金刚石表面Ar离子溅射效应的电子能谱分析

用X射线光电子能谱(XPS)对微波等离子体(MPCVD)合成的金刚石进行了Ar离子溅射效应原位分析．原始表面的Cls光电子峰位于285．80eV，随着溅射时间的延长，Cls峰位向低结合能方向移动，1h后移至285．40eV．在溅射过程中，Cls的半高峰宽(FWHM)由最初的1．80eV增加到2．20eV．Cls峰的解叠结果表明经Ar离子溅射后，金刚石表面出现了石墨态碳，而且其含量随溅射的增强而增加．由于Ar离子的溅射，俄歇电子谱(XAES)也发生了明显的变化，XAES微分特征距离D值则由14．37eV增加到19．34eV，同时C的价带电子谱(VBS)金刚石特征消失，这些结果补充证明了Ar离子的溅射效应是诱导金刚石向石墨转化．最后讨论了溅射效应的机制．     

3种生物碳素材料表面的血液相容性

通过比较表面能量参数,血浆蛋白吸附在碳素材料表面后的构象改变和血小板粘附在碳素材料表面后的形态改变,对3种生物碳素材料表面的血液相容性进行了研究。结果表明:3种生物碳素材料的临界表面张力和界面自由能为:石墨>金刚石膜>类金刚石膜;而极性色散比正好相反;石墨对血浆蛋白构象的改变相对较大,DLC膜相对较小,金刚石膜居中;单位面积石墨表面上粘附血小板的数目远大于金刚石膜表面,而纯的类金刚石膜表面上基本没有粘附血小板。类金刚石膜的血液相容性优于金刚石膜,金刚石膜的血液相容性优于石墨。     

高温高压下石墨变金钢石的结构转化率

本文根据作者过去提出的石墨在高温高压下转化为金刚石的微观机理模型,应用晶体中原子热振动与移动的统计方法,从定量上估算石墨向金刚石转化的速率与温度和压力的关系,推导出了计算公式。实例的计算结果与实验相符,从而证明作者提出的转化机理是合理的。     

电子与氧、氟和氖原子碰撞角分布的理论计算

用模型势方法研究和计算了电子被O、F、Ne原子散射的微分截面(角分布),入射电子能量从0.1ev到1.0ev,计算的角分布从0°到180°。从理论研究和计算中看到,随入射电子能量的增加,电子被O、F、Ne原子散射的微分截面呈现规律性变化。     

再结晶石墨的形成机制

用高温高压温度梯度法作为实验手段来生长优质宝石级金刚石单晶。发现在金刚石合成的稳定区内(人造石墨碳源已完整为金刚石,而且籽晶上有宝石级金刚石单晶的持续生长),结晶性完整的亚稳态再结晶石墨更容易在相对低压高温区出现,其成核驱动力小于金刚石。本文还首次从过剩溶解度角度讨论了再结晶石墨的形成过程。研究表明:在金属触媒溶液中由高温端扩散下来的大量碳源处于过饱和状态时,再结晶石墨是作为一种中间相首先出现,当压力、温度合适时,再结晶石墨会再次成核为金刚石单晶,否则,再结晶石墨就会稳定保留下来。     

类金刚石薄膜膜基结合强度优化技术研究进展

类金刚石膜是由sp2键合的石墨与sp3键合的金刚石组成的一类碳膜,具备石墨的润滑特性和金刚石的高硬度,在降低摩擦因数、耐磨等方面具有重要应用价值.但薄膜较大的残余应力以及膜基结合问题的存在,限制了其在机械、电子、医学等范围内的普遍应用.国内外研究表明,掺杂元素、生成过渡层、设计多层膜成为有效改善类金刚石薄膜膜基结合强度...     

超硬纳米类金刚石膜的结构特点及其形成机制的探讨

研究了超硬碳膜的力学性质、波谱性质及结构性质，指出有一种无氢类金刚石膜是由石墨碎片、布基葱和金刚石晶粒以新型的共价键组成的网架结构，具有良好的力学性能，由于石墨碎片中的π键变形，石墨碎片和布基葱边缘的不饱和悬键与金刚石晶粒周围的悬键结合成新型的共坐键，金刚石晶粒只能由激发态碳原子在非平衡重组过程中产生，而石墨碎片既可以在碳原子重组过程中产生，也可以在蒸发石墨过程中产生。     

金刚石表面Ar离子溅射效应的电子能谱分析

用X射线光电子能谱(XPS)对微波等离子体(MPCVD)合成的金刚石进行了Ar离子溅射效应原位分析.原始表面的C1s光电子峰位于285.80 eV,随着溅射时间的延长,C1s峰位向低结合能方向移动,1 h后移至285.40 eV.在溅射过程中,C1s的半高峰宽(FWHM)由最初的1.80 eV增加到2.20 eV.C1s峰的解叠结果表明经Ar离子溅射后,金刚石表面出现了石墨态碳,而且其含量随溅射的增强而增加.由于Ar离子的溅射,俄歇电子谱(XAES)也发生了明显的变化,XAES微分特征距离D值则由14.37 eV增加到19.34 eV,同时C的价带电子谱(VBS)金刚石特征消失,这些结果补充证明了Ar离子的溅射效应是诱导金刚石向石墨转化.最后讨论了溅射效应的机制.     

纯铁触媒添加叠氮化钠合成高氮含量金刚石

氮元素是天然金刚石和人工合成金刚石中最主要的杂质。为了能够合成出与天然金刚石相同程度含氮量的金刚石,采用含添加剂叠氮化钠（NaN3）的纯铁粉末触媒和石墨在六面顶压机上进行合成研究。用傅立叶变换显微红外光谱仪对金刚石晶体中的氮含量进行细致的测试。结果表明,用含添加剂NaN3的纯铁粉末触媒合成的金刚石中以单一替代形式（Ib）存在的氮杂质最高浓度达到了2200 μg/g,这远远超过了迄今为止报道的用传统的金属触媒生长的具有完整晶形的金刚石中氮的最高含量800 μg/g,氮含量达到天然金刚石相同量级;当NaN3的含量小于0.7％时,金刚石中氮含量随着NaN3的含量增加而增加。     

电子隧道贯穿电场中薄势垒的时间

给出了在矩形势垒区存在电场作用时，隧穿电子波函数的形式解。特别是对于势垒很薄且电场为临界场的情形得到了波函数的具体形式，用它们计算了电子隧穿过程的相位时间和停延时间，并对两种隧穿时间模型作了比较。     

采用石墨碳源沉积金刚石薄膜

采用固相石墨为碳源，使用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法，在Si(111)上沉积高质量的金刚石薄膜。研究了在气相碳源浓度处于不饱和状态时，沉积气压和石墨温度对生长速率的影响。利用SEM，XRD，红外光谱分析薄膜表面形貌和质量。结果表明高质量的金刚石薄膜可在H2激发而生的封闭的等离子体气氛下合成，高的有沉积气压和石墨温度会导致高的气相碳源浓度，从而有利于提高薄膜的生长速率，而低的气相碳源浓度有利于沉积薄膜的质量的提高。     

h-BN掺杂对金刚石晶体结构的影响

报道了在Fe70Ni30合金触媒和石墨系体中,掺杂六角立方氮化硼(h-BN)和硼(B)生长金刚石单晶的过程。研究发现,h-BN和B掺杂对于金刚石生长条件及形貌等具有较大的影响,其中h-BN掺杂生长金刚石的最低生长压力达到了6.2 GPa,同时晶体呈绿色条状。说明h-BN和B在金刚石晶体生长以及取代碳原子进入晶格时起到了不同的作用。通过X射线衍射及光电子能谱等表征手段,分析了硼氮对金刚石晶体结构的影响,以及硼氮在金刚石中的化学环境及成键方式。在此基础上阐述了硼氮掺杂的形成机制。     

活性碳、碳黑与石墨高温高压下的溶解再结晶研究

本文介绍了不同结晶度的碳材料（石墨、活性碳、碳黑）在一定的高温高压条件下的形态及变化,并对碳在触媒合金Ｎｉ７０Ｍｎ２５Ｃｏ５中的溶解再结晶情况进行了观测和分析,得出在同一条件下碳材料在触媒中的扩散与其结晶度有关。唯在碳黑样品中发现有金刚石生成并讨论了成因。研究结果对实践有指导意义。     

Ag-Cu-Ti钎料在金刚石表面的润湿状况

针对金刚石的钎焊问题,利用扫描电镜和电子探针分析、Ｘ射线能谱分析、Ｘ射线结构分析等方法,对Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉ钎料在金刚石表面的润湿状况进行了试验研究。,结果,含Ｔｉ量对钎料的湿着状况有一定的影响界央间Ｃ,Ｔｉ元素的扩散及ＴｉＣ的形成有助于改善钎料的润湿状况。     

金刚石与钢体的盐浴焊

用氯基盐浴作为加热方法，实现了金刚石表面金属钛的渗覆以及金刚石与２０Ｎｉ４Ｍｏ钢的焊接。试验中采用了Ｎｉ基合金作为中间过渡层金属。试验结果表明：盐浴加热既可有效地避免金刚石在高温下的石墨化，又不影响金刚石的性能；利用金属Ｔｉ和Ｎｉ形成低溶点共晶，来实现金刚石与钢体的接触熔化焊，大大降低了加热温度，为金刚石工具的焊接技术开辟了一条有效途径。金刚石与钢盐浴焊具有加工成本低、操作简便、连接强度高的优点。     

氧含量测定方法及在人造金刚石用触媒质量控制中的应用

目前人工合成金刚石主要采用有触媒合金参与的高温高压静压法,触媒合金中的氧对金刚石的形核长大以及晶体质量影响很大,尤其是采用易氧化的铁基合金作触媒更为明显.阐明合金中氧对金刚石形核生长以及质量影响机理研究,已经成为国内外金刚石工作者关注的重点.本文综述了几种常用的测定氧含量的方法,在阐述机理的基础上对其进行了分类比较,同时对铁基触媒中氧含量的红外定量检测以及氧含量在触媒制备过程中的变化规律进行了探讨.     

直流辉光化学气相沉积金刚石的成核密度研究

利用直流辉光等离子体化学气相沉积金刚石的装置,研究了衬底材料以及表面状态对金刚石薄膜成核密度的影响,结果表明金刚石薄膜的成核密度与衬底材料的结合能、晶格常数、对碳的吸附能力及其表面状态有着密切的关系,具有较高结合能和对碳具有较强吸附能力的衬底材料有利于金刚石薄膜的成核.     

Influence of methane on hot filament CVD diamond films deposited on high-speed steel substrates with WC-Co interlayer

Diamond films were deposited on high-speed steel substrates by hot filament chemical vapor deposition (HFCVD) method. To minimize the early formation of graphite and to enhance the diamond film adhesion, a WC-Co coating was used as an interlayer on the steel substrates by high velocity oxy-fuel spraying. The effects of methane content on nucleation, quality, residual stress and adhesion of diamond films were investigated. The results indicate that the increasing methane content leads to the increase in nucleation density, residual stress, the degradation of quality and adhesion of diamond films. Diamond films deposited on high-speed steel (HSS) substrate with a WC-Co interlayer exhibit high nucleation density and good adhesion under the condition of the methane content initially set to be a higher value (4%, volume fraction) for 30 min, and then reduced to 2% for subsequent growth at pressure of 3 kPa and substrate temperature of 800 °C.