CVD金刚石薄膜取向生长研究现状

单晶衬底上外延生长金刚石薄膜一直是ＶＣＤ金刚石技术领域的重要研究方向之一,近年来这方面的研究取得了长足的进步。回顾了金刚石取向膜的研究史,介绍了提高金刚石膜取向度的方法和目前对金刚石取向膜生长过程,生长机理研究取得的进展及金刚石取向膜具有独特优异性能的实验研究。     

金刚石纳米粉促进的CVD金刚石薄膜的生长行为研究

采用由普通炸药爆轰制备的金刚石纳米粉对光滑硅衬底进行了涂覆预处理,研究了金刚石薄膜经徐覆和研磨预处理的两种衬底上的生长行为及其演化过程．结果表明,纳米粉处理能在显著提高成核密度的同时,大大缩短长成连续膜所用的时间;薄膜的生长由前后相继的两个阶段所构成,即确定晶面形成前球状颗粒的成长与融合和晶面的逐渐显露与晶粒长大过程．经足够长的生长时间后,所得薄膜具有结构致密、晶面清晰、晶形完整和表面平整度高的特征,特别适合于高致密性自支持薄膜的生长．而研磨处理衬底上生长的薄膜一旦成核,便有确定晶面的显露,但却出现明显的二次成核和孪晶,所得薄膜的致密性与表面平整度均不及徐覆处理的好．文中还对结果进行了简要讨论．     

硬度合金基体上CVD金刚石薄膜的形态表征

采用ＳＥＭ、Ｒａｍａｎ光谱、ＸＲＤ等测试方法，对直流等离子体射流ＣＶＤ法在硬质合金基体上合成的金刚石膜进行了形貌和结构分析。结果表明，该方法合成的金刚石膜形貌和质量受基体表面上的温度梯度、化学物质（原子氢、碳氢基团等）浓度梯度的影响较大。膜层内存在ＧＰａ数量级的残余压应力，微观应力很小。嵌镶块尺寸为纳米数量级，且随甲烷浓度增高而减小，由此而估算的位错密度统计平均值达１０＾１０ｃｍ＾－２数量级。综合     

氮离子注入CVD金刚石薄膜的场电子发射研究

对氮离子注入掺杂的微波等离子ＣＶＤ金刚石薄膜进行了场电子发射研究。结果表明,发射具有３特征,即当样品损伤层被击穿、发射体被激活后,稳定的发射建立起来,并表现出优异的发射性能,开启电压低（４５Ｖ）,发射电流大（１３０ｍＡ）。根据电介质的击穿模型和金属／电介质／真空的发射体模型对结果进行了讨论。     

CVD金刚石薄膜在钨丝和碳纤维上的制备

用CVD方法在钨丝和碳纤维上沉积金刚石薄膜,约含有10000根纤维的纤维束经特殊处理后分离为单根,生长条件使碳纤维中心在CVD生长结束后仍保持固态,CVD金刚石在纤维上生长的平均激活能为93.15KJ/mol。SEM照片给出了纤维涂层在不同生长条件下的表面和中心的形貌。纤维内部的石墨碳和外部的金刚石层有很大的不同。钨丝的断裂强度和杨氏模量的测量表明,具有金刚石涂层的钨丝的断裂强度为0.567GPa,非常接近不具有金刚石涂层的钨丝的断裂强度,但具有金刚石涂层的钨丝的断裂应变为4.8%,比没有金刚石涂层的钨丝的新裂应变7%要小得多,这表明了金刚石涂层可以减少钨丝的断裂应力,提高其机械性能。     

金相法在CVD金刚石薄膜研究中的应用

用ＭｅＦ３高分辨金相显微镜对低压ＣＶＤ金刚石薄膜进行了形貌观察；并借助该显微镜配的功能模块测量了金刚石颗粒大小，薄膜厚度，利用显微镜正焦与过焦观察可判断金刚石薄膜的成膜状况，利用其微差干涉衬度功能，得到了立体感强，衬底鲜明，色彩艳丽的彩色金相照片。     

CVD金刚石薄膜热,导率的研究

研究了直流等离子体喷射沉积金刚石膜的晶粒尺寸、晶粒取向、膜厚、杂质和缺陷对金刚石膜的热导率的影响。结果表明，随着晶粒尺寸的增大，金刚石膜的热导率先慢后快逐渐增大；随着膜的增厚，热导率先大幅度提高，达到一定值后，变化率变小；晶粒（111）取向对金刚石膜的热导率最有利，其次是（110）；非金刚石碳相和缺陷都降低膜的热导率，但晶间空隙对热导率的影响比非金刚石碳相大。     

复合抛光对 CVD金刚石薄膜表面光洁度的改进研究

采用激光抛光和热化学抛光相结合的方法，对通过热丝CVD方法生长的金刚石薄膜进行了复合抛光处理．并利用X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱仪（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）对金刚石薄膜进行了表征．结果表明，所合成的金刚石薄膜是高质量的多晶（111）取向膜；经复合抛光后，金刚石薄膜的结构没有因抛光而发生改变，金刚石薄膜的表面粗糙度明显降低，光洁度大幅度提高，表面粗糙度Ra在100nm左右，基本可以达到应用的要求．     

铁电薄膜的微波介电性能测量方法综述

铁电薄膜在微波器件领域具有广阔的应用前景,微波介电性能的优劣是其能否投入应用的重要判据之一.主要介绍了铁电薄膜微波介电性能的几种简单的、易于操作和实现的测量方法及其原理,重点综述了铁电薄膜微波频段下相关测量方法的适用范围、可靠性及对样品的要求,并对其发展趋势进行了展望.     

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。     

低压气相金刚石薄膜镀膜刀具膜/基附着性能压痕测试分析

低压气相金刚石薄膜硬质合金刀具在直流弧光放电等离子体CVD镀膜设备上制备.基底为YG6(WC-6%Co,质量分数)硬质合金刀具.采用洛氏(HRA)、表面洛氏(HRM)、维氏(HV)硬度试验机对所制备的金刚石薄膜刀具进行压痕测试;采用扫描电镜(SEM)观察压痕形貌并定性评价膜/基附着性能.结果表明:所制备的金刚石薄膜镀膜刀具的优选膜/基附着性能压痕测试方法是表面洛氏压痕法;优选测试条件为采用120°金刚石圆锥压头,测试加载载荷441N.     

沉积温度对化学气相沉积法制备铜薄膜性质的影响

以双(2,2,6,6-四甲基-3,5-庚二酮)化铜(Cu(DPM)₂)为前驱体,使用智能化学气相沉积设备在673 K至1173 K下于AlN多晶基板上制备Cu薄膜。研究了不同沉积温度对Cu薄膜的相组成、择优取向、宏观表面、微观结构、元素组成及电导的影响。在873 K至1173 K时制备了具有(111)择优取向的紫铜色铜薄膜,同时存在(200)和(220)取向,且铜晶粒呈岛状生长模式。随着沉积温度的升高,薄膜的导电性先增强后减弱。在1073 K时,制得了导电性最好且高度(111)择优取向的最纯紫铜色Cu薄膜,即1073 K为制备Cu薄膜的最佳沉积温度。     

氧气流量对MPCVD法制备超纳米金刚石膜的影响

采用微波等离子化学气相沉积技术,以CH_4/H_2/Ar为气源,通过调节O_2流量,增强等离子体对非金刚石相的刻蚀能力,提高超纳米金刚石膜中金刚石相的含量。并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱及X射线光电子能谱(XPS)分别对超纳米金刚石膜的形貌、生长速率、晶型、晶粒尺寸及金刚石含量进行了表征分析,重点研究了O_2流量对晶粒尺寸及金刚石含量的影响。实验结果表明,随O_2流量的增加,平均晶粒尺寸从8.4nm增大至16.1nm,随后减小至9.6nm;当O_2流量为0.7sccm时,金刚石相含量由71.58%提升至85.46%,平均晶粒尺寸约为9.6nm。     

化学气相沉积金刚石薄膜的摩擦学性能研究进展

介绍了化学气相沉积金刚石薄膜的主要方法 ,着重讨论了金刚石薄膜的摩擦学性能研究 ,简要分析了化学气相沉积金刚石薄膜中存在的问题。     

超声波对化学镀Ni－Cr－P非晶态薄膜的金刚石性能的影响

研究了超声波对化学镀Ｎｉ－Ｃｒ－Ｐ非晶态薄膜的金刚石性能的影响。结果表明，超声波可使金刚石表面非晶态薄膜更加均匀和致密，从而提高了抗压强度，氧化温度和晶化后的强度。随超声波频率的增加，金刚石性能有增加的趋势。     

CVD金刚石膜在微波管中的应用

金刚石由于其低的介电常数、高的导热率和优良的机械性能 ,将其应用于微波管改善其散热性能取代传统有毒的氧化铍陶瓷 ,是微波管螺旋线优良的支撑材料。本文首次采用等离子体化学气相沉积法在行波管夹持杆上沉积金刚石厚膜 ,经材料和慢波组件性能测试 ,获得了较好的实验结果 :导热率 12W/cm·℃ ,介电常数为 5 .0～ 5 .3,介质损耗为 1× 10 -3 ,体积电阻率约 10 13 Ω·cm ;慢波组件导热性能与同结构的BeO组件相比提高 3.0倍。表明该薄膜能满足大功率行波管的设计、工艺技术要求     

硼掺杂对直流热阴极CVD金刚石薄膜生长特性的影响

采用直流热阴极CVD法以B(OCH3)3为掺杂剂制备了硼掺杂金刚石薄膜,利用等离子体发射光谱、SEM、Raman和XRD研究了硼掺杂对金刚石薄膜生长特性的影响,通过与未掺杂金刚石薄膜的对比发现:在直流热阴极CVD系统中,低浓度硼掺杂条件下能够长时间维持稳定的辉光放电. 掺硼后辉光等离子体活性基团(Hα、Hβ、C2、CH)的种类没有改变,但C2基团的浓度升高,而CH基团的浓度下降,薄膜的生长速率提高到0.65mg·cm-2·h-1. 硼掺杂金刚石薄膜为多晶薄膜,晶体生长良好,取向以(111)晶面为主,质量较未掺杂薄膜有所提高. 硼原子以取代或填隙的方式掺杂进入金刚石晶格,没有破坏金刚石晶体结构.