等离子体化学气相沉积超硬薄膜

本文简述了PCVD技术的原理、特性、设备。并对其制备的TiN、TiC、Ti(C_xN_y)超硬膜进行了显微硬度和化学成份等分析,最后介绍了该项技术在冷挤压冲头上的应用实例。     

化学气相沉积金刚石薄膜衬底的研究进展

讨论了化学气相沉积金刚石薄膜的各种衬底材料。气相合成金刚石衬底材料分为3类，第一类是能和碳形成碳化物的衬底；第2类是与碳不起反应（不形成碳化物）但能溶碳的衬底；第3类是既不与碳反应又不熔碳的衬底。第一种一般与金刚石薄膜有比较好的粘合性，后两种虽然使金刚石成核容易，但衬底材料与金刚石薄膜结合性较差。采用预处理是促进化学气相沉积金刚石薄膜与增强结合力非常有效的方法。     

直流等离子体-热丝化学气相沉积金刚石薄膜的研究

通过在传统热丝化学气相沉积装置中引入直流等离子体,设计了直流等离子体-热丝化学气相沉积金刚石薄膜的设备,设备中既包括相互独立的灯丝电压和施加的偏压。通过调节偏压可以控制所形成的等离子体的偏流。在这一改进的系统中研究了金刚石薄膜形核和生长过程,利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）分析了金刚石的样品,结果表明,施加偏压不仅能大大促进金刚石的形核密度（10^10cm^-2）、提高金刚石薄膜的生长速率,金刚石薄膜的取向也随机取向变为（111）定向生长。     

微波功率对(100)晶面取向金刚石薄膜制备的影响

以H2和CH4的混合气体为气源,使用实验室自制10 kW新型装置,采用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)在Si(100)基体上沉积金刚石薄膜,然后采用扫描电镜(SEM)、Raman光谱以及XRD光谱,以得到表面形貌、样品质量和晶面取向等信息,由此获得微波功率对金刚石薄膜取向的影响。结果表明,微波功率对金刚石膜的质量、表面形貌和晶面取向都有明显地影响,随着微波功率升高,金刚石薄膜的形貌变得规则,薄膜中Isp3/Isp2由1.52提高到6.58,其沉积晶面的I(100)/I(111)由0.38提高到3.93。当微波功率为4 900 W时,所得沉积样品晶面以(100)为主,形貌规则,纯度很高。     

低温等离子体增强化学气相沉积纳米结构碳化钨薄膜

采用氟化钨（WF6）和甲烷为前驱体气体，以氩气为载气，在氢气氛下，采用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）方法在低温下制备具有纳米结构的碳化钨薄膜。采用SEM、AFM、XRD、EDS等方法表征了碳化钨薄膜的形貌、晶体结构和化学组成，表明基体温度在450℃，甲烷与氟化钨气体流量比为10时得到的碳化钨薄膜是以直径为Ф40～80nm，高度为150～200nm的圆柱状的纳米晶粒聚合体组成。探讨了低温制备纳米结构碳化钨薄膜的机理，分析了基体温度对薄膜物相和微观结构的影响。     

金刚石薄膜的低压气相沉积工艺及发展

低压气相沉积金刚石薄膜的工艺,按基本原理可分为化学气相沉积、离子束沉积、等离子化学沉积和化学转化方法。文中详细介绍了各类方法的特点及沉积机理,指出存在的问题,并对今后的发展提出了看法。     

采用WC过渡层增加金刚石薄膜附着力的研究

在微波等离子体化学气相沉积装置中，以WC-8％Co为基体，采用氢等离子体脱碳、磁控溅射镀W、碳化等方法，制备了微晶WC过渡层。研究了金刚石薄膜与基体的附着力。结果表明，表面脱碳后再镀W膜，W填充了氢等离子体脱碳时刀具表面因钴蒸发而留下的空洞，形成过渡层，在随后的碳化中和基体WC连接较为紧密，能增加金刚石薄膜与基体附着力，克服单纯的氢等离子体脱碳还原法降低刀具基体硬度、不能完全消除钴的有害影响的缺点。     

引入CO2提高金刚石薄膜的沉积速率

微波等离子体法合成的金刚石薄膜质量好，但常规小型微波等离子体沉积金刚石薄膜速率低，为此，本实验在H2-CH4系统中引入CO2来提高金刚石薄膜的沉积速率。研究了不同碳源体积分数、功率、压力对沉积速率、金刚石形貌、电阻率的影响。其规律是随着碳源体积分数的增加，金刚石膜的沉积速率增加；随着压力的增加，生长速率呈现一个先增后减的趋势；随着功率的增加，也存在一个先增后降的趋势。研究结果表明碳源体积分数对沉积速率影响最大。综合各种因素，得到在H2＋CH4＋CO2的条件下沉积金刚石薄膜的最佳工艺条件为：碳源体积分数为0．63％；C／O=1．086；功率为490W；压力为5．33kPa。引入CO2使沉积速率得到提高，为常规方法沉积速率的3倍左右，表明引入CO2是一种提高沉积速率的有效方法。     

低功率MPCVD制备金刚石薄膜

通过微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法,以CH4/H2为气源,合成高质量金刚石薄膜,在150 W低微波功率下,从衬底预处理方法、沉积气压、流量比等方面对制备高质量金刚石薄膜的工艺参数进行研究.结果表明:高流量比不利于金刚石颗粒的粒径控制,二次形核的存在可以获得近纳米级颗粒尺寸的金刚石薄膜;较大的沉积气压有利于制备...     

微波驱动的CH_3OH+H_2体系中金刚石薄膜的生长及其特性

本文叙述了CH_3OH+H_2体系中生长金刚石薄膜的可行性,并用微波源作为加热手段制备出了直径≥25mm的金刚石膜。研究了反应条件对成膜情况的影响。     

热丝法气相沉积金刚石薄膜的影响因素

由于热丝法气相沉积金刚石薄膜成膜质量好、设备简单、成本低而得到广泛应用。本文探求了工具上应用最广泛的硬质合金上利用热丝法沉积金刚石薄膜的原理,并着重讨论了在该系统中影响金刚石薄膜质量的几个因素：预处理技术、碳源浓度、温度和气压,在金刚石的形核时期和生长时期这些因素的作用是不同的,同时这些因素又相互影响。根据影响因素制定出了最优的工艺参数,最后在硬质合金上得到了均匀而致密的金刚石薄膜,经XRD分析,由（111)和(220)晶面组成,主要是(111)面,晶粒尺寸平均为113．5nm,这些探索为金刚石沉积技术在工具上的大规模应用打下了基础。     

化学气相沉积金刚石薄膜刀具膜/基附着性能研究现状

CVD金刚石薄膜涂层刀具被认为是能最早实现CVD金刚石工业化应用的领域之一.目前,限制CVD金刚石薄膜涂层刀具产品大规模产业化应用的主要原因,是金刚石薄膜与硬质合金基底之间粘附性能较差.如何提高膜/基粘附性能,确保CVD金刚石薄膜涂层刀具优异性能的发挥、涂层刀具的使用寿命和加工性能,已成为材料科学工作者迫切需要解决的问题.介绍了影响CVD金刚石薄膜硬质合金刀具膜/基附着性能的主要因素、改善金刚石薄膜与硬质合金基体之间附着力的途径以及表征膜/基附着力的测试方法等方面的研究成果,并对提高低压气相金刚石薄膜硬质合金刀具膜/基附着性能的研究现状进行了分析.     

采用热丝CVD法在多种基材上沉积金刚石薄膜

热丝法是一种比较成熟的气相合成金刚石膜的方法,其其它方法比较,热丝法在工艺参数对金刚石薄膜的结构和质量的影响、界面的形成、薄膜生长各阶段的特征等方面的基础研究及各种应用研究上有其特征的优越性。本文采用热丝法在ＳｉＣ昌须增强Ｓｉ３Ｎ４陶瓷、ＡＩＮ陶瓷、Ｓｉ单晶片、Ｍｏ片等基材上沉积出金刚薄膜,并通过ＴＥＭ和ＳＥＭ进行观察,分析和研究了影响金刚石薄膜沉积的因素．     

射频辉光放电等离子体辅助化学气相沉积法制备类金刚石碳膜工艺与性能表征

使用射频辉光放电等离子体辅助化学气相沉积技术（简称RFGDPECVD）在玻璃载玻片表面沉积类金刚石薄膜。用原子力显微镜（AFM）、摩擦试验仪、划痕试验机测定了其表面形貌、耐磨性及附着性。采用X射线光电子能谱（XPS）、分光光度计对两种气源（C4H10、C2H2）制备的DLC薄膜微观组成和透光率进行了检测和对比。结果表明：DLC薄膜的表面光滑、平整,表面粗糙度随沉积时间的增加单调递增;耐磨性及附着性优良;与C4H10相比使用C2H2作为碳源气体可以得到较高Sp^3含量和较低Sp^1含量的DLC膜;C2H2制备DLC薄膜的透光率低于C4H10;同一种碳源气体,反应流量比例越小,则DLC薄膜的透光性越好。     

微波CVD金刚石薄膜用作LED散热片的制备

由于金刚石具有室温下最高的热导率,因此用化学气相沉积(CVD)制备的金刚石膜是大功率发光二极管(LED)理想的散热材料.本文利用微波等离子体CVD研究了不同沉积工艺下金刚石薄膜的生长.用扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱对得到的金刚石薄膜进行了表征,并将金刚石薄膜用作LED散热片的散热效果进行了检测.结果表明:在硅衬底上沉积20-30μm的CVD金刚石薄膜可以有效地降低LED的工作温度;在相同的制备成本下,提高薄膜的厚度(甲烷浓度4%)比提高薄膜的质量(甲烷浓度2%)更有利于提高LED的散热效果.本研究表明微波等离子体CVD制备的金刚石薄膜是大功率LED的理想散热衬底材料.