燃焰法沉积高质量金刚石厚膜的研究

研究了气体流量比（Ｏ２／Ｃ２Ｈ２）对燃焰法沉积金刚石厚膜的影响,并以约５０μｈ的较高速率沉积出了均匀、致密呈淡黄色透明状的高质量金刚石厚膜。     

DCPJ法多次沉积制备金刚石厚膜的研究

用直流电孤等离子体喷射法进行了多次沉积，在硅衬底上制备了金刚石厚膜，并用扫描电镜对这种厚膜的截面结构和表面状态进行分析，发现截面有明显的层状结构，在原来晶面上进行二次沉积是一个重新的成核过程。并对多次沉积过程中金刚石晶粒的生长特性进行了描述。     

CVD金刚石厚膜的稀土化合物浆料刻蚀

与现有的金刚石膜势光工艺相匹配的高效刻蚀技术,是目前研究的热点,自行研制的稀土化合物浆料对CVD金刚石厚膜进行了刻蚀研究,刻蚀过程在低于金刚石氧化点的温度下和大气环境中完成,其刻蚀结果,用扫描电子显微镜给出。实验表明,该工艺采用廉价的稀土化合物为原料,具有简单、完全、高效的特点。     

CVD金刚石厚膜刀具材料研究进展

本文对CVD金刚石厚膜刀具材料的制备技术及后加工工艺 ,VCD金刚石厚膜刀具材料的研究现状和发展前景进行了简要的综述     

铜基体上CVD金刚石厚膜的制备

用MWCVD方法在无预处理铜基体上获得了金刚石薄膜和厚膜。所得金刚石膜从基体上自动脱落,但形貌分析和Ramman分析表明,所得金刚石膜具有较好的质量。因此铜是制备金刚石厚膜的理想基体材料。     

用EA-CVD方法制备的大尺寸金刚石厚膜的品质和膜厚均匀性的研究

根据金刚石厚膜的实际应用要求,建立了EA-CVD(E lectron Assisted Chem ical Vapor Deposition)方法,制备出直径为80mm,膜厚为1mm以上的大尺寸高品质的均匀金刚石厚膜,其膜厚不均匀性小于5%,热导率不均匀性小于10%,膜片中部和边缘磨耗比基本相同,大约在1.5×105左右。同时研究了制备参数对膜的品质和膜厚均匀性的影响。结果表明:甲烷浓度、工作气压、偏流、灯丝与基片间距等参数对金刚石厚膜的品质和膜厚均匀性都产生影响。辉光等离子体的状态对膜的均匀生长作用明显,较低的工作气压,较大的偏流和较大的灯丝与基片间距有利于气体分解和辉光等离子体的发散,从而导致大面积金刚石厚膜不同位置的品质和膜厚趋于均匀。     

稀土化合物浆料对CVD金刚石厚膜的刻蚀

ＣＶＤ金刚石厚膜具有极高的硬度,使得对其进行表面抛光极为困难．传统的机械抛光方法既不经济又耗费时间,而一些新的抛光技术又由于实验条件限制而难以推广．针对以上情况,我们寻求到一种新的化学刻蚀方法,即利用稀土化合物浆料对金刚石厚膜生长表面进行刻蚀,破坏表面的晶粒使之成为晶骸,降低表面的耐磨性,以提高表面粗糙的金刚石厚膜的抛光效率．     

高气压下温度对金刚石膜择优取向的影响

采用自主改进的圆柱谐振腔式MPCVD装置,以H2-CH4为气源、反应腔压强30kPa、微波功率6kW、CH4浓度2%,在不同的沉积温度下进行了多晶金刚石膜的制备研究。采用扫描电镜、X-射线衍射技术对所制备样品的表面形貌、物相及晶面取向进行了分析。结果表明,在高气压条件下,沉积温度由800℃升高至900℃时,金刚石膜的表面形貌由(111)晶面择优取向逐渐转向(100)晶面择优取向;沉积温度由900℃升高至1050℃时,金刚石的表面形貌由(100)晶面择优取向逐渐转向(111)晶面择优取向。     

大尺寸CVD金刚石厚膜的制备及应用

采用电子辅助化学气相沉积法（ＥＡＣＶＤ）制备了直径１２０ｍｍ、厚度１ｍｍ以上的大尺寸金刚石厚膜,这是国内已见报道的最大成膜尺寸．ＳＥＭ和Ｒａｍａｎ光谱分析表明它是一种纯晶质的多晶金刚石材料;其硬度接近天然金刚石,远高于聚晶金刚石．将这种材料加工成拉丝模具,现场拉丝结果表明其拉丝效果与天然金刚石和进口优质聚晶相当,优于国产聚晶．用这种金刚石制成的拉丝模具可广泛用于拉制钨、钼、铜和不锈钢丝．     

燃焰法沉积金刚石薄膜的均匀性研究

研究了燃焰法沉积金刚石薄膜的质量均匀性,指出反应气体流量比是影响金刚石薄膜质量均匀性的主要因素,基片表面沉积区径向温度梯度使金刚石膜晶粒尺寸偏离沉积中心距离的增加而减小。     

等离子热丝化学气相沉积金刚石膜工艺参数研究

采用等离子热丝化学气相沉积(PHFCVD)装置进行了金刚石薄膜的制备实验。实验条件为：氢气流量为200sccm,甲烷流量为2～12sccm,基体温度为700～900℃,偏压为0～400V,真空室压力为4kPa。通过实验得出了甲烷含量、基体温度和偏压对沉积金刚石膜的影响,并运用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线衍射(XRD)等测试方法对金刚石薄膜进行了观察分析。     

硅衬底上高增透金刚石膜的制备研究

采用甲烷和氢气作为工作气体,在热丝化学气相沉积(HFCVD)设备上采用五段式沉积法制备了金刚石薄膜,用扫描电子显微镜(SEM)、激光拉曼光谱仪、X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)以及傅立叶红外光谱仪研究了金刚石膜的结构和性质.结果表明,采用五段式沉积法可以得到晶粒大小达到纳米级的、表面粗糙度较小、金刚石纯度较高的金刚石膜,其最大增透率超过70%,能满足作为光学窗口增透膜的应用要求.     

甲烷浓度对金刚石薄膜质量的影响

纳米金刚石薄膜具有优异的性能,已在多个领域获得广泛应用.但微波等离子体化学气相沉积制备的金刚石薄膜质量却严重受沉积工艺的影响,为了深入了解沉积工艺对制备的金刚石薄膜质量的影响,本文详细研究了甲烷浓度对微波等离子体化学气相沉积( MPCVD)金刚石薄膜质量的影响,利用扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱以及原子力显微镜对其进行...     

掺硼对超纳米金刚石薄膜的影响

采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术,利用氩气、甲烷、二氧化碳混合气体,制备出平均晶粒尺寸在7.480 nm左右,表面粗糙度在15.72 nm左右的高质量的超纳米金刚石薄膜;在此工艺基础上以硼烷作为掺杂气体,合成掺硼的金刚石薄膜.表征结果显示在一定的浓度范围内随着硼烷气体的通入,金刚石薄膜的晶粒尺寸及表面粗糙度增大、结晶性变好,不再具有超纳米金刚石膜的显微结构和表面形态;同时膜材的物相组成也发生改变,金刚石组份逐渐增多,并且膜层内出现了更明显的应力以及更好的导电性能.     

基底温度复合控制对化学气相沉积纳米金刚石薄膜的影响

采用自主研制的具有基底温度开-闭环复合自动控制系统的直流弧光放电PCVD设备,当开环流量不同时,在硬质合金基体表面分别进行了纳米金刚石薄膜制备研究。并采用SEM、XRD、激光Raman光谱仪对所制备薄膜的形貌、物相和品质进行了分析。研究结果表明,当开环流量从10→5→15→20mL/min变化时,所制备纳米金刚石薄膜的表面粗糙度及石墨成分会随之增加,金刚石晶粒转变为以(110)面生长为主,且尺寸增大;并加剧了硬质合金基体中Co相粘结剂向基体表面的扩散。温控中基底温度的波动(稳定性)是影响纳米金刚石薄膜生长性能的主要原因。     

自支撑金刚石厚膜脱离基体前后的残余应力研究

运用ANSYS软件建立了有限元模型,对直流等离子体喷射制备的自支撑金刚石厚膜在脱离基体前、后的残余应力分别进行了数值模拟。为了使模拟更接近于金刚石膜的真实制备环境,本文取消了以往对金刚石膜或基体内的温度场常作的均匀或线性的人为假设,而采用对从磁控直流等离子体炬内喷射出的射流仿真计算结果。结论如下(:1)金刚石膜脱离基体之前,金刚石厚膜内的热残余应力呈空间应力状态,第一主应力在膜层中心以外的大部分地方均为拉应力,易引起膜开裂破坏;膜/基界面上极大的剪切应力是引起金刚石膜从基体上脱离的主要原因。(2)金刚石膜脱离基体之后,热残余应力绝大部分被释放,膜内最终的残余应力可认为是本征应力。     

基体预处理对氧化铍基金刚石膜性能的影响

通过改变氧化铍基体的预处理方法,研究了热丝化学气相沉积系统中金刚石薄膜与氧化铍基体的结合情况,及其对导热性能的影响.分别利用金相显微镜和扫描电镜观察薄膜的剥落程度和其表面形貌,利用激光热物性测试仪测量基体和金刚石膜/氧化铍复合体的热扩散系数,并计算其热导率.实验结果表明:水磨砂纸研磨和氢氟酸处理均能有效提高金刚石薄膜与基体的结合情况;氢氟酸处理时间10min时可得到致密连续、表面均匀的金刚石薄膜,此时复合体的热导率较原来的氧化铍基体可提高31.4%.