氩气对高功率MPCVD制备金刚石膜的影响

本文使用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法在传统的CH4/H2氛围下沉积金刚石膜,加入辅助气体氩气提升金刚石膜质量,探究低浓度氩气对金刚石膜的影响。     

高气压条件下MPCVD法快速制备金刚石膜

近年来研究表明,在微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)制备金刚石的过程中,增大反应气压和微波功率是提高金刚石生长速率的有效途径.本文采用自主改进的圆柱谐振腔式MPCVD装置,以H2-CH4为气源,在反应气压30 kPa、微波功率5.8 kW、CH4浓度不同的条件下进行了多晶金刚石膜的制备研究,并采用扫描电镜、X-射线衍射和激光拉曼光谱技术对所制备样品的表面形貌、物相及品质进行了分析.结果表明,CH4浓度由2.5％提高至5％,金刚石膜的质量较好,沉积速率由7.5μm/h提高至27.5μm/h.     

MPCVD法合成金刚石膜的基片影响因素

<正>以乙醇和氢气作为工作气源,采用微波等离子化学气相沉积(MPCVD)法在较低温度时制备了金刚石膜,并探讨了基片位置、基片温度对金刚石膜生长的影响。结果表明:当基片置于等离子球边缘处、基片温度为810℃时,沉积所得金刚石膜的质量相对最好,其体积电阻率(0.82×1013Ω·cm)相对最大。0前言随着集成电路技术的迅速发展,电子产品的尺寸越来越小,其散热性能已成为影响电子产品寿命的主要因素之一。在高分子基体或无机硅酸盐基体中,通过添加高导热绝缘填料制成的复合材料,     

MPCVD制备金刚石薄膜的工艺研究

金刚石薄膜具有诸多优异的性能,在精密加工、半导体、散热器件、光电学等方面具有许多应用,不过现代制备金刚石薄膜的工艺依然存在沉积的速率慢、品质差等问题。简述金刚石薄膜的制备原理和制备机理,探究MPCVD制备金刚石薄膜的原理,通过近年来科研人员的研究成果来分析金刚石薄膜的制备工艺对其沉积速率和品质等方面产生的影响。其中,主要分析形核方式、CH₄/H₂比、Ar掺杂、沉积温度、沉积气压等工艺参数的差异对金刚石薄膜制备过程中活性基团的种类和浓度产生的影响。     

MPCVD法制备金刚石薄膜工艺研究

金刚石作为一种碳单质,是石墨、富勒烯及碳纳米管等的同素异形体。凭借其特殊的晶体结构,具有极低摩擦系数、热膨胀系数及极高硬度、导热性能、禁带宽度、声音传播速度等物理性能。文章综述了MPCVD法制备金刚石薄膜的机理及各表征方法的原理和用途,论述了MPCVD法制备金刚石薄膜工艺的研究进展,分别分析了气压、微波功率、气体流动方式、基体温度及氮掺杂等因素对沉积金刚石薄膜质量的影响。以上工艺参数对金刚石薄膜性能具有一定影响,在生产过程中需选择最佳参数以制备出质量较好的薄膜。最后论述了金刚石薄膜在生物医学领域的应用前景及目前亟待解决的技术难题。在钛合金表面涂覆一层金刚石薄膜可赋予钛合金高硬度、耐磨蚀等性能,且其具有良好的生物相容性,在生物医学领域将具有广阔的应用市场,但由于膜层内应力较大使得金刚石薄膜与基体结合较差,这也是目前亟待解决的问题。     

碳源浓度对MPCVD金刚石涂层的影响研究

以CH₄和H₂为气源,采用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD),通过改变碳源浓度分别为5%、10%、15%,在硬质合金(YG6)上沉积了金刚石涂层样品。使用白光共聚焦显微镜、纳米压痕仪等研究了样品的微观形貌、表面粗糙度和弹性模量。结果表明：金刚石涂层表面光滑均匀,1 mm²区域表面粗糙度约为2μm,随着甲烷浓度升高,薄膜弹性模量呈先升高后下降的趋势,其中10%甲烷浓度制备的样品平均弹性模量约为457.9 GPa。     

高功率微波等离子体环境下甲烷浓度对金刚石膜的影响

在实验室自制的10 kW微波等离子体化学气相沉积装置中,分析了高功率微波等离子体环境中甲烷浓度对金刚石膜生长的影响。利用等离子体发射光谱诊断分析高功率微波等离子体放电环境的特征,同时利用SEM及Raman光谱对不同沉积条件下获得的金刚石膜的形貌及质量进行表征,以确定高功率微波等离子体环境下金刚石膜生长的最优甲烷浓度范围。实验表明在保持微波功率为5000 W,CH₄/H₂≤1%时,金刚石膜中二次形核现象明显,晶粒尺寸较小;CH₄/H₂≥2.5%时,金刚石膜可获得较大的晶粒,但易于产生孪晶体;CH₄/H₂=1.5%～2%时,可获得晶粒完整且质量较高的金刚石膜。     

氨气对热阴极CVD法制备纳米金刚石膜的影响

采用直流热阴级化学气相沉积(DC—PACVD)方法,以NH3 +CH4 +H2混合气体作为气源,通过改变氨气浓度,在单晶硅(111)基片上沉积纳米金刚石膜.采用扫描电子显微镜、原子力显微镜和拉曼光谱仪分析了不同氨气浓度下制备的纳米金刚石膜.结果表明:在基体温度为700℃条件下,随着氨气浓度的增大,纳米金刚石膜中的金刚石相含量增加,非金刚石相含量相对减少;晶粒的平均粒度减小.在一定范围内氨气浓度增加,有助于提高纳米金刚石膜质量;在氨气流量达到8 mL/min时,获得了质量最好的纳米金刚石膜,其平均晶粒尺寸约为64 nm、均方根粗糙度约为27.4 nm.并提出了掺氮纳米金刚石薄膜的生长模型,对相应现象给出了解释.     

氮对MPCVD单晶金刚石生长与含量研究进展

微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术被认为是制备高纯单晶金刚石的首选方法。然而因为氮原子的半径与碳的原子半径相近,容易成为单晶金刚石生长层中的主要杂质,是阻碍MPCVD单晶金刚石推广应用的原因之一。经过国内外研究团队的对氮与MPCVD单晶金刚石的生长与氮杂质含量控制研究取得了一些结果。但是除此之外还需要解决氮掺杂提速与控制单晶金刚石生长层中氮杂质含量的控制统一问题,才能实现MPCVD单晶金刚石的高端领域应用。     

单晶金刚石膜与多晶金刚石膜的制备工艺及性能

本文主要介绍了用微波等离子体化学气相沉积法(以下简称MP CVD法)以甲醇-氢气混合气和丙酮-氢气混合气为源气体,分别以单晶硅的(111)面和人造金刚石的(100)面为衬底材料,制备出了面积为20mm×20mm厚为10μm的多晶金刚石膜和面积为1.0mm×1.0mm厚为5μm的单晶金刚石膜。通过试验发现,源气体配比和衬底温度对薄膜质量起决定性作用。另外,衬底在反应腔中的位置对薄膜的生成也有很大影响。单晶金刚石膜制备过程中衬底金刚石的晶体取向与金刚石薄膜的生长及质量有密切的关系。在金刚石的(100),(110)和(111)面上分别获得了单晶金刚石膜和金刚石多晶粒子。选用扫描电镜、显微激光拉曼、反射电子衍射对多晶金刚石膜及单晶金刚石膜的性能进行了测试。     

类金刚石膜的制备及应用

类金刚石膜(DLC)由于其良好的特性被广泛应用于各个领域,文章介绍了类金刚石膜的制备方法及特点,并说明了利用类金刚石膜耐磨损高硬度等特点,将类金刚石薄膜经过特殊的方法形成类金刚石纤维的过程,探讨了其在纤维砂轮中,代替Al2O3纤维作为磨料的应用.     

金刚石膜的制备和高取向生长

金刚石膜是最近世界上研究最广泛的材料之一。在本文中，简要介绍了低压化学气相沉积金刚石薄膜的合成技术及高取向生长，并对存在的一些问题进行了分析和讨论。     

金刚石膜

１引言金刚石是已知材料中最硬,在室温下导热率最高,透光范围最宽,声速最大的材料,还具有低的摩擦系数,高的光透射率（特别是在红外和微波频段）和高的光学折射率,带隙宽、载流子迁移率高,极佳的化学稳定性和耐候性。如此优异的性能,特别是这些优异性能的综合,使...     

MPCVD法同质外延生长单晶金刚石技术概述

单晶金刚石具有极其优异的性质,如高热导率、高载流子迁移率和高的击穿电压,是制作高可靠性、高稳定性微波功率器件和探测器的理想材料,金刚石基器件可以应用于高温、高功率、强辐射的恶劣环境中。针对金刚石在电学领域与探测领域的潜在应用价值,发展高品质金刚石单晶生长技术尤为重要,而金刚石应用的首要问题是解决单晶和成本的问题。微波等离子化学气相沉积是实现低成本、大尺寸单晶金刚石生长的有效技术。对于如何提高单晶金刚石的生长速率,如何获得高质量、大尺寸单晶金刚石的问题,本文阐述了国内外微波等离子化学气相沉积法同质外延生长单晶金刚石技术研究方面取得的重要突破,详细介绍了提高MPCVD单晶金刚石沉积速率、金刚石晶片剥离技术、金刚石晶体三维生长扩大尺寸、金刚石单晶"马赛克"生长技术。     

类金刚石膜的性能、制备及其应用

类金刚石膜是无定形碳中含sp3键的亚稳态结构.由于它的组成、光学透过率、硬度、折射率和在化学腐蚀剂中的惰性以及抗摩擦性能十分相似于金刚石,其应用领域不断被拓宽,因此对类金刚石的研究也日益成为热点.本文介绍了类金刚石的性能、制备类金刚石膜的物理气相沉积和化学气相沉积方法,概括了类金刚石膜在机械、电磁学、光学、医学以及其它领域的应用,最后指出了类金刚石膜的研究现状及其发展趋势.     

不同晶粒尺寸对CVD金刚石膜机械性能的影响

采用热丝辅助化学气相沉积（CVD）工艺制备出纳米、微米及细晶粒金刚石膜材料。观察了这三种金刚石膜的表面形貌并对上述金刚石膜的物理机械性能包括抗弯强度和耐磨性进行了实验性研究。结果表明,细晶粒结构的金刚石膜具有最高的抗弯强度．纳米结构的金刚石膜耐磨性最好。综合两个技术指标认为：细晶粒金刚石膜是三种晶粒结构中最佳的刀具制造材料。     

基线磁化对金刚石线锯制备工艺的影响

对采用磁性基线及镀镍金刚石微粉制备金刚石线锯的工艺进行了研究,结合SEM、EDS、显微镜及高斯计等检测设备分析了不同工艺因素对线锯性能及制备效率的影响。结果表明:采用磁性基线可有效缩短上砂时间,进而提高线锯制备效率;采用磁化基线制备线锯的最佳上砂工艺参数为:电流密度5A/dm~2、基体磁感应强度0.6mT、上砂槽金刚石质量浓度15g/L、上砂时间15s、温度45℃;使用该工艺制备线锯,可在保证较高耐用度的同时提高线锯制备效率1～3倍。     

MPCVD法合成单晶体金刚石的工艺探索(下)

在CVD法合成单晶体金刚石技术中,如何提高生长速率、生长质量以及单晶体体积是业界关注的焦点.文章选取5粒(100)方向的合成单晶金刚石作为种晶材料,其中包含2粒Ⅱa型CVD法合成的种晶,3粒Ⅰb型HPHT法合成的种晶,采用MPCVD法合成单晶体金刚石,获得了较理想的阶段性进展.实验参数范围是:温度为800℃～1100℃,压力为8000～11000Pa,功率为2500W.通过显微放大观察发现样品实现三维的生长模式,即在生长过程中表面积不断扩大,厚度不断增长,并在各表面留下了有明显特征的阶梯状生长纹和锥形生长丘.其中厚度最大增值为0.52mm,重量增加0.13ct.实验中首次得到了高质量透明的金刚石生长层.拉曼光谱分析表明,合成样品均存在金刚石特征的1332cm-1强峰,部分样品还伴随有少量的非金刚石相.     

MPCVD法合成单晶体金刚石的工艺探索(上)

在CVD法合成单晶体金刚石技术中,如何提高生长速率、生长质量以及单晶体体积是业界关注的焦点.选取5粒(100)方向的合成单晶金刚石作为种晶材料,其中包含2粒Ⅱa型CVD法合成的种晶,3粒Ib型HPHT法合成的种晶,采用MPCVD法合成单晶体金刚石,获得了较理想的阶段性进展.实验参数范围是:温度为800℃～1100℃,压力为8000～11000Pa,功率为2500W.通过显微放大观察发现样品实现三维的生长模式,即在生长过程中表面积不断扩大,厚度不断增长,并在各表面留下了有明显特征的阶梯状生长纹和锥形生长丘.其中厚度最大增值为0.52mm,重量增加0.13ct.实验中首次得到了高质量透明的金刚石生长层.拉曼光谱分析表明,合成样品均存在金刚石特征的1332cm-1强峰,部分样品还伴随有少量的非金刚石相.