MPCVD中双基片台结构对单晶金刚石生长的影响

在波导耦合的微波等离子体化学气相沉积制备金刚石的装置中引入双基片台结构,用光谱仪测量等离子体的发射光谱,用Raman光谱仪和SEM分析生长的单晶金刚石的Raman位移和表面形貌,对比研究双基片台结构对等离子体发射光谱和单晶金刚石生长的影响。研究表明:双基片台结构可以提高等离子体的功率密度。在相同的沉积参数下,双基片台结构有利于提高等离子体发射光谱的强度,从而显著提高单晶金刚石的生长速率,最快可达到24 μm/h。生长的单晶金刚石具有金刚石Raman特征峰的偏移度更小,Raman特征峰的半高宽更窄,非金刚石相含量更少的特点。      

ECR等离子体刻蚀增强机械抛光CVD金刚石

采用电子回旋共振(ECR)等离子体刻蚀与机械抛光相结合的方法抛光化学气相沉积(CVD)金刚石,运用扫描电镜、Raman光谱观察、分析了刻蚀与抛光后金刚石的表面形貌和质量变化,并与单纯的机械抛光相比较,研究了等离子体刻蚀对后续机械抛光的影响,结果发现:金刚石经ECR等离子体刻蚀后非晶碳含量有一定程度降低,刻蚀过程在金刚石晶面形成的疏松表面有利于机械抛光,金刚石表面平均粗糙度更加快速降低。对比实验表明等离子体刻蚀对机械抛光前期的抛光效率的增强效果更为明显,在ECR等离子体刻蚀后的金刚石样品经10min机械抛光后粗糙度从7.284下降到1.054μm,而直接机械抛光30min时金刚石的表面粗糙度为1.133μm,在机械抛光的初始阶段,等离子体刻蚀后的机械抛光效率是单纯机械抛光效率的3倍。最终,经过三次重复刻蚀后机械抛光,金刚石表面粗糙度降为0.045μm。     

激光切割CVD金刚石膜的工艺研究

利用Nd:YAG型金刚石精密激光切割机对表面经机械抛光的CVD金刚石膜进行切割,研究了激光焦点位置、重复频率、充电电压以及切割速率对切割面质量的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)、TR200型粗糙度仪和XJP-3C型金相显微镜对切割结果进行了表征。研究表明:将激光焦点置于金刚石膜表面进行切割时,切割面锥度最小;切割面的粗糙度随着激光切割速率、重复频率的增加而减小;充电电压越高,切缝越宽;激光重复频率在80～100 Hz范围内,其变化对切缝宽度影响较小;切割2.7 mm厚的金刚石厚膜时,选取充电电压850 V,重复频率90 Hz,切割速率10 mm/min,能够达到高效率高质量的理想切割效果。     

脉冲电弧放电电离有机溶液制备碳膜的研究

利用脉冲电弧放电电离甲醇、乙醇、丙酮等有机溶液在常温、常压下制备了含金刚石成分的碳膜.用扫描电子显微镜(SEM),激光Raman光谱和傅里叶红外光谱(FTIR)研究了薄膜的形貌和质量.结果表明:在相同的放电条件下甲醇比乙醇、丙酮等有机溶液等更有利于金刚石的合成;而提高放电电压和降低甲醇浓度有助于提高薄膜中金刚石成分的含量.     

微波ECR氧等离子体参数测量

利用双探针对微波ECR氧离子体参数进行了诊断研究,测量了等离子体的双探针伏安曲线并计算出电子温度和离子密度,分析了气压、微波功率、氧气流量等参数对等离子体参数的影响．结果表明：a．随着气压的升高,等离子体密度先增大后减小,电子温度逐渐减小．b．等离子密度随微波功率的增加先增加后达到饱和,电子温度受微波功率影响很小．c．随着氧气流量的增加,等离子体密度和电子温度都减小．     

玻璃池窑的数值模拟

玻璃液在池窑内的流动状况与温度分布对玻璃生产起着决定性的作用。通过控制液流状况,可确保玻璃熔制的各个阶段(如配合料的熔化、玻璃液的澄清和降温)都能按正确的时序,在相应的窑池区域内进行。玻璃液流还承担着对配合料覆盖区域的热耗进行补偿的作     

MPCVD法AlN基体上金刚石薄膜的制备

以丙酮和氢气作气源,采用微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）在AlN表面制备金刚石薄膜,并通过拉曼光谱（Raman）,扫描电子显微镜（SEM）对沉积得到的金刚石薄膜进行表征.研究表明：直接在AlN表面沉积因金刚石的形核密度很低而很难得到连续的金刚石薄膜.利用金刚石微粉研磨AlN表面有利于金刚石形核密度的提高,Raman分析和电镜观察发现：所得的金刚石薄膜存在杂质和缺陷,没有明显的刻面特征,而且是由粒径较大的球状颗粒堆积而成.     

Microwave CVD Thick Diamond Film Synthesis Using CH4/H2/H2O Gas Mixtures

Thick diamond films with a thickness of up to 1.2 mm and a area of 20 cm^2 have been grown in a homemade 5 kW microwave plasma chemical vapor deposition （MPCVD） reactor using CH4/H2/H2O gas mixtures. The growth rate, radial profiles of the film thickness, diamond morphology and quality were evaluated with a range of parameters such as the substrate temperature of 700℃ to 1100℃, the fed gas composition CH4/H2 = 3.0%, H2O/H2 = 0.0%,-2.4%. They were characterized by scanning electron microscopy and Raman spectroscopy. Translucent diamond wafers have been produced without any sign of non-diamond carbon phases, Raman peak as narrow as 4.1 cm^-1. An interesting type of diamond growth instability under certain deposition conditions was observed in a form of accelerated growth of selected diamond crystallites of a very big lateral size, about 1 mm, and of a better structure compared to the rest of the film.     

氮化碳晶体的研究进展

介绍了氮化碳晶体的合成与表征研究进展，分析了氮化碳晶体合成中存在的主要困难。分析表明：现有的研究结果还没有给出氮化碳晶体合成的确信证据。高温高压法的主要困难在于反应前驱体的选择与制备以及在高压过程中对热力学参数进行有效地控制；等离子体化学气相沉积中，基体原子，主要是硅原子对氮化碳晶体的合成有很大的影响，但目前缺少这方面的系统研究。反应溅射合成时需要解决的困难是在保持较低基片温度的同时如何提高反应气氛中的N原子含量，寻求高比例的sp^3c-N单键的合成条件。电化学方法利用了前驱体中的碳氮单键，能够有效地降低反应能垒和沉积温度，需要解决的问题是如何促进合成产物的晶化和减少副产物。综合运用多种合成技术如在较低的基片温度下，在氮等离子体中通过溅射含有碳氮单键的有机前驱体而引入大量的碳氮单键，控制硅原子在氮化碳晶体生长中的影响程度将是今后氮化碳晶体合成研究的有效途径。     

氮化碳晶体的合成研究进展

新型超硬材料β-C3N4自从理论预言其硬度有可能超过金刚石以及优异的性能以后成为各国科学家研究的热点.目前在理论计算和实验合成方面都已取得了一定的进展.本文介绍了氮化碳薄膜的合成方法、表征手段及薄膜质量,分析了氮化碳晶体制备中存在的一些困难,并对今后的研究重点作了展望.