微波等离子体化学气相沉积技术制备金刚石薄膜的研究

介绍了微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）制备金刚石薄膜的研究情况，重点论述了该法的制备工艺对金刚石薄膜质量的影响及其制备金刚石薄膜的应用前景。     

形核工艺对金刚石膜形貌和电阻率的影响

金刚石薄膜电阻率的高低是薄膜绝缘性能优劣的直观反映,也是影响辐射剂量计器件性能的重要因素.针对目前形核工艺与电阻率的关系还不十分清楚的问题.本文研究了微波等离子体形核阶段工艺参数如基片位置、微波功率、甲烷浓度的变化对金刚石薄膜的表面形貌和电阻率的影响.结果表明微波等离子体形核工艺参数对金刚石薄膜的电阻率和表面形貌有显著影响.获得的最佳成核工艺条件:基体温度960℃、甲烷浓度0.72%、压力5.3 kPa、微波功率1300 W.在此工艺条件下制得的金刚石薄膜的电阻率值达到1011 Ω·cm数量级.     

甲烷浓度对金刚石薄膜质量的影响

纳米金刚石薄膜具有优异的性能,已在多个领域获得广泛应用.但微波等离子体化学气相沉积制备的金刚石薄膜质量却严重受沉积工艺的影响,为了深入了解沉积工艺对制备的金刚石薄膜质量的影响,本文详细研究了甲烷浓度对微波等离子体化学气相沉积( MPCVD)金刚石薄膜质量的影响,利用扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱以及原子力显微镜对其进行...     

氮气对MPCVD法金刚石薄膜性能的影响

在CH4和H2的混合气体中，加入N2，并不断改变其含量，用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）设备制备了金刚石薄膜。利用扫描电镜观察薄膜的表面形貌，用X-ray衍射方法进行物相鉴定，用Raman光谱分析薄膜的纯度。结果表明：氮气含量不同，薄膜的沉积情况也不同，由于氮气含量的变化，薄膜沉积过程中形成一种纳米聚晶金刚石薄膜，本文从氮离子轰击和晶粒生长的角度分析了氮的添加对所制备的金刚石薄膜性能的影响。     

预处理工艺对硬质合金与金刚石膜间粘结力的影响

在两种经不同预处理的硬质合金YG8基底上，采用微波等离子体化学气相沉积法，在微波功率2kW，压强4.0kPa和6.5kPa，CH4和H2流量分别为1.6cm/s和100.0cm/s的条件下生长金刚石薄膜。利用X射线衍射检测了金刚石薄膜是否存在，用拉曼光谱分析了薄膜的质量，用金相显微镜观察了薄膜的洛氏硬度压痕，标定并比较了不同预处理工艺膜与基底的结合力。实验结果表明，不同的预处理方法对于粘结力的影响不大，最主要的因素是钴含量的多少。     

基片位置对MWPCVD制备金刚石薄膜的影响

在石英钟罩式微波等离子体化学气相沉积实验装置中研究了基片位置对金刚石薄膜沉积质量的影响。扫描电子显微镜显微形貌观察和激光喇曼谱分析表明，对微波等离子体化学气相沉积制备金刚石薄膜而言，基片位置处于近等离子体球下游区域将有利于改善金刚石薄膜沉积质量。     

微波等离子体合成类金刚石（DLC）膜的研究

本文对用微波等离子体化学气相沉积方法，以甲烷和氢气的混合气体为原材，在硅或石英玻璃基片上合成类金刚石薄膜进行了研究，并对微波放电合成类金刚石膜的条件进行了考察和探讨。     

掺硼对超纳米金刚石薄膜的影响

采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术,利用氩气、甲烷、二氧化碳混合气体,制备出平均晶粒尺寸在7.480 nm左右,表面粗糙度在15.72 nm左右的高质量的超纳米金刚石薄膜;在此工艺基础上以硼烷作为掺杂气体,合成掺硼的金刚石薄膜.表征结果显示在一定的浓度范围内随着硼烷气体的通入,金刚石薄膜的晶粒尺寸及表面粗糙度增大、结晶性变好,不再具有超纳米金刚石膜的显微结构和表面形态;同时膜材的物相组成也发生改变,金刚石组份逐渐增多,并且膜层内出现了更明显的应力以及更好的导电性能.     

纳米金刚石薄膜的制备特点及特性

纳米金刚石薄膜具有金刚石薄膜和纳米材料的双重优异特性，而在制备工艺上又与金刚石薄膜有所不同，通过与金刚石作比较，综述了纳米金刚石薄膜的制备特点，表征方法；并列举了其在场发射、耐磨减摩等领域的应用和其独特性能。     

化学气相沉积法制备超纳米金刚石薄膜

采用微波等离子体化学气相沉积法,利用CH4、SiO2和Ar的混合气体在单晶硅片基底上制备出高质量的超纳米金刚石薄膜.表征结果显示,制备的薄膜致密而均匀,晶粒平均尺寸约7.47nm,表面粗糙度约15.72nm,并且其金刚石相的物相纯度相对较高,是质量优异的超纳米金刚石薄膜材料.     

微波等离子体低温制备金刚石薄膜

用微波等离子体法在低于６００℃的条件下合成了金刚石薄膜，分别用Ｒａｍａｎ光谱、ＸＲＤ、ＸＰＳ，红外光谱对薄膜进行了表征；讨论了工艺条件同薄膜结构，特别是表面形貌的关系，指出低温有利于（１００）面的形成。     

类金刚石薄膜的气相沉积新型工艺发展

类金刚石薄膜有着与金刚石薄膜相近的优异性能,且其制备条件相对而言比较温和,因此其制备工艺的发展一直得到广大研究者的关注。在各类型制备工艺中,低温气相沉积法由于其制备条件容易实现,生产设备可大规模生产化而得到了广泛的应用。简述了传统制备类金刚石薄膜的低温工艺,重点介绍了现阶段微波电子回旋等离子体沉积和真空磁过滤弧沉积等新型工艺发展现状。     

浅论气体压强对金刚石薄膜质量的影响

以甲烷、氢气做为气源,利用微波等离子气相沉积的方法在硅片上沉积金刚石薄膜。研究了不同压强对金刚石薄膜质量的影响。结果表明当气氛压强为9KPa时可获得高质量的金刚石薄膜。     

新型微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜装置

微波等离子体化学气相沉积（ＭＰＣＶＤ）是制备金刚石薄膜的一种重要方法。为了获得金刚石薄膜的高速率大面积沉积，在国内首次研制成功了５ｋＷ带有石英真空窗的天线耦合水冷却不锈钢反应室式ＭＰＣＶＤ装置。初步用该装置成功在硅基片上沉积得到了金刚石薄膜。     

微波等离子体刻蚀处理对金刚石薄膜涂层刀具附着力和切削性能的影响

用HFCVD法在硬质合金（YG6）刀具衬底上沉积金刚石薄膜,用氢微波等离子体刻蚀的方法对衬底进行表面预处理,研究了该预处理技术对WC硬质合金衬底表面成分的影响,进一步探讨了所沉积金刚石薄膜的表面形貌和附着力,并通过难加工材料实际切削试验。研究了所制备的金刚石薄膜涂层刀具的切削性能。试验结果表明,Ar-H2微波等离子体刻蚀脱碳处理是提高金刚石薄膜附着力和改善涂层刀具切削性能的有效预处理方法。     

微波等离子体化学气相沉积方法制备纳米金刚石薄膜

为了制备出大面积均匀连续的纳米金刚石薄膜,并探索温度、气氛等条件对最终生长出的纳米金刚石薄膜样品的影响,使用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法,改变CH_4、H_2、Ar气体比例以及衬底温度,在不同生长条件下制备了5组金刚石薄膜样品。5组样品分别使用ESEM和拉曼光谱进行成膜质量、形貌、结构以及组分的表征,分析了不同薄膜的成因和工艺参数的影响,并提出了进一步优化的方向。     

用发射天线式微波等离子体CVD装置沉积大面积金刚石薄膜

在国内首次研制成功了高气压发射天线式微波等离子体辅助化学气相沉积金刚石薄膜装置，用该装置成功地在３英寸的单晶硅衬底上沉积了Φ７０ｍｍ的金刚石薄膜。这一成果填补了国内空白，对我国金刚石薄膜研究领域的设备更新换代和开发应用具有重要意义。     

氧化铝基体表面预处理对金刚石薄膜生长的影响

采用微波等离子体化学气相沉积方法,在经不同预处理的氧化铝衬底上沉积金刚石薄膜.用X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪、扫描电镜(SEM)对所得薄膜的成分、物相纯度和表面形貌进行表征,比较不同的预处理方式对金刚石薄膜生长的影响.结果表明,基体表面经过熔融碱腐蚀后形成薄膜的膜基结合良好且膜材质量最佳,但表面平整度较低;而基体只经金刚石微粉乙醇悬浊液超声处理则在沉积时金刚石容易成膜,且结构要更为致密;在经过酸腐蚀的基体上沉积金刚石薄膜时,容易在薄膜与基体之间先形成过渡层,而后才进行金刚石薄膜的沉积.所得结果表明熔融碱腐蚀处理是获得电学应用氧化铝基金刚石薄膜复合材料的最适宜的基体表面预处理.     

微波功率对掺氮纳米金刚石薄膜组成、结构及性能的影响

以CH4和CO2作生长金刚石薄膜的反应气体,以Ar作载气将三聚氰胺甲醇饱和溶液带入沉积室内作氮掺杂源,用微波等离子体化学气相沉积法在单晶硅衬底上制备出掺氮纳米金刚石薄膜。通过拉曼光谱、原子力显微镜、霍尔效应研究了掺氮纳米金刚石薄膜的组成、结构和导电性能,重点研究了微波输入功率对薄膜特性的影响。结果表明,制备的掺氮纳米金刚石薄膜具有良好的电子导电性,且随着激发等离子体微波功率的增大,其晶粒尺寸、晶界宽度、表面粗糙度和电导率增大,在最佳微波功率条件下制备出电子电导率高、材料质量好的纳米金刚石薄膜。     

WC—Co硬质合金基体上金刚石薄膜的附着机理研究

金刚石涂层在硬质合金(WC-Co)基体上的附着力,是影响金刚石涂层刀具切削性能和使用寿命的关键因素.采用微波等离子体化学气相沉积(CVD)法在经酸浸蚀脱Co的硬质合金基体上生长金刚石薄膜.通过对金刚石膜/基界面的微观形貌和成分分析,初步认识了金刚石薄膜的附着机理:机械锁合作用对金刚石膜/基附着力有较大贡献;界面热应力和弱中间相的存在是导致金刚石膜自发剥离的主要原因.