热丝CVD法高速生长金刚石膜研究

使用热丝ＣＶＤ研究了碳源种类，氧气含量，灯丝温度，基底与灯丝间距离及异常辉光放电等对金刚石膜生长速度的影响，在此研究的基础上，优化工艺参数，使热丝ＣＶＤ法生长金刚石膜的速度提高到２０μｍ／ｈ。     

金刚石薄膜的快速沉积及成膜研究

本文采用直流电弧等离子体喷射法制备金刚石薄膜,对其进行了拉曼光谱及扫描电镜分析.并介绍了几种实验中常见的晶形.最后对金刚石的形成过程作了初步探讨.     

低压气相沉积金刚石薄膜研究

低压气相沉积金刚石薄膜研究霍万库，李惠琪，李惠东（山东矿业学院）胡灼源，傅珍泰，刘福民（泰安市金属材料表面处理中心筹建处）金刚石是碳的一种同素异形体，人们很久以前就试图用石墨来直接制取金刚石。１９５５年，美国通用电器公司在世界上首次用高温高压方法成功...     

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...     

热丝CVD法金刚石膜生长速度研究

本文使用热丝ＣＶＤ法着重研究了基底表面的处理、工作气压、碳化物的含量、基底温度、灯丝温度以及基底与灯丝间距离等对金刚石膜生长速度所产生的影响，并在以上研究的基础上采取措施，使热丝ＣＶＤ法生长金刚石膜的速度提高了４倍。     

类金刚石膜的结构与性能研究

用激光Ｒａｍａｎ谱和ＸＲＤ谱对用直流－射频等离子体化学气相沉积法制备的类金刚石膜的结构进行了分析，并研究了工艺参数对膜的沉积速率，内应力和直流电阻率的影响，结果表明，类金刚石膜是由ｓｐ＾２和ｓｐ＾３键组成的非晶态碳膜，当负偏压高于３００Ｖ时，膜中ｓｐ＾３／ｓｐ＾２键的比值随负偏压的升高而降低，类金刚膜的沉积速率与负偏压Ｖｂ的成正比，膜内存在１～４．７ＧＰａ的压应力，随负偏压的升高而降低，膜的电阻率     

纳米压痕法研究金刚石薄膜的力学性能

用热丝化学气相沉积法在硅基体上制备了大面积硼掺杂金刚石薄膜,硼的浓度大约为2×10~(20)/cm3。利用纳米压痕仪及其附件研究了薄膜和纳米划擦有关的力学性能。结果表明:薄膜具有较高的硬度,平均硬度约为30GPa,弹性模量约为419GPa;薄膜与基体的结合强度较高,薄膜发生剥落的第一次破坏力大约是4N。比较而言,薄膜中心区域的硬度高于边缘,结合强度则相反。     

生长时间对纳米金刚石薄膜微结构的影响

文章研究了不同沉积时间下制备的不同厚度纳米金刚石薄膜的微观结构和相组成。采用热丝化学气相沉积法分别制备了沉积时间为52、67、97和127min的纳米金刚石薄膜。采用扫描电子显微镜和拉曼光谱表征薄膜的微观结构和相组成。结果表明,纳米金刚石薄膜表面颗粒尺寸大小无明显变化,约为50nm。随着生长时间增加,金刚石相含量保持稳定没有明显的增加或减小趋势,石墨相有序度以及石墨团簇尺寸随着生长时间增加而增加。     

砷化镓上生长金刚石薄膜的研究

以CH4和H2为气源,用微波辅助等离子体装置,在10.0 mm×7.0 mm的砷化镓基底上沉积了CVD金刚石薄膜,用扫描电子显微镜观察沉积效果,拉曼光谱表征沉积质量,分析薄膜附着力与砷化镓材料性能的关系。结果表明,当基体温度为600℃,气压为5 kPa,甲烷浓度为2.0%时,在砷化镓片表面上沉积出了CVD金刚石薄膜,晶粒尺寸均匀,晶形完整、规则,晶界非常清晰。     

HFCVD金刚石薄膜涂层小孔径拉丝模的制备及应用研究

在传统的硬质合金拉拔模具内孔表面沉积热丝化学气相沉积(Hot filament chemical vapor deposition,HFCVD)金刚石薄膜可显著提升模具的耐磨损性能,降低拉拔过程中的摩擦系数,改善模具应用效果,但是对于小孔径拉丝模而言,采用HFCVD方法在其内孔表面沉积金刚石薄膜对热丝的对中性提出了极高要求,且难以同时满足"热丝温度尽量高"和"基体温度控制在合适的范围内"这两个必要条件。文章开发了可保证热丝对中性的平行四边形拉丝装置及可满足热丝及拉丝模内孔表面双重温度要求的辅助散热装夹夹具,并选取定径带直径为1.3mm的漆包线拉丝模作为研究对象,结合基于有限体积法的计算流体动力学仿真方法和正交配制方法,对该工况下内孔金刚石薄膜涂层沉积过程中与拉丝模内孔表面温度场分布相关的工艺参数进行了仿真优化,在此基础上,在拉丝模内孔表面均匀沉积了可满足高品质漆包线高速拉拔生产需求的、具有良好综合性能的高质量硼掺杂微米-未掺杂微米-未掺杂纳米复合金刚石(boron-doped micro-crystalline,undoped micro-crystalline and undoped nano-crystalline composite diamond,BDM-UM-UNCCD)薄膜,显著提高了模具寿命,获得了良好的应用效果。     

微波等离子体化学气相沉积工艺对透明金刚石膜质量的影响

在自制的２４５０ＭＨｚ／５ｋＷ不锈钢谐振空型微波等离子体学气相沉积装置中研究了基片预处理和工艺参数对微波等离子体化学气相沉积金刚石膜质量的影响,研究了提高成核密度和沉积速率的方法,用ＳＥＭ,ＸＲＤ,ＦＴＩＲ,Ｒａｍａｎ和ＡＦＭ分析了金刚石膜的质量,结果表明：用纳米金刚石粉研磨单晶基片,在沉积气压６．０ｋＰａ,ＣＨ４／Ｈ２的体积流量比为０．７５％时,可 出红外透光率达６８％,表面粗糙度为１１４．１０     

化学气相淀积反应器中成核与成膜控制

基于气溶胶动力学和化学反应动力学,建立了化学气相淀积(CVD)反应器中普适动力学方程,导出了CVD反应器中超细颗粒粒径分布谱函数和薄膜淀积速率的计算方法;研究了操作参数对钛酸丁酯高温裂解过程中成核与成膜的影响.用成核与成膜竞争判据——H准数,研究了CVD反应器中成核与成膜的控制策略.     

温度对直流热阴极化学气相沉积硼掺杂金刚石薄膜的影响

为了获得高品质的硼掺杂金刚石薄膜,采用直流热阴极化学气相沉积法在不同的温度下制备了硼掺杂金刚石薄膜。利用等离子体发射光谱、扫描电子显微镜、X射线衍射和Raman光谱研究了温度对硼掺杂金刚石薄膜生长特性的影响。研究发现:等离子体活性基团 C2的浓度随温度升高而增加。除了1080℃时生长的薄膜存在孔洞外,在较宽的温度范围(800～1000℃)都能够生长高质量的硼掺杂金刚石薄膜,并随温度升高薄膜质量和晶体结晶度都有所提高。与未掺杂生长的金刚石薄膜相比,掺硼薄膜即使在较低的温度(800℃)时也没有出现非金刚石相。这主要是因为掺杂剂B(OCH3)3 在气相反应中能够生成含氧活性基团,对非金刚石相具有很强的刻蚀作用。     

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。     

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。     

The effect of substrate temperature on microstructural evolution and hardenability of tungsten carbide coating in hot filament chemical vapor deposition

Effect of substrate temperature on microstructural evolution and hardenability of tungsten carbide coating produced by hot filament chemical vapor deposition (HFCVD) process was studied. Annealed sheets of 316L stainless steels were used as the substrate. HFCVD technique, with substrate temperatures of 400 and 500°C, was used to deposit tungsten carbide coating on these sheets. Field Emission Scanning Electron Microscope (FE‐SEM) was used to study the evolution of microstructure. X‐Ray Diffraction spectroscopy was used to analyze the phases formed and Raman spectroscopy was employed to differentiate molecular composition of the coatings. The amount of the porosity of the coatings was measured and Vickers hardness measurement was used for hardness assessment. Results show that the tungsten carbide coatings have a honeycomb structure and increasing the temperature of the substrate increases the amount of porosity of the coating. XRD results showed that 3 different crystalline structures containing W, WC, and W₂C were formed in the coating deposited on the 316L stainless steel. Increasing the temperature of the deposition has increased the intensity of the peaks in the XRD results. Raman spectroscopy results indicated the presence of a carbon in the tungsten carbide coatings. Finally, microhardness of the tungsten carbide coating increases with increasing the temperature of the substrate.     

NUCLEATION REACTIONS AND FILM GROWTH OF COPPER ON TiN USING HEXAFLUOROACETYLACETONATE COPPER(I) TRIMETHYLVINYLSILANE

In this work, the nucleation and film growth of copper on TiN chemically treated with WF₆ and air-exposed TiN by chemical vapor deposition(CVD) from hexafluoroacetylacetonate copper¹ trimethyl-vinylsilane, (HFA)Cu(TMVS), was studied. Copper grows as islands of poorly connected grains on air-exposed TiN. In contrast, copper grows as a continuous film with well-connected grains on the surface of WF₆-treated TiN. The effect of TiN surface condition has been examined using Auger electron spectros-copy(AES), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) and scanning electron microscopy(SEM). On the basis of our experimental observation, and information in the literature, nucleation reaction mechanisms are proposed for the chemical vapor deposition of copper on the two different TiN samples.     

稀释气体对化学气相沉积SiC涂层生长行为的影响

以CH3SiCl3-H2为反应气体,采用Ar和H2作为稀释气体。在1100℃、负压条件下,由化学气相沉积制备了SiC涂层,研究了稀释气体对涂层沉积速率、形貌以及晶体结构的影响。以Ar为稀释气体时,随着稀释气体流量的增加沉积速率迅速减小;用Ar作稀释气体制备的SiC涂层相对粗糙,随着Ar流量的增加,晶粒簇之间的空隙较大,涂层变得疏松。XRD分析表明：当稀释气体Ar流量超过200ml／min时,涂层中除了β-SiC外,还逐渐出现了少量的α-SiC。以H2为稀释气体时,当H2流量增加到400ml／min时,涂层的沉积速率迅速增大;以H2为稀释气体制备的SiC涂层致密、光滑,沉积的SiC涂层全部是β-SiC,且具有非常强的(111)晶面取向,涂层中无α-SiC出现。