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CVD金刚石膜光学性能与热学性能相关性研究

目的通过等离子体喷射制备不同质量CVD金刚石膜并研究其光学及热学性能,试图建立起两种性能的相互关联性。方法采用光学显微镜、X射线衍射仪、激光拉曼光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪和NETZSCH LFA467导热仪检测CVD金刚石膜的表面形貌、晶粒尺寸、结构特征和红外光学性能、热学性能。结果金刚石自支撑膜的光学性能及热学性能密切相关,本质上取决于氮和非金刚石相的含量。当金刚石膜内氮质量分数大于0.009%时,氮含量是决定光学性能及热学性能的关键因素,且两者随着氮含量的增加呈线性衰减趋势;当氮质量分数小于0.009%时,氮的影响相对较小,晶粒尺寸成为影响金刚石膜热导率的主要因素,此时晶粒尺寸对金刚石膜红外透过率影响较小。此外,金刚石中C—H吸收与非金刚石相含量正相关,其对金刚石光学及热学性能影响规律与N杂质基本一致。结论 CVD金刚石膜的热导率和红外透过率随着金刚石膜的氮杂质含量和C—H吸收系数的降低而逐渐提高,当达到一定程度,红外透过率相对热导率的增加表现出滞后性。     

CVD金刚石膜与常用红外光学材料抗砂蚀性能对比研究

目的通过分析CVD金刚石膜与几种常用红外光学窗口材料在砂蚀过程中形貌特征以及红外透过率的变化规律,获得CVD金刚石膜在砂蚀过程中的材料去除机制及抗砂蚀性能的关键因素。方法采用喷射式冲蚀磨损系统,对CVD金刚石膜及其他几种常见红外光学材料进行砂蚀性能测试。通过扫描电子显微镜对材料冲蚀后表面形貌进行观察,电子天平测量红外材料砂蚀率。采用红外光谱仪对砂蚀前后红外光学材料进行测量,评价其冲蚀前后的红外性能变化。结果 CVD金刚石膜抗砂蚀能力远高于Ge、ZnS、MgF_2以及石英玻璃。在设定测试条件下,仅经过6 s冲蚀,除CVD金刚石膜外,其余光学材料的红外透过性能下降40%~60%。而CVD金刚石经受240 min的相同条件冲蚀,其红外透过率仅下降9.5%,显示出极佳的抗砂蚀能力。结论 CVD金刚石膜的冲蚀过程主要是微裂纹形成及扩张连接导致材料流失。其他材料的冲蚀过程既有裂纹扩展,也有反复的切削、犁削,而后者是这些材料被冲蚀的主要原因。     

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。     

车载式城市信息采集与三维建模系统

空间数据快速采集是数字城市工程的关键技术 .研制了具有自主控制和移动地理坐标框架特点的车载式三维数据采集系统和相应的数据处理软件包 .系统集成了多种传感器 ,实时完成载体的GPS定位数据、激光扫描数据以及CCD影像数据的综合采集 .自主开发的软件包具有的功能包括 :后处理GPS数据 ,以提供载体的地理位置、速度和各传感器的坐标和方位 ;后处理激光扫描数据 ,以提供建筑物的距离、高度或宽度乃至特征线 ;后处理CCD影像数据 ,提供纠正后的目标纹理 ;建立目标三维模型 ,实现目标三维重建 .作为空对地观测技术的一种必要技术补充 ,拟解决城市高层建筑遮挡区、高层建筑物立面、多层建筑物复杂结构的信息获取 ,以及城市和众多工程建设所需的高速度三维测量问题     

皮带机头卸载点多功能全封闭装置在综采工作面的应用

一种在煤矿综采或综掘工作面皮带机头卸载点多功能全封闭装置,该装置采用钢板、槽钢组合联接,方便井下运输和现场安装,由左右侧板、上封板、前挡板、缓冲平台和铰接吊梁等组成,结构简单,使用方便、可靠,够实现皮带机头卸载点运料、煤矸卸载缓冲、综合降尘、堆煤保护装置吊挂、人员防坠等多功能,延长了反井漏斗的使用寿命,减少了维修费用,降尘效果明显,改善了现场的作业环境,增加了煤炭的块煤度,提高了经济效益,提高工作效率和安全系数。     

非英语专业大学生翻译能力培养

翻译教学是大学英语教学中的组成部分,不仅可以提高学生的翻译能力,而且可以更加自如地提高学生的整体外语能力.然而,翻译教学一直是大学英语教学中的一个薄弱环节.如何在有限的学时内强化学生的翻译能力及其整体外语能力是广大大学英语教师面临的难题之一.     

可保露天北部出入沟系统改造浅析

根据近几年的生产实践，从运输成本、燃油消耗、轮胎消耗、运输车辆的投入数量等对采场北部出入沟系统的改造，进行经济效益分析。     

单晶金刚石外延层生长工艺研究

目的 研究高质量单晶金刚石外延生长工艺。方法 使用X射线白光形貌束分析了等离子体表面刻蚀处理前后单晶金刚石位错密度的变化,随后使用等离子体刻蚀预处理工艺,通过改变沉积温度研究了其对金刚石质量的影响。为了表征温度对单晶金刚石质量的影响程度,使用拉曼光谱和X射线衍射摇摆曲线等方法分析了单晶金刚石质量以及位错密度的变化情况,进而确定沉积高质量单晶金刚石最佳的沉积温度。结果 X射线白光形貌束结果显示,未进行氢氧等离子体表面刻蚀的籽晶生长之后,由于表面微加工、抛光引入的位错或者微裂纹,导致生长层位错增多;同时,氢氧等离子体表面刻蚀实验结果显示,刻蚀时间并非越长越好;使用刻蚀处理过的单晶金刚石籽晶进行不同温度外延生长实验,籽晶刻蚀后生长的金刚石拉曼峰位均在1332.5 cm?1附近,半高宽为2~3 cm?1之间。在900 ℃沉积之后,X射线摇摆曲线半高宽仅为0.009。结论 使用氢氧微波等离子体刻蚀单晶金刚石,800 ℃刻蚀40 min,可以基本消除因微加工或者抛光引入的位错或者缺陷。经过刻蚀处理的籽晶在900 ℃制备出的单晶金刚石质量最高,位错最少,可以满足高质量单晶金刚石的制备。     

静电辅助气溶胶化学气相沉积法制备Al_2O_3薄膜

以乙酰丙酮铝为前驱体,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,采用静电辅助的气溶胶化学气相沉积(ESAVD)方法,在Si(100)衬底上制备了Al2O3薄膜,并采用场发射扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和自动划痕仪等设备对制备的薄膜进行了表征。结果表明:采用ESAVD法制备的Al2O3薄膜平整致密而且晶粒细小,薄膜与基体之间及薄膜内部都未出现开裂现象;薄膜与基体的结合力约为5.56 N;沉积得到的薄膜为化学计量比为2∶3的氧化物薄膜;退火前的薄膜为非晶态,在1 200℃退火保温2 h后薄膜转变为-αAl2O3。