金刚石膜技术研究开发进展——专利文献分析

金刚石膜具有特别优异的性能,在高技术领域有着极为广泛的应用。本文采集1985年到2008年6月世界金刚石膜技术专利文献,并对其发展脉络和竞争格局进行定量和定性分析,揭示出国际上金刚石膜技术已处于较成熟阶段,工具级、热沉级金刚石膜产品已进入实用阶段,光学级和器件级金刚石膜技术尚未成熟;美国、日本技术实力占优势;德国、美国、日本市场被看好;不同应用领域竞争态势差异很大;通过引证分析得出了相关领域的核心的基础专利。     

低压电化学合成类金刚石薄膜研究

采用液相电化学沉积方法,以乙醇为碳源,并加入含有KCl的去离子水溶液,在较低电压下（60V以下）,在铜基底上沉积出类金刚石（DLC）薄膜.用SEM表征薄膜表面形貌,用Raman光谱表征薄膜成份结构.结盟表明,少量KCI的加入,能够大幅降低沉积电压并提高DLC的沉积速率;沉积出的类金刚石膜均为连续,有较低的表面粗糙度;SP3碳键含量较高（约为30％）.     

拉伸模具内孔CVD金刚石薄膜抛光工艺研究

化学气相沉积(CVD)金刚石一般无法直接应用,需要对其进行抛光处理。在熟悉平面厚膜抛光的机理基础上,采用自制抛光的设备,对拉伸模具内孔CVD金刚石薄膜进行机械抛光工艺的研究,借助表面粗糙度仪、扫描电子显微镜(SEM)对抛光前后及抛光过程中金刚石的表面形貌进行了观察,并对抛光过程进行了分析,研究表明:采用先粗抛光后半精抛光的工艺较为理想。     

甲烷浓度对等离子喷射金刚石厚膜生长稳定性的影响

采用高功率直流电弧等离子体CVD工艺制备了不同厚度的无裂纹自支撑金刚石厚膜．实验中观察到在金刚石厚膜生长过程中出现了形貌不稳定性,其程度随甲烷浓度的不同而变化．从理论和实验两个方面对这种不稳定性进行了讨论,认为直流电弧等离子体的高温造成碳源高饱和度是生长不稳定性的根本原因．实验结果表明,在沉积金刚石厚膜时,为了稳定地获得高质量的厚膜,甲烷浓度不宜过高．     

直流电弧等离子体喷射法高速制备高质量纳米金刚石膜研究

利用直流电弧等离子体喷射法沉积装置在底径Ф65mm高5mm的Mo球面衬底上成功制备出纳米金刚石薄膜,文章研究了在稳定电弧状态下碳氢比对金刚石膜形貌的影响。通过扫描电子显微镜、原子力显微镜及Raman光谱对样品的晶粒尺寸及质量进行了表征。研究结果表明：在稳定电弧状态下,通过提高碳氢比可以在Mo球面衬底上的表面高速沉积出高质量的纳米金刚石薄膜,晶粒尺寸大约为4-80nm,平均粒径27．4nm。     

直流电弧等离子体喷射法高速制备高质量纳米金刚石膜研究

利用直流电弧等离子体喷射法沉积装置在底径Ф65mm高5mm的Mo球面衬底上成功制备出纳米金刚石薄膜,文章研究了在稳定电弧状态下碳氢比对金刚石膜形貌的影响.通过扫描电子显微镜、原子力显微镜及Raman光谱对样品的晶粒尺寸及质量进行了表征. 研究结果表明: 在稳定电弧状态下,通过提高碳氢比可以在Mo球面衬底上的表面高速沉积出高质量的纳米金刚石薄膜, 晶粒尺寸大约为4～80nm,平均粒径27.4nm.     

一种合成金刚石膜的独特方法—燃烧焰法合成金刚石膜述评

燃烧焰法与其他合成金刚石膜的ＣＶＤ法相比，具有设备简单、投资少、膜质量高、生长速率高的特点。本文对燃烧焰法的成膜机理、膜均匀性、大面积成膜、改善膜的质量等方面国内外研究现状进行了述评，最后预测了燃烧焰法可能的发展方向。     

直流等离子体喷射法制备氮化碳涂层的研究

氮化碳因预言具有超金刚石硬度、高热稳定性及优异的摩擦磨损性能,在刀具涂层的应用领域具有巨大的潜力,引起了世界上科研工作者的广泛关注。本文以CF4+N2+H2+Ar为反应气体,通过直流等离子体喷射法(DC Plasma Jet CVD),在Si[100]基底上以金刚石薄膜为过渡层,成功制备了氮化碳涂层。利用扫描隧道显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱(Raman)等现代理化测试手段,对所制备涂层的表面形貌、成分结构进行了表征和分析。研究结果表明:所制备的涂层中金刚石过渡层表面生长了线度约300-600nm的C3N4晶粒,为亚微米级别,晶形较为清晰,呈现不规整的柱状,样品中主要含有α-C3N4与β-C3N4,涂层中N的含量为9.8%。     

大面积EACVD金刚石沉积设备的研究

详细介绍了EACVD法沉积大面积金刚石膜的设备的原理和设计,设备包括机械系统和电气系统。设备的运行情况表明,该设备可以用于沉积高质量的大面积金刚石膜,沉积的金刚石厚膜直径达Φ200mm,涂层面积达(330×330)mm2,膜沉积速率为(4～20)μm/h。