电化学法预处理硅基片提高金铡石成核密度的研究

通过用电化学法预先沉积一层碳膜的方法，利用热丝化学汽相沉积法使金刚石顺光滑硅片上的成核密度达到１０＾７ｃｍ＾－２左右，与未镀碳膜相比提高了近３个数量级。文中还分析了可能的原因。     

纳米结构材料的模板合成方法

本文综述了以径迹蚀刻聚合物膜或多孔Ａｌ２Ｏ３膜为模板，结合电化学沉积、化学沉积、现场聚合、溶胶－凝胶法和化学气相沉积技术合成地电聚合物，金属、碳，无机半导体等纳米管状或线型材料的方法，同时还介绍了模板合成材料的应用前景。     

液相法在Si基底上沉积非晶碳膜

液相法以成本低、制备工艺简单等特点成为制备非晶碳膜的热点。然而适合工业化生产的制备工艺参数尚不明确。以Si单晶为基底,通过液相沉积法在Si表面制备非晶碳膜,并研究了沉积电压与其摩擦学性能之间的关系。研究结果表明,在1 800V下所制备的非晶碳膜表面光滑平整、硬度最高。此时非晶碳膜的干摩擦系数最小,耐磨性最强,具有良好的摩擦学性能。     

不锈钢基体预处理对合成类金刚石碳膜的影响

本文研究了在射频等离子体增强化学气相沉积工艺中不同的预处理方法对不锈钢基底上类金刚石碳膜生长的影响。所沉积的碳膜的结构和形貌分别用激光Raman光谱和扫描电子显微镜进行了分析，薄膜与基底的结合力通过划痕实验进行了表征。实验结果表明，通过采用合适的过渡层能显著提高类金刚石碳膜与基底的结合力，而通过化学腐蚀的方法对提高结合力的帮助不大。     

纳米结构材料的模板合成方法

综述了以径迹蚀刻聚合物膜或多孔Ａｌ２Ｏ３膜为模板,结合电化学沉积,化学沉积,现场聚合,溶胶－凝胶法和化学气相沉积技术,合成导聚合物,金属,碳,无机半等纳米状或线型材料的方法,同时还介绍了模板合成材料的前景。     

热丝法沉积金刚石膜工艺参数优化的微观机理与预测

弄清化学气相沉积金刚石膜的机理对优化工艺参数具有指导意义。在前期工作中，作者辨析了氢原子、甲基和乙炔在金刚石膜沉积中的作用。本文建立了两个微观指标，即甲基浓度和氢原子与乙炔浓度的比值，分别对应生长金刚石和刻蚀非金刚石碳。通过对G-H和G-H-O反应气氛的模拟，讨论了这两个指标与灯丝温度、气源组成和气压的关系，并构建了含氧气氛生长金刚石的G-H-O三元相图。对热丝法沉积金刚石膜的工艺参数的优化选择进行了机理分析与预测。为工业化生产金刚石膜提供了参考。     

过渡层对含氢非晶碳膜生长的影响

本文利用射频等离子体增强化学气相沉积（RFPECVD）工艺在不锈钢基底上制备了含氢非晶碳膜（a-C：H膜）。在沉积碳膜之前，首先在基底表面预先沉积了Ti／TiC、Ti／TiN和Ti／TiN／TiC等过渡层以提高膜基结合力。利用激光Raman光谱分析了过渡层对a-C：H膜生长过程及膜中sp^3含量的影响。实验结果表明，采用Ti／TiN／TiC过渡层时所制备的a-C：H膜中sp^3含量最多，同时膜基结合力最大。     

铝合金氧化膜上沉积铈的椭圆法研究

用现场椭圆法和电化学方法研究了LD10铝合金铈电化学转化膜的成膜过程，并通过EDAX方法对膜表面成分进行了分析，结果表明：通过阴极极化步骤，可使铈在氧化膜表面发生沉积；阴极极化液的PH值，会影响氧化膜上铈的沉积量，PH值越高，沉积上去的铈越多，根据实验结果，提出了铈在氧化膜上沉积的可能机理。     

合金元素(Ti,Cr,Ni)对IBAD制备的碳膜性质的影响

本文采用离子束辅助沉积技术（IBAD）制备一系列碳膜，重点分析添加合金元素（Ti，Cr，Ni）对薄膜性质的影响。实验结果表明：添加Ti，Cr，Ni元素对碳膜厚度，硬度无明显影响，但提高了薄膜的结合强度，其中加入Ni后，薄膜的结合强度最好；添加合金元素可以显著减小碳膜的摩擦系数；添加Ti元素碳膜的组织以非晶态为主，与纯碳膜相当。相对于类金刚石薄膜，本实验制备的碳膜试样更接近于类石墨膜。     

反应气压对MWPCVD金刚石膜中非金刚石相碳含量的影响

在水冷反应室式MWPCVD装置中以CH4和H2为反应气体进行了金刚石膜的沉实验，研究了反应气体的压强对金刚石膜中非刚石碳相含量的影响，实验发现，当微波输入功率较小时，随着反应气压的上升，沉积膜中非金刚石相碳的含量单调下降，当微波输入功率较大时，沉积膜中非金铡石相碳的含量先随着反应气压的上升而降低，后又随着反应气压的上升而稍稍增加。     

CVD金刚石薄膜的成核机理研究

利用热丝化学气相沉积 ,在预沉积无定形碳的硅镜面基底及表面研磨预处理的铜基底上 ,实现了金刚石薄膜的沉积 ,并由此讨论了金刚石的成核机理。研究表明 ,无定形碳是金刚石成核的前驱态 ;成核密度不仅与基底材料有关 ,更主要由基底的表面状态决定 ,基底表面状态的设计是改善成核密度的最有效的方法。     

C60薄膜的热处理性能研究

通过对Ｓｉ（１００）衬底上Ｃ６０薄膜在不同温度处理后的ＡＥＳ谱线研究发现,Ｃ_６０分子于９７３Ｋ时开始分解,生成石墨类碳碎片,１０７３Ｋ时Ｃ原子已与Ｓｉ原子键合形成ＳｉＣ,１１２３Ｋ时Ｃ_６０分子全部分解,这一研究结果对解释Ｃ_６０分子促进金刚石成核将起到重要作用．     

基片预处理对MWPCVD金刚石薄膜的影响

利用自行研制的石英钟罩式微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜装置，研究了硅基片的不同预处理方式对沉积结果的影响。通过扫描电子显微镜形貌观察和喇曼谱分析表明，基片预处理能提高形核密度；用于预处理的金刚石研磨膏的粒度不同，影响金刚石薄膜沉积时的形核密度、晶形和薄膜的质量；表面划痕对沉积金刚石薄膜的影响具有双重性。     

镍衬底上定向金刚石膜的成核与生长

提出了一种包括晶粒接种、高温退火、成核、生长四过程的薄膜沉积新方法 ,用射频等离子体增强热丝化学气相沉积系统 ,在Ni衬底上制备了定向金刚石膜。通过对成核和生长两过程工艺条件的研究 ,掌握了提高成核密度和金刚石定向生长规律。实验还表明 ,膜与Ni衬底之间未见Ni C H界面层的形成     

铁基底上扩散感应的CVD金刚石成核

在硅和铁基底上同时进行ＣＶＤ 金刚石的沉积,利用硅基底上的金刚石成核感应金刚石在铁基底上直接成核。研究表明,硅和铁基底上不同的沉积过程导致了铁基底上碳原子表面扩散的加强,从而促成了ＣＶＤ 金刚石在铁基底上的直接成核。表面扩散对ＣＶＤ 金刚石成核有重要影响。     

Growth of polycrystalline and nanocrystalline diamond films on pure titanium by microwave plasma assisted CVD process

Well-faceted polycrystalline diamond (PCD) films were deposited along with nanocrystalline diamond (NCD) films on the pure titanium substrate by a microwave plasma assisted chemical vapor deposition (MWPCVD) system in the environment of CH₄ and H₂ gases at a moderate temperature. Diamond film deposition on pure titanium and Ti alloys is always extremely hard due to the high diffusion coefficient of carbon in Ti, the big mismatch in their thermal expansion coefficients, the complex nature of the interlayer formed during diamond deposition, and the difficulty of attaining very high nucleation density. A well-faceted PCD film and a smooth NCD film were successfully deposited on pure Ti substrate by using a simple two-step deposition technique. Both films adhered well. Detailed experimental results on the preparation, characterization and successful deposition of the diamond coatings on pure Ti are discussed. Lastly, it is shown that smooth NCD film can be deposited at moderate temperature with sufficient diamond quality for mechanical and tribological applications.     

原位光发射谱研究横向偏压金刚石薄膜生长过程

利用热丝ＣＶＤ方法研究了横向偏压对金刚石薄膜成核和生长的影响．实验表明,随着偏流的增加,金刚石在光滑硅衬底上的成核密度得到显著提高,最高可达 １．１×１０^８ｃｍ^－２,但是横向偏压不利于金刚石薄膜的生长．原位光发射谱研究发现,横向偏流的增加提高了原子氢和ＣＨ基团的浓度,导致衬底表面非晶碳层的形成,这可能是造成横向偏压促进金刚石成核却不利于金刚石薄膜生长的主要原因．     

用于高频声表面波器件的CVD金刚石衬底的研究

使用纳米金刚石粉研磨工艺预处理硅片衬底抛光面,在低气压成核的条件下,以丙酮和氢气为反应物,采用传统的热丝辅助化学气相沉积法,制备了自支撑金刚石膜;通过射频磁控溅射法沉积氧化锌薄膜在自支撑金刚石膜的成核面,形成氧化锌/自支撑金刚石膜结构.通过光学显微镜、扫描电镜及原子力显微镜测试自支撑金刚石膜成核面的表面形貌.研究结果表明:成核期的低气压有助于提高成核密度,成核面表面粗糙度约为1.5 nm;拉曼光谱显示1334 cm-1附近尖锐的散射峰与金刚石SP3键相对应,成核面含有少量的石墨相,且受到压应力的作用;ZnO/自支撑金刚石膜结构的XRD谱显示,氧化锌薄膜有尖锐的(002)面衍射峰,是c轴择优取向生长的.     

用CO和CH_4作为碳气源生长金刚石的比较

使用一氧化碳作碳源气体，用微波等离子体化学气相沉积法在单晶硅上制备金刚石薄膜，分析氧对金刚石生长的影响。     

Two-step growth of high-quality nano-diamond films using CH4/H2 gas mixture

Diamond films with fine grain size and good quality were successfully deposited on pure titanium substrate using a novel two-step growth technique in microwave plasma-assisted chemical vapor deposition (MWPCVD) system. The films were grown with varying the methane (CH₄) concentration at the stage of bias-enhanced nucleation (BEN) and nano-diamond film deposition. It was found that nano-diamond nuclei were formed at a relatively high methane concentration, causing a secondary nucleation at the accompanying growth step. Nano-diamond film deposition on pure titanium was always very hard due to the high diffusion coefficient of carbon in Ti, the big difference between thermal expansion coefficients of diamond and Ti, the complex nature of the interlayer created during diamond deposition, and the difficulty in achieving very high nucleation density. A smooth and well-adhered nano-diamond film was successfully obtained on pure Ti substrate. Detailed experimental results on the synthesis, characterization and successful deposition of the nano-diamond film on pure Ti are discussed.