新型MPCVD装置在高功率密度下高速沉积金刚石膜

使用自行研制的新型MPCVD装置,以H2-CH4为气源,在输入功率为5kW,沉积压力分别为13.33、26.66kPa和不同的甲烷浓度下制备了金刚石膜。利用等离子体发射光谱法对等离子体中的H原子和含碳的活性基团浓度进行了分析。用扫描电镜、激光拉曼谱对金刚石膜的表面和断口形貌、金刚石膜的品质等进行了表征。实验结果表明,使用新型MPCVD装置能够在较高的功率密度下进行金刚石膜的沉积;提高功率密度能使等离子体中H原子和含碳活性基团的浓度明显增加,这将提高金刚石膜的沉积速度,并保证金刚石膜具有较高的质量。     

CVD金刚石自支撑膜的力学性能

CVD金刚石自支撑膜已经作为一种崭新的工程材料出现,其应用日益广泛,急切需要对其力学行为进行深入了解。为此对有关金刚石膜的断裂强度和断裂韧度的研究,以及金刚石膜的断裂机制进行了详尽的论述。简略介绍了金刚石膜的断裂强度和断裂韧度的测试方法,给出了典型的测试数据。最后就如何提高金刚石膜的力学性能和更好地应用这种新型工程材料提出了建议。     

沉积温度及其变化对金刚石膜内黑色缺陷产生过程的影响

用高功率直流电弧等离子体喷射方法研究金刚石膜沉积温度稳定性对膜中黑色缺陷产生的影响。结果表明,在温度稳定条件下制备的金刚石膜中,黑色缺陷的密度较低;当沉积温度大幅度变化时,在膜中产生大量黑色缺陷。形成大量黑色缺陷的原因是:沉积温度变化时,在金刚石晶粒的表面形成贯穿型孪晶,而在随后的生长过程中,这些孪晶的长大将抑制金刚石膜局部生长环境中活化的反应气体与其下晶界位置的金刚石组织接触,导致其生长缓慢并保留在金刚石膜中,从而形成大量黑色缺陷。     

电弧离子镀薄膜中的颗粒尺寸及其影响的扫描电镜观察

用扫描电镜对比分析了电弧离子镀增加直线磁场过滤对沉积TiN和TiAIN薄膜中颗粒的密度和尺寸的影响。结果表明,TiN薄膜中颗粒的最大直径,从14μm减小到3μm,颗粒密度从10^9／cm。降低到10^5／cm^2。TiAIN薄膜由于靶材中含有低熔点金属AI,因而发射出更大的颗粒,有的颗粒集团达到20／μm,磁场过滤后颗粒尺寸减小,颗粒密度降低到10^6／cm^2。分析了脉冲叠加直流偏压对TiCrZrN复合薄膜相组成的影响。颗粒可使电弧离子镀TiN／CrN多层膜的结合力降低,并使针孔产生遗传。使用直线型磁场过滤及脉冲叠加直流偏压不仅使颗粒密度和尺寸显著降低和减小,而且多层化对小颗粒产生了包覆作用。     

CVD金刚石自支撑膜的研究进展

金刚石膜以其最高的硬度、热导率、热震性能以及极高的强度等优点得到了越来越多的关注。自20世纪低压化学气相沉积技术成功制备出金刚石以来,在世界范围内,金刚石的制备技术及应用研究得到了快速发展。分别对国内外自支撑金刚石膜材料的制备技术及相关应用进行简要介绍,并讨论近几年我国在高质量金刚石膜材料制备技术方面取得的进展。目前主要的制备技术有热丝、直流辅助等离子体、直流电弧等离子体喷射、微波等离子体化学气相沉积(CVD)等方法。在小尺寸、高质量金刚石膜的制备技术基础上,21世纪初,国外几大技术强国先后宣布实现了大面积、高质量CVD金刚石膜的制备,并将其用于诸如红外光学窗口等高技术领域。我国也在CVD金刚石膜研发方面不断进步,先后掌握了热丝、直流电弧等离子体喷射、直流辅助等离子体CVD等合成大面积金刚石自支撑膜技术,近几年也掌握了915 MHz微波等离子体CVD技术,这些成果也标志着我国在高质量金刚石膜制备技术领域跟上了世界先进水平。     

自支撑金刚石膜的生长特征对断裂强度的影响

研究了自支撑今刚石膜的生长取向特征、表面形貌和质量对断裂强度的影响。X射线衍射和断裂强度的结果表明,随着衍射强度比值I(111)/I(220)的增大,断裂强度呈下降趋势。堆积在晶粒间界处的二次形核生长的小晶粒,覆盖晶粒间界的缝隙,在柱状晶粒间形成类似的搭桥效应,增强柱状晶之间的相互作用能,提高柱状晶结构的抗破断能力,金刚石膜中出现的非金刚石相将降低金刚石厚膜的断裂强度。     

大面积光学级金刚石自支撑膜研究进展

大面积光学级金刚石自支撑膜的制备和加工是近年来在CVD金刚石研究领域的最重要的技术进展之一.综述了北京科技大学近年来在CVD金刚石膜光学应用领域的研究进展.给出了采用高功率直流电弧等离子体喷射(DC Arc Plasma Jet) CVD工艺制备大面积光学级金刚石自支撑膜的研究结果, 并报道了对所制备的光学级金刚石自支撑膜的光学、力学(机械)、热学和微波介电性能的最新研究结果.     

WC-Co硬质合金刀片热丝法金刚石薄膜涂层附着力

用热丝法研究了WC-6%Co硬质合金刀片金刚石薄膜涂层附着力。结果表明:采用温度为80℃,(HCl:HNO₃:H₂O)(体积比)为1:1:1溶液对硬质合金刀片表面去Co 15min后,经40μm金刚石粉及1.5μm金刚石加20μmTaC混合粉进行超声预处理,结果表明,沉积的金刚石薄膜与硬质合金刀片基底具有良好的附着力,而经40μm金刚石粉处理的薄膜涂层组织与附着力要好一些。     

金刚石膜介电性能影响因素的研究

为研究沉积的金刚石膜介电性能的影响规律。用光谱学方法研究了大面积自支撑金刚石厚膜的介电性能以及加入不同含量的氮气对化学气相沉积(CVD)金刚石膜的介电性能的影响。研究结果表明。随着甲烷浓度(100～200sccm)的增加,CVD金刚石膜的生长速率和非金刚石碳的相对含量增加,从而导致膜的介质损耗(tanδ)增加,造成CVD金刚石膜质量下降。随着沉积温度(1010～1030K)的提高,CVD金刚石膜的介电损耗减小。氮气加入量的增加,CVD金刚石膜的介质损耗增加。     

球磨工艺对原位合成SiC_p增强铜复合材料组织及性能的影响

本文采用机械合金化法及SPS烧结工艺原位合成了SiC_p增强铜基复合材料,应用显微硬度计、金相显微镜、X射线衍射仪等设备,针对由对不同工艺参数所制备的样品进行了性能测试,并采用正交试验法研究了球料比、球磨转速、球磨时间、控制剂等一些球磨工艺参数对于复合材料中微观结构及性能的影响。结果表明:这些参数对于复合材料的硬度、耐磨性以及致密度有着显著的影响。最终的分析表明,最佳的工艺参数为:球磨时间3 h,球磨转速1000 r/min,控制剂1%硬脂酸,球料比7∶1。