微波法大功率稳定快速沉积CVD金刚石膜

为了提高微波等离子体化学气相沉积CVD金刚石膜的速率,通过对微波源的磁控管、装置的冷却系统及真空密封技术三方面的改进,当微波频率为2.45 GHz、输出有效功率为6.0 kW以上时,装置能够长期稳定地运行;并在微波输入功率4.5 kW、CH4质量分数1.2%、气体流量150 SCCM、沉积气压9.5 kPa、基片温度(900±10)°C、沉积时间240 h的沉积工艺条件下(衬底上加上-150 V偏压),成功地在硅片上快速沉积出了厚度为500μm的金刚石厚膜,平均沉积速率为2.1μm/h,沉积膜的拉曼光谱图和SEM照片表明沉积出金刚石膜的质量很好.     

辅助气体对分阶段制备金刚石膜的影响

采用形核 甲烷/氢气生长-辅助气体/甲烷/氢气生长的新工艺,在镜面抛光的单晶硅片上制备了金刚石膜,并用扫描电子显微镜和激光拉曼光谱等测试方法对薄膜的表面形貌和质量性能进行了表征;研究了添加辅助气体对已有金刚石晶型生长的影响.结果表明:以甲烷/氢气为气源时,金刚石膜生长率一般为1.8 μm/h,当分别加入氧气、二氧化碳、氮气时,其生长率都有所提高,其中加入二氧化碳时,其生长率是甲烷/氢气为气源的3倍多,但是加入氩气时,其生长率下降;通过新工艺,在加入氮气或氩气时,第一生长阶段为微米,而第二生长阶段为纳米尺寸,最后制备出具有微/纳米双层复合金刚石膜.     

微波法大功率稳定快速沉积CVD金刚石膜

为了提高微波等离子体化学气相沉积CVD金刚石膜的速率,通过对微波源的磁控管、装置的冷却系统及真空密封技术三方面的改进,当微波频率为2.45 GHz、输出有效功率为6.0 kW以上时,装置能够长期稳定地运行;并在微波输入功率4.5 kW、CH4质量分数1.2%、气体流量150 SCCM、沉积气压9.5 kPa、基片温度(900±10)°C、沉积时间240 h的沉积工艺条件下(衬底上加上-150 V偏压),成功地在硅片上快速沉积出了厚度为500 μm的金刚石厚膜,平均沉积速率为2.1 μm/h,沉积膜的拉曼光谱图和SEM照片表明沉积出金刚石膜的质量很好.     

表面覆盖氮化硼膜的金刚石膜的场发射特性

利用热丝化学气相沉积（HFCVD）方法在Si衬底上生长了4μm厚的金刚石膜,然后利用射频磁控溅射方法在金刚石膜上沉积了100nm厚的六角氮化硼（h—BN）薄膜．在超高真空系统中测试了覆盖氮化硼（BN）薄膜前后金刚石膜的场发射特性,结果表明覆盖BN薄膜后的金刚石膜的场发射特性明显提高,开启电场由14V／μm升到8V／μm．F—N曲线表明,覆盖BN薄膜后的金刚石膜在强电场区域的场增强因子有所降低,这可能归因于场发射点随着电场的增强而改变．     

微纳米金属铁粉的燃烧特性试验研究

运用热重分析手段对微纳米尺度金属铁粉燃料的着火和燃烧特性进行了研究.通过不同微米、纳米尺度金属铁粉燃烧过程的热重试验,分析不同粒径金属铁粉的燃烧特性,计算不同微米、纳米尺度金属铁粉在空气中燃烧的着火点、最高燃烧温度和表观活化能.结果表明,30～110nm粒径范围的纳米尺度铁粉的平均着火温度为280℃左右,最高燃烧温度为750～950℃,表观活化能为20～30kJ/mol;2～5μm亚微米级铁粉着火点为380℃,最高燃烧温度为950～990℃,表观活化能为37kJ/mol;而40μm的微米级铁粉着火温度为600℃左右,最高燃烧温度达到1000℃,表观活化能为58kJ/mol.随着颗粒粒径从微米减小到纳米尺度,金属颗粒的比表面积迅速增大,造成TG/DTG曲线上最大增重梯度所对应的反应温度和最高燃烧温度均明显降低,燃烧着火点温度明显降低,表观活化能迅速减小,因此反应活性随粒径的减小迅速提高.     

喷射CVD法制备金刚石厚膜及其内应力分析

采用直流电弧等离子体喷射CVD法制备出金刚石薄膜,利用扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱及X射线衍射(XRD)等研究基底温度对金刚石厚膜生长特性及内应力的影响。结果表明:950℃基底温度生长的金刚石厚膜结晶性能较好,纯度较高;而850℃和1050℃生长的金刚石厚膜表面呈现大量的孪晶缺陷,结晶度较低,同时出现较多的非金刚石碳,纯度较低。随着基底温度的增加,(111)晶面和(311)晶面的衍射峰强度逐渐增强,(220)晶面的衍射峰强度逐渐降低。850℃和950℃基底温度生长的金刚石厚膜的宏观应力和微观应力都呈现出拉应力,1050℃基底温度生长的金刚石厚膜的宏观应力和微观应力都呈现出压应力。     

粒度和温度对纳米Ca(OH)2溶解行为的影响

以微米级到纳米级的Ca(OH)₂粉末作为原料,采用pH玻璃电极的测试方法分析粉末粒度和溶解温度对Ca(OH)₂溶解过程的影响。研究表明：溶解过程在表面反应控制条件下,拟合得到的表观溶解速率常数随着粒度的减小而增大,当溶解温度由25℃增加到55℃、平均粒度由3.81μm降低到56.47 nm时,Ca(OH)₂的表观溶解速率常数从6.17×10^-4mol/(L·s)增加到了2.01×10^-3mol/(L·s),Ca(OH)₂的表观溶解反应级数为1.78;当温度分别为25℃、35℃、45℃、55℃时,粒度与表观溶解速率常数呈函数关系。利用Arrhenius方程回归获得平均粒度为3.81μm、0.82μm、78.90 nm、56.47 nm的Ca(OH)₂粉末在25～55℃条件下的表观溶解活化能分别为31.99 kJ/mol、31.73 kJ/mol、27.55 kJ/mol、17.80 kJ/mol。纳米Ca(OH)₂...     

机械法研磨CVD金刚石厚膜

柱状生长的CVD金刚石膜生长面非常粗糙，并且粗糙度随着膜厚的增加而增加，限制了它的应用，必须对其抛光,本文采用了机械研磨法来研磨CVD金刚石厚膜，研磨速率达6．1μm／h，厚度去除了36．9μm，粗糙度Ra从5．9μm降至0．19μm．     

机械法研磨CVD金刚石厚膜

柱状生长的CVD金刚石膜生长面非常粗糙,并且粗糙度随着膜厚的增加而增加,限制了它的应用,必须对其抛光.本文采用了机械研磨法来研磨CVD金刚石厚膜,研磨速率达6.1 μm /h,厚度去除了36.9 μm,粗糙度Ra从5.9 μm降至0.19 μm.     

微波CVD法低温制备纳米金刚石薄膜

利用甲醇和氢气的混合气体,用微波等离子体CVD方法在480℃下成功地在硅片表面制备出纳米金刚石薄膜,本文研究了甲醇浓度和沉积温度对金刚石膜形貌的影响.通过Raman光谱、原子力显微镜及扫描隧道显微镜对样品的晶粒尺寸及质量进行了表征.研究结果表明:通过提高甲醇浓度和降低沉积温度可以在直径为50 mm的硅片表面沉积高质量的纳米金刚石薄膜,晶粒尺寸大约为10～20 nm,并对低温下沉积高质量的纳米金刚石薄膜的机理进行了讨论.     

微波等离子体条件下硬质合金刀片中钴的扩散规律对金刚石涂层的影响

利用化学脱钴处理后的硬质合金刀片在微波等离子体条件下沉积金刚石薄膜,用电子能谱仪(EDS)检测发现经化学酸蚀处理后的硬质合金刀片表面的钴含量基本在0.3%左右,对于金刚石膜的形核及生长几乎没有大的影响,膜层致密、晶型良好;但是在长时间的高温沉积过程中,钴逐渐向表面扩散,如900℃条件下10h后刀片表面钴含量可达2.02%,可能对金刚石薄膜与基体之间的附着产生很大的影响,导致金刚石薄膜刀具使用使命的降低。     

表面覆盖钛薄膜的纳米片状碳膜场发射特性(英文)

利用石英管型波等离子体化学气相沉积装置在Si衬底上沉积了纳米片状碳膜,然后采用电子束蒸镀方法在碳膜表面沉积了一层2 nm厚的Ti膜,并在高真空系统中测量了覆盖Ti膜前后的纳米片状碳膜的场发射特性.研究表明:覆盖Ti膜的纳米片状碳膜因表面生成碳化钛而改性,使得场发射特性得到改善;表面覆盖Ti膜后,阈值电场由2.6 V/μm下降到2.0 V/μm,当电场增加到9 V/μm时,场发射电流由12.4 mA/cm2增加到20.2 mA/cm2.     

热处理后Zr-4合金高温氧化行为研究

为了了解马氏体态Zr-4合金的高温氧化性能,以热处理后马氏体态的Zr-4合金为研究对象,利用热分析天平,采用动态连续称重法对Zr-4合金分别在450℃水蒸气、500℃水蒸气和500℃空气条件下进行氧化试验,对其氧化动力学规律进行了分析,利用扫描电子显微镜和能谱分析仪对氧化层的形貌和成分进行了观察分析.试验结果表明:Zr-4合金在450℃水蒸汽、500℃的水蒸气和500℃空气条件下的氧化动力学符合抛物线规律y=a+btc,随着氧化时间的延长,氧化速度减慢;氧化温度升高,氧化速度增快.在氧化220h后会形成厚度均匀的氧化膜,厚度分别为10.8μm、35μm和47.7μm;氧化膜表面有部分破裂和脱落;氧化膜主要含Zr和O元素,从氧化膜外表面到基体,O元素含量逐渐降低,Zr元素含量逐渐增加.     

硅在射频氧等离子体中的氧化研究

用射频产生的氧等离子体实现了硅的无电极等离子体氧化。研究了氧化膜生长速率对衬底温度、氧气压、衬底离等离子区的距离以及射频功率的依赖关系。氧化膜的特性检测表明:500℃下等离子生长的 SiO_2的质量接近1100℃下干氧氧化 SiO_2的质量。     

热丝化学气相沉积金刚石膜温度场的仿真模拟与应用

热丝化学气相沉积(HFCVD)是大面积生长金刚石膜的有效方法,在生长过程中衬底温度的高低和均匀性是影响金刚石膜生长的关键因素。本文综述了国内外学者针对HFCVD法沉积金刚石膜的温度场模拟和优化工艺参数的研究成果,指出了目前存在的问题,提出了下一步的发展方向。     

CVD金刚石膜工艺研究

用电镜、激光ROMAN谱分析等手段研究工艺参数对CVD金刚石膜生长速率和生长质量的影响。结果显示：金刚石薄膜的生长速率随甲烷浓度、基片温度的增加而增加，随工作气压的升高先是增加，而后降低，峰值在15—20kPa处。     

PEEK/HA生物复合材料的热稳定性

缩聚合成聚醚醚酮,与纳米羟基磷灰石混合,制成聚醚醚酮/羟基磷灰石生物复合材料,用热重分析法研究其热稳定性.研究表明,该材料热分解起始温度在500℃以上,热稳定性好;升温速率对热重曲线有重要影响,随着升温速率加快,热失重曲线向高温区平移,起始分解温度和最大热分解速率温度提高,反应临近结束的拐点温度也提高;随着羟基磷灰石含量的增大,该复合材料的最大分解速率逐渐降低,热稳定性优于聚醚醚酮.细胞毒性试验显示,该复合材料对Hela细胞无明显毒性,对细胞生长有促进作用,生物相容性良好.     

微波CVD法低温制备纳米金刚石薄膜

利用甲醇和氢气的混合气体，用微波等离子体CVD方法在480℃下成功地在硅片表面制备出纳米金刚石薄膜，本文研究了甲醇浓度和沉积温度对金刚石膜形貌的影响．通过Raman光谱、原子力显微镜及扫描隧道显微镜对样品的晶粒尺寸及质量进行了表征．研究结果表明：通过提高甲醇浓度和降低沉积温度可以在直径为50mm的硅片表面沉积高质量的纳米金刚石薄膜，晶粒尺寸大约为10～20nm，并对低温下沉积高质量的纳米金刚石薄膜的机理进行了讨论．     

热熔回流工艺参数对微球形结构高度影响的仿真研究

应用Marc软件仿真光刻胶熔融变形过程,研究热熔回流工艺参数对尺寸规格D×h为Ф500μm×66μm的微圆柱光刻胶熔融后微球形结构高度的影响.对仿真结果进行正交实验法分析,得出最佳工艺参数组合;对仿真结果进行单因素实验法分析,研究不同工艺参数对微球形结构高度的影响规律.结果表明,最佳工艺参数组合:加热速率1℃/8,加热温度110℃,保温时间45 min;工艺参数对微球形结构高度的影响顺序为:保温时间>加热速率>加热温度.     

甲烷浓度对金刚石膜沉积质量的影响

在10kW微波等离子化学气相沉积装置中,采用甲烷和氢气作为气源,在直径为50mm的P型(100)单晶硅片上进行了不同甲烷浓度条件下金刚石薄膜的制备研究.利用扫描电子显微镜和激光Raman光谱仪对所制备的金刚石膜进行表征.结果表明:较高的甲烷浓度(2%,体积分数)虽然可以加快金刚石膜生长速率,但离解反应气体的能量相对减弱,晶粒尺寸较小;此时原子氢刻蚀作用也会较弱,非金刚石相含量增加,残留的杂质越来越多,金刚石纯度不高,薄膜的质量较差.随着甲烷浓度的降低,金刚石膜(100)晶面充分显现,薄膜质量逐渐变好.然而过低的甲烷浓度(0.5%,体积分数)会导致有利于金刚石生长的含碳活性基团含量降低,使金刚石膜生长缓慢,晶粒尺寸难以长大.