CVD金刚石薄膜的成核机理研究

利用热丝化学气相沉积 ,在预沉积无定形碳的硅镜面基底及表面研磨预处理的铜基底上 ,实现了金刚石薄膜的沉积 ,并由此讨论了金刚石的成核机理。研究表明 ,无定形碳是金刚石成核的前驱态 ;成核密度不仅与基底材料有关 ,更主要由基底的表面状态决定 ,基底表面状态的设计是改善成核密度的最有效的方法。     

CVD金刚石薄膜的成核机制

已有许多有效的方法来提高ＣＶＤ金刚石薄膜的成核密度，但成核机理仍有很多问题，本文简要介绍作者在这方面的一些工作。     

CVD法生长金刚石薄膜中基片表面形貌对成核密度的影响

本文首次提出用分形理论研究CVD方法生长金刚石薄膜中基片表面形貌对成核密度的影响,发现:成核密度n与基片表面分形维数D之间存在一定关系;在D介于2～3时,n有峰值存存。     

纳米粉预处理的CVD金刚石薄膜成核与生长研究

研究了纳米金刚石粉预处理的光滑硅衬底上CVD金刚石薄膜的成核与生长．通过与研磨处理样品相比较,纳米金刚石的预处理极大地提高了成核密度（可达10⁹／cm²）、成核速度与成膜质量,并能方便地进行成核密度的控制,是一种经济实用、简单有效的预处理方法．     

CVD生长金刚石薄膜衬底负偏压增强成核效应

基于已经得到的实验结果的分析，本文较详细地讨论了低压化学气相沉积（ＣＶＤ）金刚石薄膜过程中，衬底负偏压对金刚石成核的增强效应，明确阐述了负偏压增强成核的作用机理，并且讨论了这种效应作为提高金刚石在非金刚石衬底表面成核密度的一种方法所具有的优点以及存在的不足。     

CVD金刚石成核的最新研究

研究了化学气相条件下金刚石在非均匀研磨硅基底表面及镜面基底和均匀研磨基底边缘及角域处的成核行为。发现ＣＶＤ金刚石成核不仅依赖于沉积区缺陷，更主要由缺陷的锐度决定，即缺陷加强ＣＶＤ金刚石成核的锐度效应。在对无序碳上ＣＶＤ金刚石成核研究的基础上，讨论了ＣＶＤ金刚石成核的机理，并由此阐明了各种表面预处理及负偏压等增强ＣＶＤ金刚石成核的微观过程。     

CVD金刚石薄膜的介电性能研究

对直流电弧等离子体ＣＶＤ制备的金刚石薄膜的介电性能进行了研究，结果表明，金刚石薄膜的介电性能主要取决于样品的多昌性质以及表面和晶界处的非金刚石相和杂质成分。     

大面积平整金刚石薄膜的制备

用热丝CVD的方法在3英寸的硅衬底上生长均匀的金刚石薄膜。应用了在热丝上方加石黑电极,在形核阶段相对于热丝施加一直流负偏压的预处理方法,使金刚石的成核密度达到10^10-10^11/cm^2,在3英寸镜面抛光的硅衬底上制备了平整的金刚石薄膜,生长的薄膜用SEM及喇曼光谱进行了测试。实验发现电极的位置是影响金刚石薄膜均匀性的重要因素。     

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。     

正偏压控制CVD金刚石薄膜成核的理论研究

本文从理论上研究了等离子体ＣＶＤ金刚石薄膜过程中的衬底正偏压增强金刚石成核效应，给出了增强成核强度与正偏压和沉积参数的关系，理论较好地描述了实验现象。     

铁基底上扩散感应的CVD金刚石成核

在硅和铁基底上同时进行ＣＶＤ 金刚石的沉积,利用硅基底上的金刚石成核感应金刚石在铁基底上直接成核。研究表明,硅和铁基底上不同的沉积过程导致了铁基底上碳原子表面扩散的加强,从而促成了ＣＶＤ 金刚石在铁基底上的直接成核。表面扩散对ＣＶＤ 金刚石成核有重要影响。     

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     

硬质合金YG8上金刚石薄膜的成核研究

利用调节基底表面碳流量的方法促进了丝ＣＶＤ中硬质合金ＹＧ８上金刚石薄膜的成核，使成核期大为缩短，根据扫描电镜和拉曼光谱对沉积结果的分析，研究了ＹＧ８上金刚石薄膜成核的机理。     

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。     

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．     

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。     

Al2O3陶瓷上沉积金刚石薄膜的研究

以酒精为碳源，用热丝ＣＶＤ法对不同表面状态的Ａｌ２Ｏ３衬底进行了金刚石薄膜沉积的比较，用扫描电镜，喇曼光谱和Ｘ射线衍射等方法检测了沉积出的金刚石膜的质量，并讨论了它们对成核和生长的影响。     

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。     

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．