含硼金刚石单晶制备的研究进展

向人造金刚石中掺杂硼元素可以使金刚石获得比普通金刚石更为优异的物理和机械性能,同时还可以使金刚石具有半导体特性.国内外在含硼金刚石薄膜领域的研究较为深入,相对而言,在含硼金刚石单晶方面的研究较少,尤其是关于制备方法的研究.摸索总结出一种工艺简单、成本低廉、产品质量稳定的含硼金刚石制备方法对于丰富人造金刚石的品种,提高其品质,拓展其应用乃至从总体上提升我国人造金刚石行业的技术水平都有十分重要的意义.本文主要总结了目前国内外生产含硼金刚石单晶的七种方法,分析了他们各自的优缺点,同时简要介绍了作者所在课题组在含硼金刚石制备方法的研究方面所作的一些工作.本文指出了含硼金刚石单晶制备工艺进一步研究的方向和重点,同时对含硼金刚石单晶的应用前景作了展望.     

高温高压合成含硼金刚石单晶制备工艺初探

本文以掺入不同含量硼铁的铁基合金为触媒,以石墨为碳源,在高温高压条件下合成了含硼金刚石单晶体.利用扫描电镜(SEM)观察了金刚石及触媒的组织形貌;利用金相显微镜观察了金刚石颗粒的颜色和形态;利用拉曼光谱仪(RS)确认了人造金刚石单晶体中硼的存在;利用低温电阻测量仪验证了合成的含硼金刚石单晶颗粒具有半导体性能.实验结果表明,在金刚石的合成中,触媒中硼铁含量为2wt%的合成效果相对最好.     

Ⅱb型金刚石单晶的制备和半导体特性研究进展

Ⅱb型金刚石由于具有极佳的半导体性能，适合于制造高性能电力电子器件，可以在更高的温度和恶劣的环境下正常工作，是一种有发展前途的高温、大功率半导体材料。本文从结构、合成方法、半导体特性和应用等方面阐述了Ⅱb型半导体金刚石的研究现状，在此基础上提出了今后的研究方向。     

静压法合成含硼金刚石结构及电阻特性研究

采用在铁基触媒中加入硼铁粉的方法制成Fe-Ni-C-B系触媒,用静压法合成含硼金刚石。研究了含硼金刚石的形貌、晶体结构和电阻-温度曲线。实验结果表明,在不同温度区间内,金刚石具有不同的电离能,分析了其原因。同时测得此含硼金刚石的最高工作温度为773K左右。为高温半导体金刚石的研究提供了实验基础。     

含硼金刚石与普通金刚石半导体性及抗氧化性比较

通过在铁基合金中加入硼粉的方法,制成含硼量0.2%(质量分数)的Fe-Ni-C-B系触媒,用静压法合成含硼金刚石.研究了普通金刚石和含硼金刚石的形貌、晶体结构、电阻-温度曲线和抗氧化性.实验表明,合成的含硼金刚石具有良好的半导体性,电离能ΔE=0.368eV;起始氧化温度比普通金刚石高185℃,耐热性明显改善.此方法为低成本、大批量的制备半导体金刚石提供了新的途径.     

金刚石单晶真空蒸镀铬的工业化应用

应用真空蒸镀处理技术，在金刚石单晶表面蒸镀金属铬层，并在真空高温条件下，部分铬与金刚石键合生成Cr7C3，有效地提高金刚石表面对金属粘结剂的粘结力。该蒸镀技术工艺简单、经济，可以在工业化生产中应用。结果表明，经真空蒸镀处理后，金刚石制品的寿命提高了50％～100％。     

单晶金刚石机械研磨与化学机械抛光工艺

单晶金刚石在工业、国防等领域的应用日益广泛,对其加工表面质量的要求不断提高,使用常温低压的化学机械抛光可实现金刚石的超光滑低损伤表面加工.通过理论分析及实验研究得出,使用硅酸盐玻璃材质研磨盘进行研磨加工,可以将金刚石表面粗糙度Ra降至15~25 nm,且无明显机械划痕;在2 MPa压力及室温环境下进行单晶金刚石化学机械抛光实验,优选出Fenton试剂酸性水基抛光液,使用该抛光液抛光单晶金刚石可获得粗糙度Ra值4 nm以下的光滑表面.     

新型半导体电阻温度计

介绍一种新型半导体电阻温度计，该温度计由掺锰的ＩｎＳｂ单晶体制成。它们已被用来测量０．０１Ｋ到３５０Ｋ的温度，且显示出高的灵敏度，低电阻率和良好的重复性。这种温度计的标定校验在低温和超低温下也十分简单，因为它们是纯指数的温度－电阻关系。     

低浓度氮气对单晶金刚石生长质量的影响

利用微波等离子体化学气相沉积法在CH₄/H₂ 反应气体中引入不同低浓度氮气条件下, 研究氮气对单晶金刚石生长质量的影响。利用发射光谱、拉曼光谱以及扫描电子显微镜对单晶金刚石质量进行表征。结果表明:随着气源中氮气浓度的增加, 单晶金刚石增长速率随之增加, 表面多晶缺陷得到抑制, 且Raman光谱法测得一阶特征拉曼峰随着氮气浓度的提高而向高波数移动, 呈现出压应力, 整体质量变差。经过退火过程之后, 引入氮原子的单晶金刚石生长拉应力得到释放, 样品呈现出拉应力。     

YAP和YAG单晶晶纤中Nd~(3+)离子分布

用 X 射线电子能量色散谱(EDS)对 YAP 和 YAG 单晶晶纤中 Nd 离子分布作了测量。Nd离子沿晶纤的纵向分布基本均匀,但沿晶纤的径向分布是不均匀的、中心高而边缘低。用区熔生长理论对实验结果进行了讨论。     

掺杂离子在LHPG单晶光纤中的分布

用电子能量色散谱（ＥＤＳ）分析了Ｎｄ＾３＾＋，Ｅｒ＾３＾＋和Ｃｒ＾３＾＋等掺杂离子在ＹＡＧ单晶光纤中的分布，实验发现：掺杂离子的分凝系数不同，其分布规律也不同，根据晶体的溶液生长理论，导出了掺杂离子分布方程，它与实验结果相符较好。     

由红外透过谱确定金刚石膜的光学常数及相关因素

结合金刚石膜的具体情况,考虑到色散效应、膜的微结构、表面粗糙度及样品中自由载流子和C-H的吸收等多种因素对红外透过谱的影响,在无吸收单层膜透过率模型的基础上进行了修正,给出了自支撑金刚石薄膜透过率的数学模型.并对不同制备方法和工艺参数下沉积的金刚石膜的红外透过谱用Levenberg-Mar-quardt算法进行非线性最小二乘拟合,从而确定出样品的红外光学常数和其它影响透过率的因素.这些结果对正确分析金刚石薄膜的红外光学性质是很重要的.     

用球形单晶体研究干涉色与晶体位向的关系

通过对工业纯铁的球形单晶体试样化学染色，全方位地显示了各种位向表面的干涉色及各干涉色在球面上的对称分布特征，经Ｘ射线背射芳厄法位向分析标定出各干涉色与晶体位向的对应关系，绘制出相位化染图案的单位赤面投影三角形，结果表明，单晶体金属表面上的每一种干涉色对应于一定范围内的许多不同位向。球面化染图案具有与被染色金属晶体的结构桢的对称性，可用于晶体的定量测定。     

brittle-ductile TRANSITION IN DIAMOND CUTTING OF SILICON SINGLE CRYSTALS

Silicon single crystals are not amenable to conventional machining operations because of their inherent low fracture toughness. This paper deals with an investigation of brittle-ductile transition in diamond cutting of silicon from the viewpoint of material response and tool geometry. Micro indentation and scribing tests were conducted in order to investigate the influence of applied loads on the deformation characteristics. The transition of material removal from brittle to ductile was observed by continuously changing the cutting depth. The effect of tool rake angle on the machined surface quality was studied by actual diamond turning. A mirror surface, with a roughness of 5 nm R_a, was produced using a tool with a -25° rake angle. The reason for the difference in the machined surface quality is discussed based on the analysis of stress distribution in the microcutting process.     

钼单晶的判定及其偏离角的测试

采用X射线θ扫描旋转法和金相分析相结合的方法 ,对区熔法生长的钼单晶样品进行了判定和 ( 111)晶面取向偏离角的测试 ,对钼单晶中的小角晶界进行了观察和分析。在钼单晶中 ,小角晶界可以在晶内结束 ,其两边的衬度不能在金相显微镜下区分。钼单晶的I θ曲线有一对规整的峰 ,峰的宽度很小 ,这表明晶界两边的晶粒取向差很小。所测试的钼单晶偏离角为 7.6°。上述结果表明 ,该方法对钼单晶测试和判定具有操作简单、测试快速 ,对取向偏离角的测试结果准确等特点     

SiC单晶的生长及其器件研制进展

ＳｉＣ具有禁带宽度大，热导率高，电子的饱和漂移速度大，临界击穿电场高和介电常数低等特点，在高频大功率，耐高温，抗辐照的半导体器件及紫外探测器和短波发光二极管方面具有广泛的应用前景，本文综述了半导体ＳｉＣ体单晶和薄膜的生长及其器件研制的概况。     

Ni基单晶高温合金的强化特点

本文研究一种在热腐蚀环境下工作的 Ni 基单晶高温合金错配度以及γ′筏状形成与性能的关系;通过蠕变和持久试验,研究合金的变形组织和强化特点。在变形过程中,基体运动位错遇γ′相受阻而在γ′相表面形成位错网络,这种位错结构在变形中形成了新的强化机制,提高了合金的蠕变抗力。     

Cd0.96Zn0.04Te单晶生长及晶体成分偏析

采用常规Ｂｒｉｄｇｍａｎ法和ＡＣＲＴ－Ｂ法进行Ｃｄ０．９６Ｚｎ０．０４Ｔｅ晶体生长实验。结果表明：ＡＣＲＴ产生的强迫对流在很大程度上消除了侧壁形核，有利于获得大的晶体；ＡＣＲＴ的加入提高了有效分凝系数ｋｅｆｆ，使其向平衡分凝系数ｋｅｑ趋近，导致轴向的偏析增大。     

真空环境下阻尼器阻尼率测试技术研究

阻尼率是阻尼器的主要参数之一,需采用组合测试的方法进行测试。主要描述了适用于热真空环境下的阻尼器阻尼率测试系统的组成,测试阻尼器在热真空环境下不同转速、不同加载力矩的阻尼率,并针对热真空环境进行适应性设计,对测试及试验结果进行简单说明。