔｕｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｓ.ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈａｓｂｅｅｎｆｏｕｎｄｔｏｈａｖｅａｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｅｆｆｅｃｔｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＴｉＡｌａｌｌｏｙｓ,ｗｈｉｌｅｄｕｐｌ…     

Investigation on Addition of Kaolinite on Sintering Behavior and Mechanical Properties of B4C

The objective of the present investigation was to study the effect of kaolinite addition on sintering behavior and mechanical properties of pressureless sintered B₄C ceramic. Different amounts of kaolinite, mainly 5 to 30 wt.%, were added to the base material. The in situ reaction of kaolinite with B₄C generates SiC and Al₂O₃, which aid the sintering process and permit pressureless sintering at temperatures between 2050 and 2150 °C. Addition of 30 wt.% kaolinite and sintering at 2150 °C resulted in improving the density of the samples to about 98.5% of the theoretical density. The composite samples exhibited very good mechanical properties (hardness, flexural strength, and fracture toughness). As wt.% Kaolinite increases, strength and toughness increase, and hardness first increases and then decreases.     

B对一种高Al+Ti镍基高温合金氧化行为的影响

采用真空感应炉制备不同B含量的U720Li合金铸锭并对其进行均匀化处理,研究了B对均匀化态U720Li合金1100℃恒温氧化行为的影响。结果表明,经高温均匀化处理后,不同B含量合金基体中的B均发生了严重损耗,表明在1100℃以上空气中热暴露时B会向氧化皮中迅速扩散;增加B含量降低了合金的氧化速率,减小了氧化膜附近基体中孔洞的体积分数及γ′分解区的厚度;高B和低B合金的氧化膜均分为3层:最外层主要由疏松的(Ni/Co)O、TiO_2和复杂尖晶石化合物构成,中间层主要为Cr_2O_3,最内层是不连续的Al_2O_3+TiO_2层。B提高均匀化态U720Li合金抗氧化性的主要原因是,增加B含量显著增加了Cr_2O_3层的厚度并改善其连续性,使其具有更强的保护性。