硬质合金激光改性协同仿生微织构对硼掺杂金刚石涂层性能的影响

目的 研制应用于超精密加工领域的高性能金刚石涂层,探究硬质合金基体表面激光微织构对硼掺杂金刚石(BDD)涂层沉积质量的影响,分析不同类型的仿生微织构对基–膜结合强度、工具切削性能的改善效果及原因。方法 在硬质合金表面使用激光脉冲制备不同类型的仿生微织构,并通过热丝化学气相沉积(HFCVD)法在刀具表面沉积BDD涂层。采用数显洛氏硬度计(HRS-150)、超景深三维显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、白光干涉表面轮廓仪、拉曼光谱(Raman)对样品进行表征。通过压痕试验及铣削试验研究涂层的附着强度和刀具的切削性能。结果 激光微织构边缘发生表面硬化。激光微织构区域沉积BDD涂层后,基体表面缺陷显著降低,织构内部金刚石晶粒更密集,沉积质量提升,三角织构(TT)边缘的金刚石颗粒堆积坡度最缓,不同类型的织构化BDD涂层的粗糙度、金刚石纯度、切削性能及附着强度均不同,涂层附着力与表面硬度呈正相关。硼掺杂三角织构(BDTTD)涂层刀具具有最佳的切削性能。结论 织构边缘和内部具有更高的金刚石二次成核率和沉积质量。织构的存在可以提升BDD涂层的附着强度和刀具性能,并且织构边缘的涂层附着力最强,这些得益于激光烧蚀及仿生微织构对硬质合金表面的硬化及对BDD涂层内在缺陷的修复。     

CVD金刚石薄膜涂层整体式刀具的制备与应用

化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)金刚石薄膜具有硬度高、摩擦系数低、耐磨性强以及表面化学性能稳定等优异的机械及摩擦学性能,这使其在硬质合金工模具领域具有广阔的应用前景.本文采用热丝化学气相沉积法(hot filament chemical vapor deposition,HFC...     

热丝化学气相沉积法制备钛基 BDD 电极及苯酚降解性能研究

目的研究硼掺杂对改善金刚石膜的电阻率的影响,制备掺硼金刚石膜。方法采用热丝化学气相沉积系统,以CH4,H2,(CH3O)3B混合气体为反应气,在钛片衬底上沉积制备掺硼金刚石膜电极。对不同生长阶段沉积出的电极进行扫描电镜、EDX光电子能谱、激光Raman光谱、X射线衍射、电化学性能表征及废水降解应用研究。结果制备出的掺硼金刚石膜呈现出均匀的(111)晶面,Raman光谱图中金刚石特征峰与硼原子特征峰峰型显著,具有较低的背景电流和更宽的电位窗口(3.5 V),对苯酚废水COD降解效果显著。结论有机污染物的吸附量与电极表面的粗糙度正相关,实验室制备的BDD/Ti电极表面粗糙度小,不利于析氢和析氧等副反应的发生,能降低直接电化学氧化作用,从而得到更宽的电势窗口。     

HFCVD法合成金刚石的初期生长过程

用XL30FEG扫描电镜对热丝化学气相沉积 (HFCVD)法合成的金刚石颗粒的初期生长过程进行了研究。结果表明 ,金刚石在 p -Si(10 0 )基片上的初始形核密度很高 ,可达 10 10 /cm2 ;在随后的颗粒长大过程中 ,颗粒快速长大 ,颗粒密度急剧减少 ;颗粒的长大速率随其尺寸的增大而减小 ,最后趋于一稳定值     

硼掺杂对金刚石薄膜生长特性的影响

采用HFCVD方法制备了掺硼金刚石薄膜,通过扫描电子显微镜和X射线衍射光谱对样品的表面形貌及结构进行了分析.结果表明,随着硼含量的增加,薄膜中晶粒的取向由(100)变为(111),然后趋向于无序化.硼的掺入同样影响到孪晶晶粒的形态及生长因子α,使得α变小.通过对样品的Raman光谱分析,得出在适当的硼掺杂浓度下,孪晶的出现使金刚石薄膜中的应力得到松弛,从而中心声子线Raman位移红移较小.     

热丝CVD生长SiCN薄膜的研究

在HFCVD系统中采用SiH₄/CH₄/H₂/N₂混合气体成功的制备了SiCN薄膜.SEM照片显示制备的SiCN薄膜由棒状结构构成,而在HRTEM下发现这些棒状结构是由生长在无定型SiCN基体当中的纳米晶粒组成的.进一步的SAED和XRD分析说明SiCN纳米晶粒具有类似于α-Si₃N₄的结构.XPS和FTIR分析表明薄膜中含有Si、C、N和O几种元素以及C=N、Si-N和C-N等共价键,但是并没有观察到C-Si的存在.由实验得出结论,SiCN晶体的生长包括两个步骤:α-Si₃N₄团簇的生长和C取代其中Si的过程.     

HFCVD and CSVT techniques working together to produce nanostructured tungsten oxide

Hot Filament Chemical Vapour Deposition (HFCVD) was used to deposit tungsten oxide clusters on a graphite surface using a tungsten filament as source. These clusters were subsequently transported onto quartz and Si substrates where they transformed into WO_3 − X nanowires. The transport of tungsten species from source to substrate was made through the Close Spaced Vapour Transport (CSVT) technique. The synthesized nanostructures were characterized by means of SEM, EDS, XRD techniques as well as by Raman spectroscopy. The results show that the nanowires have a monoclinic structure, a diameter about 100 nm and they were extended many tenths of micrometers.     

Simulations of Temperature Field in HFCVD Diamond Films over Large Area

A three-dimensional model was developed to investigate the influence of various hot filaments parameters on substrate temperature fields that significantly affect the nucleation and growth of diamond films over large area by hot-filament chemical vapordeposition (HFCVD). Numerical simulated results indicated that substrate temperature varies as a function of hot filamentsnumber, radius, temperature, emissivity, the distance between filaments, and the distance between substrate and filamentsarrangement plane. When these filaments parameters were maintained at the optimal values, the homogeneous substrate temperature region of 76 mm×76 mm with the temperature fluctuation no more than 5% could be obtained by a 80 mm×80 mmhot filaments arrangement plane. Furthermore, the homogeneous region could be enlarged to 100 mm×100 mm under thecondition of supplementary hot filaments with appropriate parameters. All of these calculations provided the basis for speciallyoptimizing the hot filaments parameters to dep     

基于金刚石薄膜的微间隙室制备

采用金刚石薄膜作为阴-阳极间绝缘介质层是一种新型的微间隙室(MGC)结构。该文详细介绍和讨论了采用常规的微细加工工艺制备基于金刚石薄膜介质层的MGC的制备技术,其典型结构为阳极微条宽20μm,微条间隔180μm,器件探测区面积为38 mm×34 mm。采用热丝CVD法制备的金刚石薄膜作为阴-阳极间绝缘介质层,厚7~8μm,具有(100)晶面结构。金刚石的刻蚀采用反应离子刻蚀,Cr作掩膜,O2和SF6为刻蚀气体,刻蚀速率为79 nm/min,与Cr的刻蚀比约为20:1。实验结果表明,采用的微加工结合自套准工艺可很好地解决金刚石薄膜的制备、图形化及金属阳极电极与金刚石薄膜的相互套准等金刚石薄膜的可加工性及兼容性问题,并制备出采用金刚石薄膜作为电极间绝缘介质层的新型MGC结构。     

HFCVD法制备SiC材料及室温光致发光

利用热丝化学气相沉积法(HFCVD)以CH4和SiH4作为反应气体在Si衬底上制备了SiC薄膜。用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外吸收谱(FTIR)等手段对样品进行了结构和组分分析，分析结果表明已经在Si衬底上制备了SiC薄膜。对所制备的SiC薄膜进行了光致发光测试，在室温下观察到了薄膜峰值位于417nm和436nm的较强的可见光发射，认为这两个相近的蓝光发射起源可能是光激发载流子从SiC晶粒核心激发．然后转移到SiC晶粒表面发光中心上的辐射复合。