金刚石芯LED中衬底及外延材料的研究进展

金刚石作为自然界中热导性最好的材料,在半导体行业的应用越来越广泛。随着LED行业的不断发展,金刚石芯LED也崭露头角。综述了自20世纪50年代以来,金刚石材料作为衬底和外延材料在半导体光电子领域的研究进展。主要从两个方面展开论述:金刚石作为衬底外延GaN的研究进展;以及金刚石本身作为外延材料制备成p-n结、p-i-n结、异质结等半导体器件的研究进展。这些研究充分体现了金刚石材料应用在LED产品中的可行性和优越性,以及应用在大功率LED芯片中的巨大潜力。     

金刚石声表面波器件的研究与进展

高频无线通讯系统的迅速发展推动了对高频声表面波 (SAW)器件需求的不断增大。金刚石具有最高的声速和许多优于其他材料的特性 ,因此金刚石声表面波器件受到了越来越多的关注。本文介绍了金刚石声表面波器件的构成、制备方法 ,讨论了金刚石声表面波器件近年来国际上的研究进展 ,包括理论研究与实验进展的概况 ,并讨论了金刚石声表面波器件的未来发展趋势     

以模板法制备介孔碳及其性能研究

活性炭、卡宾、石墨、富勒烯和纳米碳管以及金刚石等是炭材料家族的代表,随着科学技术的进步和分析手段的提高,越来越被人们所重视。日常生活中人们接触到的各种炭材料差不多都可归结为无定形炭的范畴,如类金刚石炭、玻璃炭、活性炭以及各种炭黑、焦炭等。     

从专利技术角度分析金刚石串珠绳的发展

作为切割石材机器上的易损耗部件,金刚石串珠绳的失效问题一直是限制切割速度和切割质量的重要问题。尤其随着石材加工技术的不断发展,切割强度要求越来越高,切割速度越来越快,金刚石串珠绳的磨损更加严重,石材加工领域的不断开拓给金刚石串珠绳提出了更高的要求。本文对金刚石串珠绳技术领域的专利情况进行统计和分析,总结了金刚石串珠绳技术领域的专利申请发展趋势和方向。     

金刚石声表面波器件的研究与进展

高频无线通讯系统的迅速发展推动了对高频声表面波(SAW)器件需求的不断增大。金刚石具有最高的声速和许多优于其他材料的特性，因此金刚石声表面波器件受到了越来越多的关注。本文介绍了金刚石声表面波器件的构成、制备方法，讨论了金刚石声表面波器件近年来国际上的研究进展，包括理论研究与实验进展的概况，并讨论了金刚石声表面波器件的未来发展趋势。     

CVD金刚石薄膜在微机电系统(MEMS)中的应用

金刚石薄膜由于其独特的物理、化学和电学等特性，使其作为在板具发展潜力的MEMS中一种理想的材料，越来越得到人们的重视。此外近来各种金刚石薄膜的合成和加工方法已不断发展，使金刚石薄膜MEMS已逐步从原理的证明转向了实际的应用。本文简述了金刚石膜在MEMS中应用的技术基础及其在MEMS中应用的最新进展，着重介绍了金刚石喷嘴在生物芯片中的应用；半导体金刚石探针(既可用作隧道扫描显微镜探针又可作为一种抛光表面的微型工具)；世界上最微型的金刚石外科手术刀及微型电夹。     

Ni-P-金刚石三元化学复合镀工艺及沉积机理

研究了工艺条件对Ni－P－金刚石三元化学复合镀镀速及镀层中金刚石含量的影响，并探讨了复合镀层的沉积机理。结果表明：温度、pH值升高，镀速迅速增加，改变金刚石加入量对镀速的影响很小；镀层金刚石含量受温度影响较，而随pH值增加先增后减。随金刚石加入量的增加，镀层金刚石含量先是迅速增加，以后增加趋势越来越缓慢，两者呈抛物线型关系。金刚石表面ζ电位为负值，表明金刚石没有吸附镀液中的正离子，其颗粒的吸附不是依靠电场力作用，而主要是依靠机械力的作用。     

等离子体稳定性对曲面金刚石膜生长的影响

采用直流等离子体喷射化学气相沉积(DCPJCVD)制备曲面金刚石膜,等离子体稳定性对金刚石膜生长十分重要。研究表明,曲面金刚石膜长时间生长,阳极积聚石墨碳点,等离子体流动受阻失稳,金刚石膜含较多杂质。通过对阳极除碳处理,可维持稳定的等离子体、稳定的电子温度Te、均匀的活性原子及原子基团密度。制备的金刚石膜经SEM、Raman等表征,发现曲面金刚石膜致密、晶粒均匀,仅发现金刚石特征峰,制备的曲面金刚石膜质量较高。     

MPCVD同质外延单晶金刚石研究进展

微波等离子体化学气相沉积法(Microwave plasma chemical vapor deposition, MPCVD)外延单晶金刚石被认为是制备大尺寸、高质量的单晶金刚石极具前景的技术手段之一。本文首先对MPCVD同质外延单晶金刚石生长机理及最新进展做了简要介绍,然后着重阐述了MPCVD法制备大尺寸、高质量单晶金刚石在籽晶筛选与预处理、基台结构设计及生长工艺探索等方面的工作,并对MPCVD高品质单晶金刚石在力学、热学、光学及电子学等领域的应用进行了介绍,对未来单晶金刚石的应用前景进行了展望。     

超微金刚石和静压金刚石的制备,特性及应用

人造金刚石已越来越成为材料研究领域的一个重要分支,介绍了利用负氧平衡炸药中碳爆轰合成的超微金刚石的制备方法,特性和应用情况,并与静压法合成的金刚石进行了相应的对比。     

用扫描电镜观察金刚石车刀刃口圆弧半径和缺陷

近代在仪表产品、计算机、国防尖端产品和宇航产品中,对某些有色金属及其合金制成的零件的精度和表面光洁度要求越来越高,在这种情况下就发展起来用单晶金刚石车刀进行超精密切削加工工艺,而金刚石车刀的刀刃质量的好坏直接影响这种加工方法的质量。     

埋砂复合电沉积法制备铜基金刚石复合材料

铜基金刚石复合材料可结合铜与金刚石的优良物理性能,实现航空电子系统及其元器件轻质、高导热、低膨胀的性能要求。考察了复合电沉积工艺对复合材料金刚石质量分数和致密度的影响;通过对埋砂复合电沉积的预镀时间、上砂镀时间以及加厚镀时间等工艺参数的优化,获得金刚石分布均匀,致密度较高的铜基金刚石复合材料;并根据3种粒径金刚石的埋砂工艺参数拟合了金刚石粒径与复合电沉积工艺的关系。     

温度梯度法合成金刚石大单晶的研究进展

介绍了金刚石大单晶的温度梯度法合成技术,详细综述了影响金刚石晶体形貌、晶体品质以及生长速度等相关因素的最新进展,简要叙述了掺杂对金刚石晶体晶形、性能的影响,最后指出了温度梯度法合成金刚石大单晶的发展方向。     

纳米金刚石的表面功能化及其应用

纳米金刚石具有优异的力学、热学、光学性质,大的比表面积和可变的表面结构等特点,有广阔的应用前景。介绍了纳米金刚石的结构及其稳定性,综述了解除纳米金刚石的团聚和对其进行表面功能化的主要方法及其意义,评述了纳米金刚石在润滑油添加剂、复合材料、生物医学影像等领域的研究进展及应用前景。     

纳米金刚石基于功能材料应用的研究现状

由于天然金刚石非常稀少名贵,满足不了日益增长的工业需求,经过人们不断努力通过成熟的合成技术制备人造金刚石的年产量已经远远超过天然金刚石。目前在工业上,主要利用金刚石的高硬度特性将其作为磨料和超硬材料使用,最多的是用于磨具、刀具、钻进、切割、抛光等工具材料。但是,金刚石除了硬度高之外,光、电、催化、润滑、生物相容性等其他性能也非常优异,非常适合用于功能材料。人造金刚石的合成主要有三种方法:一是静态触媒法超高压高温合成金刚石单晶;二是采用化学气相沉积法制备大尺寸金刚石块(片)体材料;三是利用爆轰法合成纳米级粒度超细金刚石微粉。大颗粒单晶、大尺寸块(片)体、纳米级超细微粉等是金刚石作为功能材料应用中最被看好的材料形态,代表了当前的发展趋势。但是,对金刚石及其复合材料的功能性研究和应用开发还很不够。特别是纳米金刚石的多种优异特性,如高模量、高硬度、高热导率、良好的绝缘性、独特的光电特性、低摩擦系数及耐磨损特性、良好的化学稳定性和生物相容性,使其呈现出功能多样性。纳米金刚石作为功能材料的应用,最初主要用作光电材料,现在已经在生物医疗、药物递释、催化、热管理、润滑等领域获得了初步的应用,研究和开发处于快速发展阶段,应用前景广阔。纳米金刚石具有纳米材料的性质,容易发生团聚,采用搅拌球磨法、超声法、静电纺丝法等手段能够解决纳米金刚石的团聚问题。针对特定的应用目的,还需要对纳米金刚石进行化学改性。研究者采用羧化、氢化、氨化、酰胺化、酰氯化和羟化等化学改性方法,在纳米金刚石表面形成一些化学官能团,通过改变、调整和设计纳米金刚石表面的化学活性,降低纳米金刚石的凝聚,改进其在溶剂(或其他基体)中的溶解度和分散能力。改性后的纳米金刚石在生物成像、生物印记、生物传感、靶向特定细胞药物传输和组织工程等领域的应用研究获得了快速的发展。纳米金刚石经化学改性后表面官能团增多,能与聚合物通过共价键结合,其在聚合物中的分散得以改善,能明显提高聚合物的导热性能,非常适合作为复合材料的增强相。此外,改性后的纳米金刚石还被广泛用作光催化材料、摩擦材料、光电材料、自清洁材料等,展现出很大的研究价值。本文归纳了纳米金刚石用作功能材料的研究进展,在介绍纳米金刚石的改性方法、团聚与分散的基础上,重点介绍了纳米金刚石及其复合材料在前述诸多领域的应用情况,以期为拓展和深入纳米金刚石基于功能材料的应用研究提供参考。     

MPCVD法合成单晶金刚石的研究及应用进展

单晶金刚石因其优异的物理化学性质,使其成为高新技术领域最有潜力的材料之一。本文首先对CVD(化学气相沉积)法制备单晶金刚石进行了简介,然后对MPCVD(微波等离子体化学气相沉积)制备单晶金刚石过程中衬底选择、预处理、沉积参数等进行了详细评述,最后对MPCVD单晶金刚石在超精密加工、光学领域、粒子探测器、高温半导体及电子器件等方面的应用进行了介绍,并对未来单晶金刚石的发展作出了展望。     

Fe-Ni-C体系高温高压生长金刚石单晶的碳源供给

在Fe-Ni-C体系中高温高压生长金刚石单晶,通过对触媒和金属包覆膜的物相结构表征、相图分析以及热力学计算等方法探讨金刚石形核长大的碳源供给。研究发现:在金刚石形核的初期,由于石墨的不断熔入,触媒熔体会迅速形成对碳的过饱和溶液,并析出初生渗碳体。金刚石单晶合成之后触媒和金属包覆膜的组织与物相均以渗碳体为主。相图分析发现,金刚石的形核长大伴随有渗碳体的分解。热力学计算表明,在金刚石稳定生长区域,渗碳体向金刚石转变的相变自由能比石墨-金刚石的相变自由能更负。由此说明,Fe-Ni-C体系高温高压生长金刚石单晶的直接碳源并非石墨,而是渗碳体,即金刚石单晶来源于渗碳体高温高压的金刚石化而不是石墨的直接转化。     

低能离子束沉积类金刚石膜的结构及性能研究

研究了利用低能离子束技术，在单晶硅片等多种基体表面形成类金刚石薄膜（ＤＬＣ膜）。利用透射电镜、Ｘ射线光电子能谱及拉曼光谱等分析手段对该膜进行了显微结构分析，发现类金刚石膜是含有金刚石及其它碳相的混合碳膜。对该膜性能测试表明，该膜类似金刚石的性能，其光学、电学、机械及化学性质优异。探讨了类金刚石膜生长的机理，对类金刚石膜的一些可能的应用进行了研究。     

金刚石基燃料电池催化剂的研究进展

金刚石是由共价键方式连接的sp³杂化碳原子组成, 具有极强的稳定性。含硼金刚石(BDD)薄膜、BDD颗粒、非掺杂纳米金刚石(ND)等新型金刚石又兼具一定的导电性, 因此成为高稳定性燃料电池催化剂的理想载体材料。研究者进一步发现通过对上述新型金刚石进行适当功能化处理, 可以进一步提高催化剂的催化活性和稳定性。对金刚石进行掺杂处理, 既包括向金刚石晶格中掺杂, 也包括向金刚石衍生的石墨结构中进行掺杂, 能够得到新型高稳定性燃料电池非铂催化剂, 且金刚石sp³结构在提高非铂催化剂稳定性方面作用独特。本文总结介绍了相关研究成果, 希望能为后续研究提供参考借鉴。     

磨削液多喷孔喷射法在金刚石高速精磨平面中的作用

金刚石高速精磨工艺同古典法工艺比较,具有磨削效率高,磨具磨损慢,产品质量稳定,表面光洁度和面形精度好,从而提高抛光效率等优点,引起人们广泛注意,并在光学冷加工中得到越来越多的应用。几年来,我们在金刚石高速精磨平面方面进行一些工作,收到了较好的效果。