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金则石薄膜的成核机理研究

利用热丝化学气相沉积，在预觉 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进改善成核密度的最有效的方法。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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．     

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热丝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。     

CVD金刚石薄膜摩擦学性能的研究现状

化学气相沉积(Chemical vapor deposition,CVD)金刚石薄膜通常是一种表面粗糙的多晶薄膜,其摩擦系数相对于光滑金刚石明显偏高,这制约着其在摩擦学领域的应用。在综合分析近年来该领域研究的基础上,总结了CVD金刚石薄膜摩擦学性能的主要影响因素,并从降低其摩擦系数的角度出发,着重讨论了几种提高CVD金刚石薄膜摩擦性能的途径。     

CVD金刚石薄膜二次形核机制的研究

根据实验观察分析提出了金刚石二次形核机制 ,此机制认为二次形核很容易在( 10 0 )晶面上和晶界上形成。通过比较 ( 10 0 )面的二次形核和形成新生长台阶的系统自由能差 ,可知当气氛中的碳氢基团浓度较大时 ,粘附在基底的碳氢基团发生堆集 ,如果堆集碳氢基团高度尺寸较大时将形成二次晶核。也对晶界二次形核的系统自由能差进行了推导 ,结果表明晶界二次形核是自发的 ,将导致体系自由能的下降。     

一种提高金刚石薄膜形核密度的新方法

报导了一种提高火焰法合成高质量金刚石薄膜形核密度的新方法-化学腐蚀法;研究了在化学腐蚀试样表面上金刚石的形核与生长行为、晶粒度与形核密度之间的关系。试验表明:经腐蚀后的样品,金刚石形核均匀致密,2min内便能形成连续的膜。金刚石形核密度随晶粒度的增加而增大。初步分析了化学腐蚀法提高形核密度的原因,认为晶界对金刚石的形核起重要作用。     

生长温度对CVD金刚石薄膜的影响

系统研究了ＣＶＤ金刚石薄膜成膜过程中生长温度对薄膜质量、生长率和力学性能的影响。研究结果表明：在典型沉积条件下，生长温度愈高、薄膜的晶体质量愈好；但薄膜的应力状况和附着性能变坏；在８００℃时，金刚石薄膜的生长速率最大。讨论了ＣＶＤ金刚石薄膜作为机械工具涂层的最佳生长温度。     

衬底负偏压增强金刚石成核机制的研究进展

综述了近几年来对衬底负偏压增强金刚石成核机制的研究,并且对各种机制进行了分析和讨论,提出了今后有待研究的问题。     

Grain-Scale Modeling of CVD of Polycrystalline Diamond Films

The evolution of grain size, grain-size distribution, morphological and crystallographic texture, surface roughness, and the contribution of various surface facets to the growth of polycrystalline diamond films is performed by carrying out a series of two-dimensional computer simulations. The films are assumed to grow from a set of randomly oriented, {100}- and {111}-faceted nuclei by the motion of their vertices (the points where the adjoining facets of the same or neighboring grains meet). The vertex velocities are found to be a function of the orientation and the growth rate of the adjoining facets. To quantify the latter, a {100} to {111} growth-rate parameter is used. The results show that the evolution of the grain size and its distribution, surface roughness, morphological and crystallographic texture, and the portion of the film grown from different surface facets are all mutually linked and governed by the magnitude of the growth-rate parameter. The latter can be controlled by the CVD processing conditions, such as the substrate temperature, reactor pressure, mole fraction of carbon-source gas (e.g., CH₄, C₂H₂).     

金刚石薄膜形核与长大动力学的研究

采用热丝ＣＶＤ法在半底上合成了金刚石薄膜，研究了工艺参数对金刚石形核与长大的影响规律。形核密度随甲烷深度的增加和抛光膏粒度的减小而增加，随衬底工上升而增加至极值后下降，衬底温度过低，形核密度增加但形核为球状。     

MPCVD法在氧化铝陶瓷上的金刚石膜沉积及其成核分析

用微波等离子体化学气相沉积（ＭＰＣＶＤ）法在氧化铝陶瓷基片上沉积了金刚石薄膜。实验表明，对基片进行适当的预处理，包括用金刚石研磨膏仔细研磨和沉积前原位沉积一层无定形碳层，可显著提高成核密度；对硅衬底和氧化铝基片上金刚石膜的成核过程进行了对比分析，并提出了提高氧化铝基片上沉积金刚石的成核的措施。     

钼片上CVD金刚石膜的界面研究

借助金相显微镜，ＳＥＭ、ＥＤＸＡ对钼片上ＣＶＤ金刚石膜的界面形貌和成分进行了研究，对比了加磁场与不加磁场所沉积的金刚石膜的横民面形态特征，结果表明：加磁场与否在ＣＶＤ金刚石膜和钼基体之间均存在数μｍ厚的Ｍｏ２Ｃ中间层，它呈细小柱状昌方式生长，该层以下的钼基体发生了再结晶细化；加磁场沉积的金刚石膜较致密，（显微）空隙数量较小、金刚石颗粒尺寸较小、金刚石膜背面粘附较多的Ｍｏ２Ｃ聚集物。压痕试验法评定的     

原位氮掺杂对CVD金刚石薄膜生长和结构的影响

以氮气为杂质源 ,采用微波等离子体化学气相沉积技术进行了金刚石薄膜的原位掺杂 ,研究了氮掺杂对CVD金刚石薄膜的形貌结构和生长行为的影响。运用SEM ,Raman ,XRD和FTIR等手段对样品进行了分析表征。实验结果表明 ,原位氮掺杂的CVD金刚石薄膜的晶面显露、晶粒尺寸、致密性、生长速率以及薄膜的微结构特征等均强烈地依赖于反应气体中氮源浓度比 ;如果氮源气体流量适当 ,杂质氮不仅能进入金刚石薄膜晶格中 ,还能与薄膜中碳原子形成化学键结合