激光化学气相沉积(连载之一)

本讲座介绍了激光化学气相沉积的基本原理,较详细地讲述了制备金属薄膜、金刚石薄膜、类金刚石薄膜、氢化非晶硅薄膜、化合物半导体薄膜及绝缘体薄膜等所用的激光器、工艺参数以及薄膜的性能.     

激光化学气相沉积(连载之三)

本讲座介绍了激光化学气相沉积的基本原理,较详细地讲述了制备金属薄膜、金刚石薄膜、类金刚石薄膜、氢化非晶硅薄膜、化合物半导体薄膜及绝缘体薄膜等所用的激光器、工艺参数以及薄膜的性能.     

准分子激光预处理对硬质合金表面沉积金刚石薄膜结合强度的影响

研究了不同表面预处理条件下,硬质合金表面沉积金刚石薄膜的附着强度和破坏方式。结果表明,准分子激光预处理可以大幅度提高金刚石薄膜的附着强度,其作用机理是由于准分子激光辐照处理使硬质合金表面层的Ｃｏ选择性蒸发,避免了Ｃｏ对金刚石薄膜沉积的有害影响,以及由于高能激光束引起的表面改性（粗糙化）所产生的对金刚石薄膜的“锚链效应”。     

功能梯度类金刚石薄膜的脉冲激光制备

长期以来 ,高质量的纯类金刚石薄膜的成功制备一直受其巨大内部压应力的阻碍 ,因为这种压应力导致严重的附着问题。厚度大于 50 0nm的类金刚石薄膜中的压应力常使薄膜与基体剥离。作者采用功能梯度的设计概念 ,应用准分子脉冲激光沉积方法 ,成功制备了厚度超过 1 0 μm的高质量类金刚石薄膜。薄膜中的SP3碳原子含量超过 6 0 %。纳米硬度测试表明 ,薄膜的弹性模量高达 50 0GPa ,纳米硬度高达 6 0GPa ,薄膜与基体间附着良好。证明功能梯度的设计概念可以用于制备较厚的超硬类金刚石薄膜。     

用热丝法在激光预处理的硬质合金表面沉积金刚石薄膜的研究

研究了准分子激光对硬质合金（ＹＧ６）表面产生的选择性蒸发和表面改性作用（粗糙化），探索在硬质合金表面沉积金刚石薄膜的工艺参数，讨论了温度、气体流量及甲烷浓度对沉积金刚石薄膜的影响规律．     

功能梯度类金刚石薄膜的脉冲激光制备

长期以来,高质量的纯类金刚石薄膜的成功制备一直受其巨大内部压应力的阻碍,因为这种压力应力导致严重的附着问题。厚度大于５００ｎｍ的类金刚石薄膜中压应力常使薄膜与基体剥离。作者采用功能梯度的设计概念,应用准分子脉冲激光沉积方法,成功制备了厚度超过１．０μｍ的高质量类金刚石薄膜。薄膜中的ＳＰ＾３碳原子含量超过６０％。纳米硬度测试表明,薄膜的弹性模量高达５００ＧＰａ,纳米硬度高达６０ＧＰａ,薄膜与基体间附     

金刚石基微机电系统制备方法的研究进展

金刚石由于其独特的物理、化学和电学性质,以及以薄膜形式生长的可行性,是制造可靠、长寿命,微机电/纳米机电系统（MEMS/NEMS）材料的理想选择。近年来化学气相沉积金刚石薄膜生长的进展促进了金刚石在微机电系统的应用,实现了基于金刚石的MEMS和NEMS开发的新时代。但是由于其难以精确加工,目前仍未能大规模应用。本文对当前金刚石基MEMS的研究进展进行了阐述,主要探讨了当前主要应用的金刚石基MEMS系统的加工方法,并进行了进一步的展望。      

激光预处理硬质合金衬底沉积金刚石薄膜研究

研究了准分子激光辐照对ＷＣ－６ｗｔ％Ｃｏ（ＹＧ６）硬质合金工具衬底沉积金刚石膜的影响。证实准分子激光辐照可产生钴选择性蒸发和表面粗糙化；从而有效地降低表面钴含量，消除钴对金刚石膜沉积的有害影响。硬质合金ＹＧ６工具衬底沉积金刚石薄膜工艺参数范围较窄，采用阶段沉积法可以得到质量良好，附着力强的金刚石薄膜。     

脉冲激光沉积类金刚石薄膜涂层研究

利用ＹＡＧ脉冲激光器的３５５ｎｍ和５３２ｎｍ波长制备类金刚石薄膜，采用电极放电法来激发激光等离子体出射簇，发现可较好地提高薄膜的红外透过率；薄膜的红外吸收谱中没有Ｃ－Ｈ吸收带，具有较好的金刚石特性；薄膜可作为红外光学元件和有机小型机械的耐磨涂层。     

金刚石薄膜缺陷的激光拉曼光谱分析

本文分析了不同基板温度下在单晶硅衬底上沉积的金刚石薄膜的激光拉曼光谱特征。根据这些拉曼光谱的特点,讨论了金刚石膜中存在的几种缺陷,如内应力、SP~2态碳等。此外,对金刚石膜作光荧光分析表明,金刚石膜还存在点缺陷,如中性空缺,其零声子线(ZPL)位于1.677eV处。     

纳米金刚石薄膜研究进展

本文对纳米金刚石薄膜的研究现状和发展趋势进行了综合评述，从纳米金刚石薄膜的沉积原理和工艺以及纳米效应表征等方面分析了国内外最新研究成果，比较了常规和纳米金刚石薄膜不同沉积工艺和形核生长机理，对纳米金刚石薄膜的硬度、内应力、摩擦特性等机械性能也作了概述，在此基础上，提出在常规金刚石薄膜基础上沉积纳米金刚石薄膜组成复合涂层的新方法。     

碳化硅衬底沉积高取向金刚石薄膜

采用直流辉光放电等离子体设备在单晶碳化硅表面沉积高晶取向金刚石薄膜,研究了预处理方法、基片温度以及甲烷浓度(甲烷与氢气的体积比)对金刚石薄膜晶粒取向的影响。用SEM、Raman等测试方法对金刚石薄膜进行表征。结果表明:研磨处理可以提高金刚石形核密度,高的形核密度有利于金刚石薄膜的沉积;过高或过低的基片温度会使得金刚石薄膜表现出(111)面生长的趋势;高甲烷浓度和低甲烷浓度也会使得金刚石薄膜晶粒取向发生改变。最终采用850℃以及5%甲烷浓度这一沉积参数进行金刚石薄膜的沉积,制备出了取向度非常好的(100)面金刚石薄膜。     

SiC衬底金刚石薄膜的制备与性能表征

用热丝CVD法,以丙酮和氢气为碳源,在SiC衬底上沉积金刚石薄膜,提出了分步变参数沉积法制备超细晶粒金刚石复合薄膜的新工艺.结果表明,合理控制工艺条件的新工艺,对金刚石薄膜质量、形貌和粗糙度、薄膜与衬底间的附着力以及薄膜的摩擦系数有显著影响,金刚石薄膜的平均晶粒尺寸从3 μm减小到0.3 μm,拉曼特征峰显示超细晶粒金刚石薄膜特征,涂层附着力好,超细晶粒金刚石薄膜的表面粗糙度和摩擦系数值显著下降,对获取实用化的SiC在基体上沉积高附着强度、低粗糙度金刚石薄膜的新技术具有重要的意义.     

高取向低粗糙度金刚石薄膜生长的研究

目的研究热丝化学气相沉积(HFCVD)工艺对金刚石薄膜生长的影响,确定影响金刚石薄膜生长的因素。方法采用热丝CVD法,以丙酮为碳源,在不同晶面的Si衬底上沉积金刚石薄膜,通过金相显微镜、X射线衍射仪分析薄膜生长特性。结果不同沉积温度下生长的金刚石薄膜表面形貌差异很大。在高、低碳源浓度下分别获得了(400)和(111)晶面取向的金刚石薄膜。采用分步沉积法,改善了成膜的效率。结论气源浓度和生长温度是影响金刚石薄膜生长的重要因素,分步沉积法对于金刚石薄膜的生长有较大影响。     

化学气相沉积金刚石薄膜刀具膜/基附着性能研究现状

CVD金刚石薄膜涂层刀具被认为是能最早实现CVD金刚石工业化应用的领域之一.目前,限制CVD金刚石薄膜涂层刀具产品大规模产业化应用的主要原因,是金刚石薄膜与硬质合金基底之间粘附性能较差.如何提高膜/基粘附性能,确保CVD金刚石薄膜涂层刀具优异性能的发挥、涂层刀具的使用寿命和加工性能,已成为材料科学工作者迫切需要解决的问题.介绍了影响CVD金刚石薄膜硬质合金刀具膜/基附着性能的主要因素、改善金刚石薄膜与硬质合金基体之间附着力的途径以及表征膜/基附着力的测试方法等方面的研究成果,并对提高低压气相金刚石薄膜硬质合金刀具膜/基附着性能的研究现状进行了分析.     

硬质合金基体金刚石薄膜摩擦学性能研究的进展

硬质合金基体表面沉积金刚石薄膜可以提高其硬度和耐磨性,延长其使用寿命,有效保护和节约钨、钴等稀有金属。作为一种多晶膜,金刚石薄膜的摩擦系数直接影响了其在摩擦学领域的应用。对近年来硬质合金基体表面CVD金刚石薄膜的摩擦磨损性能的研究状况进行了阐述,分析了CVD金刚石薄膜在摩擦实验过程中的摩擦磨损机制,并对金刚石薄膜在摩擦学领域中的应用研究进行了展望。     

加工氧化锆陶瓷的金刚石涂层刀具的制备及切削试验研究

使用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在硬质合金片以及球头铣刀表面沉积了微米金刚石薄膜(MCD),纳米金刚石薄膜(NCD)以及微米纳米复合金刚石薄膜(MNCD),通过扫描电子显微镜和拉曼光谱对其进行表征,结果呈现出典型的金刚石薄膜的性质,沉积质量高。金刚石薄膜与氧化锆陶瓷的摩擦磨损实验表明:金刚石薄膜能有效地降低对磨时的摩擦系数以及磨损率。使用三种金刚石薄膜涂层铣刀对氧化锆陶瓷进行铣削加工试验,结果显示:金刚石涂层刀具磨损率大幅度降低,刀具寿命显著增强。     

不同高浓度气体对金刚石薄膜制备的影响

采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,分别制备了CH4/H2体系、CH4/H2/N2体系以及CH4/H2/Ar体系金刚石薄膜。主要采用了扫描电子显微镜(SEM)、激光拉曼光谱(Raman)和X射线衍射光谱(XRD)等方法对不同体系中制备的金刚石薄膜的晶粒尺寸及其品质进行了分析,研究了不同高浓度气体对金刚石薄膜的影响。结果显示:利用高浓度的甲烷可以在很大程度上细化晶粒,制备出纳米晶金刚石薄膜,但是薄膜的非晶相较多,品质下降;加入70%N2,薄膜中的金刚石晶粒生长速度较慢,但可制备出均匀的纳米晶金刚石薄膜;70%的Ar气氛中,金刚石晶粒生长较快,制得的薄膜中的金刚石晶粒是微米级别的。     

以Cr/CrSiN膜为过渡层在高钴硬质合金表面沉积金刚石薄膜

为了解决在高钴硬质合金表面难以生长高结合力金刚石薄膜的问题,采用Cr/CrSiN膜为过渡层,用热丝化学气相沉积法在硬质合金上沉积纳米金刚石薄膜（NCD）、亚微晶金刚石薄膜（SMCD）和微晶金刚石薄膜（MCD）,并对其结合力进行研究。结果表明：采用Cr/CrSiN过渡层可在高钴硬质合金表面沉积出结合力优异的金刚石薄膜,NCD的结合力最优,SMCD的结合力次之,MCD的结合力最差;当金刚石薄膜晶粒变大时,因金刚石薄膜韧性变差且过渡层碳化严重,金刚石薄膜的结合力变弱。     

脉冲真空电弧离子镀沉积速率的研究

薄膜沉积速率是影响薄膜性能的重要参数,研究它对于沉积优良的类金刚石薄膜具有重要的作用.针对脉冲真空电弧离子镀的具体工艺参数,研究了各种工艺参数对类金刚石薄膜沉积速率的影响,找出了影响类金刚石薄膜沉积速率的主要参数,得到了各种工艺参数下类金刚石薄膜沉积速率的曲线.