低浓度氮气对MPCVD法制备金刚石膜的影响

利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,在CH4/H2的混合反应气源中加入N2进行了金刚石膜的沉积实验,详细研究了N2浓度对金刚石膜生长的影响规律。使用扫描电子显微镜、激光拉曼光谱仪和X射线衍射仪等设备,表征了金刚石薄膜的表面形貌、相组成及晶面取向。实验结果表明:随着N2体积分数的增加(由0%增加到6%),薄膜中的非金刚石相含量逐渐增大,金刚石晶粒尺寸逐渐减小,晶面取向也由较大的晶面(111)转变成较小的晶面(100);当N2体积分数为4%时,沉积的金刚石膜表面为"菜花"状结构;低体积分数(2%)的N2有利于获得高度取向(100)的金刚石膜。     

氮气对DC-PCVD法制备金刚石薄膜影响的研究

采用直流热阴极等离子体化学气相沉积方法,用甲烷、氢气、氮气的混合气体在Mo基底上成功制备了金刚石薄膜.分别采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)对不同流量氮气氛下生长金刚石薄膜的形貌、取向、质量进行了表征.结果表明:适量氮气的加入,不仅可以促进金刚石薄膜的生长速率,还可以促进金刚...     

微波功率对(100)晶面取向金刚石薄膜制备的影响

以H2和CH4的混合气体为气源,使用实验室自制10 kW新型装置,采用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)在Si(100)基体上沉积金刚石薄膜,然后采用扫描电镜(SEM)、Raman光谱以及XRD光谱,以得到表面形貌、样品质量和晶面取向等信息,由此获得微波功率对金刚石薄膜取向的影响。结果表明,微波功率对金刚石膜的质量、表面形貌和晶面取向都有明显地影响,随着微波功率升高,金刚石薄膜的形貌变得规则,薄膜中Isp3/Isp2由1.52提高到6.58,其沉积晶面的I(100)/I(111)由0.38提高到3.93。当微波功率为4 900 W时,所得沉积样品晶面以(100)为主,形貌规则,纯度很高。     

低功率MPCVD制备金刚石薄膜

通过微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,以CH4/H2为气源,合成高质量金刚石薄膜,在150 W低微波功率下,从衬底预处理方法、沉积气压、流量比等方面对制备高质量金刚石薄膜的工艺参数进行研究.结果表明:高流量比不利于金刚石颗粒的粒径控制,二次形核的存在可以获得近纳米级颗粒尺寸的金刚石薄膜;较大的沉积气压有利于制备...     

微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜的进展

评述了用微波等离子体化学气相沉积法制备高质量人造金刚石薄膜的最新动态和发展趋势，介绍的内容包括：制备仪器、应用领域、沉积条件等。     

采用WC过渡层增加金刚石薄膜附着力的研究

在微波等离子体化学气相沉积装置中，以WC-8％Co为基体，采用氢等离子体脱碳、磁控溅射镀W、碳化等方法，制备了微晶WC过渡层。研究了金刚石薄膜与基体的附着力。结果表明，表面脱碳后再镀W膜，W填充了氢等离子体脱碳时刀具表面因钴蒸发而留下的空洞，形成过渡层，在随后的碳化中和基体WC连接较为紧密，能增加金刚石薄膜与基体附着力，克服单纯的氢等离子体脱碳还原法降低刀具基体硬度、不能完全消除钴的有害影响的缺点。     

纳米金刚石薄膜制备的现状与展望

与微米金刚石薄膜不同，纳米金刚石薄膜晶粒度小，表面平滑。从发展水平来看，目前国内外纳米金刚石薄膜的研究，还处于基础性研究阶段，纳米金刚石薄膜的应用刚刚起步，距产业化还有较大距离。但是，由于纳米金刚石薄膜具有众多的优异性能，正因为如此，可望在众多的高技术领域中得到广泛应用。     

硼源浓度对钛基掺硼金刚石薄膜生长的影响

利用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)在钛基底上制备了掺硼金刚石(BDD)薄膜.研究了硼源浓度对BDD薄膜生长的影响.分别采用扫描电子显微镜,拉曼光谱,X射线衍射技术对薄膜的表面形貌、残余应力、择优取向及TiC含量进行了分析.结果表明,硼源浓度升高对金刚石薄膜(111)织构生长有促进作用;随着掺硼浓度的增加,Ti...     

二氧化碳对金刚石膜生长的影响

利用微波等离子体化学气相沉积法,以H₂/CH₄/CO₂为混合气源,在Si基底上沉积金刚石膜,分析了微波功率和CO₂对金刚石膜生长的影响。利用Raman光谱、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）表征金刚石膜,以得到样品质量、表面形貌、晶粒取向等信息。结果表明:适当提高微波功率,可以促进金刚石晶粒长大并提高（100）取向度;加入适量CO₂,能提高金刚石膜质量和生长速率,并保持表面形貌不会发生明显变化,但随着CO₂含量的增加,金刚石表面形貌发生较大变化,薄膜质量和沉积速率先提高后降低。      

氮气体积浓度对高微波功率沉积金刚石膜的影响

本研究在实验室自制的10kW圆柱形多模谐振腔式MPCVD装置中,研究了高功率沉积环境下,氮气在不同基片温度下对沉积的金刚石膜的影响。利用SEM表征对金刚石膜表面形貌的变化进行了分析,并结合Raman以及XRD的表征结果,分析了不同沉积温度下,氮气体积浓度与金刚石膜质量和晶粒尺寸间的关系。结果表明:引入氮气会同时起到提高沉积速率和增加二次形核的作用,并且金刚石膜的质量会随氮气体积浓度的增加而下降。随着基片温度的降低,N2对金刚石膜的影响将更多的表现为增加二次形核率。在基片温度为750℃时,通过研究不同氮气体积浓度下金刚石膜晶粒尺寸和结晶度的变化,得出当氮气体积浓度保持在0.03%~0.07%之间时,能获得晶粒尺寸为50nm左右且结晶度较好的纳米金刚石膜。     

沉积气压对金刚石膜微米纳米结构转变的影响

利用热丝化学气相沉积(HFCVD)装置研究不同气压下氩气体积分数对金刚石膜晶粒尺寸的影响,并对不同气压下其微米纳米尺寸转变的临界值进行分析,同时用SEM以及拉曼光谱对沉积的金刚石膜进行分析.结果表明:随着氩气体积分数的增大,金刚石膜的晶粒会越来越小,但不同气压下金刚石膜从微米转变成纳米级别所需要的氩气体积分数不一样;在...     

不同碳源浓度下热丝CVD金刚石薄膜的惰性示踪气体发射光谱法研究

采用热丝化学气相沉积法制备金刚石薄膜,运用惰性示踪气体发射光谱法对等离子基团进行分析。实验所采用的惰性示踪气体为氩气。热丝CVD金刚石薄膜的表面形貌和断面形貌通过SEM进行表征,质量通过Raman光谱表征,从而对等离子体诊断结果进行验证。结果表明:保持其他工艺参数不变时,随碳源混合气体流量不断增加,电子温度总体呈下降趋势,但在50~70cm3/min出现反常的先增加后下降,在60cm3/min附近时出现最大值,此时的带电粒子到达基片时具有最大通量和能量,与此同时,CO、C₂、CH等几种含碳基团浓度在60cm3/min处出现最低,气相沉积过程向着金刚石薄膜沉积的方向发展,生长速率达到最大,金刚石薄膜的质量却随碳源混合气体流量的增加而降低。      

灯丝间距对CVD金刚石厚膜生长的影响

采用热丝化学气相沉积方法制备CVD金刚石厚膜,通过改变灯丝间距和增加围挡,获得生长速度7.5 μm/h,热导率1028 W/（m·K）,结构致密,无孔洞,甚至透红光的CVD金刚石厚膜。      

高温高压法制备金刚石/铜复合材料的研究

采用高温高压法制备金刚石/铜复合材料。研究金刚石体积分数、烧结压力、保温时间、烧结温度、金刚石表面金属化对金刚石/铜复合材料热导率及热膨胀系数的影响。实验表明:金刚石体积分数70%,烧结压力2 GPa,烧结时间300 s,烧结温度1200℃时,金刚石/铜复合材料热导率达426 W/（m·K）。      

添加剂质量浓度对电镀金刚石切割线电镀形貌的影响

通过电镀实验,研究了在硫酸镍镀镍液中,添加剂浓度对电镀金刚石切割线电镀形貌的影响。以线径0.115mm的镀铜高碳钢线为基线,使用经化学镀镍磷合金增重30%、粒度尺寸为8~16μm的金刚石微粉进行上砂。实验使用的添加剂的质量浓度为0~400mg/L。研究表明:随着镀液中添加剂浓度的增加,切割线表面的金刚石的团聚现象逐渐降低。添加剂浓度较低时,对切割线表面的金刚石颗粒团聚的影响不明显,但当添加剂浓度过高时,会造成上砂困难,上砂量明显降低。本实验条件下,在满足上砂量要求的情况下,添加剂的最佳质量浓度为200~300mg/L。     

Influence of textured diamond film on tribological properties of cemented carbide substrate

The texture of different shapes and spacing were machined on the carbide tool surface by laser technology, and the microcrystalline diamond film (MCD film) and nanocrystalline diamond film (NCD film) were deposited on the textured tools by hot filament chemical vapor deposition (HFCVD). The influence of different shape parameters and film types on tribological properties of the textured diamond coated tool was investigated using UMT-2 ball-on-disc friction tester. The surface morphology and wear scar morphology of the textured tool coated were characterized by scanning electron microscopy (SEM). The results showed that the friction coefficient of the narrow groove texture is less and more stable than those of the elliptical texture and the wide groove texture. The friction coefficient of the textured NCD film is generally less than that of the textured MCD film. Besides, for the same film, the more complex shape and the smaller spacing of the texture are, the stronger adhesion strength between the film and the substrate, and debris collection ability of the texture are, the less the friction and wear of the textured diamond film would be.     

金刚石自支撑膜衬底制备AlN薄膜的性能

采用射频磁控反应溅射法在金刚石自支撑膜衬底上沉积了AlN薄膜,XRD结果表明得到了（002）面择优取向的AlN薄膜;AFM的表面形貌结果显示薄膜表面平整,晶粒均匀,表面粗糙度为2.97 nm。XPS分析结果表明,离子剥蚀2.1 nm后Al/N原子百分比接近于1∶1;结合红外透过曲线和纳米力学探针测试,表明AlN薄膜在1500～800 cm-1波段对金刚石膜有约14%的增透作用,其平均硬度为21.5 GPa,平均弹性模量为233.3 GPa。     

活性成分对金刚石膜沉积速率和质量的影响

采用微波等离子体化学气相法合成的金刚石膜质量好,但采用常规CH4-H2气体体系,金刚石膜的沉积速率低.为此,实验研究了C2 H5OH-H2、CH4-H2-Ar和CH4-H2-N2等含有活性成分的体系下,微波功率、碳源浓度、气体压力对金刚石膜沉积速率、表面形貌、电阻率的影响.结果表明:使用含氧、氩、氮等活性成分的体系,金...