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．     

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。     

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。     

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。实验结构表明，原位氮掺发的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的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。     

CVD金刚石薄膜(111)与(100)取向生长的热力学分析

用非平衡热力学耦合模型计算了CVD金刚石薄膜生长过程中C2H2与CH3浓度之比[C2H2]/[CH3]随衬底温度和CH4浓度的变化关系,从理论上探讨了金刚石薄膜（111）面和（100）面取向生长与淀积条件的关系。在衬底温度和CH4浓度由低到高的变化过程中,[C2H2]/[CH3]逐渐升高,导致金刚石薄膜的形貌从（111）晶面转为（100）晶面。添加氧后C2H2与CH3浓度都将下降,但C2H2下降得更多,因而添加氧也使[C2H2]/[CH3]下降,从而有利于生长（111）晶面的金刚石薄膜。     

金刚石薄膜内应力研究现状

主要从内应力的测定方法、内应力与沉积工艺参数之间的关系两方面对国内外金刚石薄膜内应力的研究现状进行了综述。     

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     

热丝CVD大面积金刚石薄膜的生长动力学研究

在传统工业型热丝化学气相沉积（HFCVD）反应腔内，相关工艺参数取模拟计算优化值的条件下，采用XRD，SEM及Raman光谱等分析手段研究了单晶Si（100）上较大面积金刚石薄膜的动力学生长行为，讨论了晶格取向的变化规律。结果表明：优化工艺参数条件下，在模拟计算的衬底温度和气体温度分布均匀的区域内，沉积的金刚石薄膜虽存在一定的内应力，但整体薄膜连续、均匀，几何晶形良好，质量较高，生长速率达1．8μm／h。薄膜生长过程中晶形显露面受衬底温度和活性生长基团浓度的影响较大。     

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。     

计算机编程控制CVD金刚石膜生长系统的研制与应用

在863“九五”计划期间,我们研制成功“计算机编程控制CVD金刚石膜生长系统”,并用此设备在无人值守的情况下,生长出毫米级金刚石和金刚石/硅碳氮多层膜,证明该设备安全可靠,性能优良。1 计算机编程控制CVD金刚石膜生长系统 图1(见封1)为我们研制的计算机编程控制CVD金刚石     

低偏压下化学气相沉积金刚石薄膜的生长形貌研究

在微波等离子体化学气相沉积装置中，研究了偏压电压、甲烷浓度及沉积气压对金刚石晶形显露的影响。实验结果表明，生长时施加低的衬底偏压对金刚石的晶形显露有较大的影响，正的偏压有利于(111)面显露，负偏压有利于(100)面显露。在低偏压条件下生长时，低的沉积气压和甲烷浓度有利于(111)面显露；而高的气压和甲烷浓度有利于(100)面显露。过高的甲烷浓度将恶化金刚石质量，出现菜花状组织，无明显的晶面显露。     

Growth of Diamond Film by Hot-filament CVD and Its Interface Research

1.IntroductionRecently,progress of vapour phasegrowth of diamond fihn under non-equilib-rium reaction condition has shown theprospect of its commercial production in re-spect of effectiveness and economy.Theprocess proceeds in the thermodynamical     

CVD金刚石膜高效超精密抛光技术

CVD金刚石膜作为光学透射窗口和新一代计算机芯片的材料,其表面必须得到高质量抛光,但是现存方法难以满足既高效又超精密的加工要求.本文提出机械抛光与化学机械抛光相结合的方法.首先,采用固结金刚石磨料抛光盘和游离金刚石磨料两种机械抛光方法对CVD金刚石膜进行粗加工,然后采用化学机械抛光的方法对CVD金刚石膜进行精加工.结果表明,采用游离磨料抛光时材料去除率远比固结磨料高,表面粗糙度最低达到42.2 nm.化学机械抛光方法在CVD金刚石膜的超精密抛光中表现出较大的优势,CVD金刚石膜的表面粗糙度为4.551 nm.     

热丝法化学气相沉积金刚石系统温度分布与薄膜生长关系研究

对热丝化学气相沉积金刚石薄膜系统内的三种传热方式（传导、对流和辐射）进行了比较分析,数值计算了气相空间温度分布和衬底表面二维温度分布。采用热丝化学气相沉积工艺制备了金刚石薄膜,扫描电镜结果显示金刚石薄膜在不同生长区域呈现出与温度分布相关的微观结构与形貌。     

铜基体上CVD金刚石厚膜的制备

用MWCVD方法在无预处理铜基体上获得了金刚石薄膜和厚膜。所得金刚石膜从基体上自动脱落,但形貌分析和Ramman分析表明,所得金刚石膜具有较好的质量。因此铜是制备金刚石厚膜的理想基体材料。     

卤素原子在化学气相淀积金刚石薄膜过程中的作用

根据非平衡热力学耦合模型计算得到了碳氢氟和碳氢氯体低压金刚石生长的非平衡定态相图，计算与大量实验事实符合良好。     

Fabrication and Characterization of FeNiCr Matrix-TiC Composite for Polishing CVD Diamond Film

Dynamic friction polishing (DFP) is one of the most promising methods appropriate for polishing CVD diamond film with high efficiency and low cost.By this method CVD diamond film is polished through being simply pressed against a metal disc rotating at a high speed utilizing the thermochemical reaction occurring as a result of dynamic friction between them in the atmosphere.However, the relatively soft materials such as stainless steel, cast iron and nickel alloy widely used for polishing CVD diamond film are easy to wear and adhere to diamond film surface, which may further lead to low efficiency and poor polishing quality.In this paper, FeNiCr matrix-TiC composite used as grinding wheel for polishing CVD diamond film was obtained by combination of mechanical alloying (MA) and spark plasma sintering (SPS).The process of ball milling,composition, density, hardness, high-temperature oxidation resistance and wear resistance of the sintered piece were analyzed.The results show that TiC was introduced in MA-SPS process and had good combination with FeNiCr matrix and even distribution in the matrix.The density of composite can be improved by mechanical alloying.The FeNiCr matrix-TiC composite obtained at 1273 K was found to be superior to at 1173 K sintering in hardness, high-temperature oxidation resistance and wearability.These properties are more favorable than SUS304 for the preparation of high-performance grinding wheel for polishing CVD diamond film.