MPCVD制备金刚石中的光谱分析

在微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）多晶金刚石的过程中,利用发射光谱法（OES）诊断等离子体中活性基团的分布情况,研究了沉积气压、CH4体积分数以及气体流量对等离子体中基团谱峰强度的影响,讨论了相关基团与金刚石沉积速率和质量之间的关系. 结果表明:在微波功率800 W下,气压从12 kPa增加到16 kPa,等离子体中各基团浓度均显著增加,有利于提高金刚石的沉积速率. 气压16 kPa、功率800 W时,CH4体积分数从2%增加到7%,C2基团峰值强度从12 600 cps 增加到24 800 cps,而氢原子峰值强度从60 000 cps 变为61 000 cps,导致C2基团与氢原子浓度比值从0.21增加到0.40,金刚石的沉积速率虽然提高,但沉积质量下降. 当沉积气压和CH4体积分数分别从16 kPa、4%提高到18 kPa、6%时,C2基团峰值强度从28 000 cps 增加到37 000 cps,同时保持了C2基团与氢原子浓度比值约0.28不变,既保证了金刚石沉积质量又显著提高了金刚石的沉积速率. 等离子体体系中基团浓度基本不受气体流量变化的影响.     

山西煤系锂镓铝分布特征和开发利用前景

煤中共伴生金属矿产是指在煤系地层中,与煤共生或伴生在一起,在煤炭开采时共同产出的具有工业价值或工业利用前景的金属矿产。山西煤炭资源丰富,储量巨大,年煤炭产量常年占全国年煤炭产量的25%左右,火电发电量常年占全省总发电量90%以上。山西煤与煤基固废中蕴藏着大量可供工业开发和利用的金属矿产,如煤中锂、镓、铝等。但目前尚无从全省的角度对山西煤中共伴生金属矿产的分布进行研究,极大地限制了从宏观政策层面对煤中共伴生矿产的战略开发。笔者根据山西煤系地层中锂镓铝的研究数据,分析了目前山西煤系共伴生锂、镓、铝的分布特征和成矿前景。认为,山西煤中太原组煤中锂含量显著大于山西组,而铝镓小于山西组;煤层夹矸中锂镓含量显著大于煤层中。山西宁武煤田平朔矿区,沁水煤田晋城矿区、霍西煤田霍州矿区、西山煤田古交矿区太原组主采煤层以及西山煤田夹矸中的锂具有良好的煤系伴生锂矿成矿潜力;山西煤中镓和铝异常高值较普遍,广泛分布于山西山西省中北部地区,且整体上从北向南依次递减。山西煤系锂镓铝资源在山西电厂粉煤灰和高铝煤矸石储量巨大,具有良好的工业开发前景,亟需对山西粉煤灰中锂和煤层夹矸中锂镓的边界品位和最低工业品位进行划定,以实现资源的循环和高值化利用。作为2种特殊的矿产资源,粉煤灰和煤矸石的综合利用应从源头开始做顶层设计,因地制宜、分类分级梯级利用。     

采用Cu/Ti过渡层沉积金刚石薄膜刀具的界面结构

研究了硬质合金基底上Cu/Ti作过渡层化学气相沉积(CVD)金刚石薄膜的界面特性.利用激光Raman谱分析了过渡层不同生长阶段金刚石薄膜的质量的影响.采用SEM、EDS对金刚石薄膜硬质合金刀具横截面的结构进行了研究.结果表明:基体中的Co被Cu/Ti作过渡层有效的抑制住;Cu向基体内的扩散改善了基体的性能,提高了界面层金刚石薄膜的质量;Ti的引入促进了金刚石的形核,减少了界面处晶粒间的空隙,提高了金刚石薄膜与基体表面的实际接触面积.     

Microwave Plasma Chemical Vapor Deposition of Diamond Films on Silicon From Ethanol and Hydrogen

Diamond films with very smooth surface and good optical quality have been deposited onto silicon substrate using microwave plasma chemical vapor deposition(MPCVD)from a gas mixture of ethanol and hydrogen at a low substrate temperature of 450℃.The effects of the substrate temperature on the diamond nucleation and the morphology of the diamond film have been investigated and observed with scanning electron microscopy(SEM).The microstructure and the phase of the film have been characterized using Raman spectroscopy and X-ray diffraction(XRD).The diamond nucleation density significantly decreases with the increasing of the substrate temperature.There are only sparse nuclei when the substrate temperature is higher than 800℃ although the ethanol concentration in hydrogen is very high.That the characteristic diamond peak in the Raman spectrum of a diamond film prepared at a low substrate temperature of 450℃ extends into broadban indicates that the film is of nanophase.No graphite peak appeared in the XRD pattern confirms that the film is mainly composed of SP^3 carbon.The diamond peak in the XRD pattern also broadens due to the nanocrystalline of the film.     

金刚石薄膜的低温沉积

采用乙醇和氢气作为工作气体，利用微波等离子体化学气相沉积法在较低的沉积温度下制备了金刚石薄膜，用扫描电子显微镜(SEM)、Raman光谱、X射线衍射仪(XRD)和红外光谱研究了薄膜的结构和性质。结果表明：在450℃的基片温度下，利用乙醇和氢气在优化的工艺条件下可得到具有微晶结构的金刚石薄膜。     

MPCVD金刚石的制备与应用研究进展

金刚石具有硬度高、禁带宽、热导率高、载流子迁移率高、击穿电压高、光学透过性好及化学稳定性优异等特性,在精密机加工、热沉、光电子、量子计算及半导体等众多领域都有广泛且重要的应用.     

钢基渗铝过渡层上沉积金刚石薄膜的研究

在微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)装置中,以45钢钢板上的渗铝层作为过渡层,制备金刚石薄膜。研究了基体表面不同的铝含量对金刚石膜质量的影响。扫描电子显微镜(SEM)、能谱和Raman谱测试表明,渗铝层中的FeAl等金属间化合物在低温沉积时能减弱碳向基体的扩散,防止非金刚石相碳的出现,从而有利于高质量的金刚石薄膜的沉积。而试样表面过低的铝含量及过高的沉积温度不利于金刚石薄膜的形核与生长。     

硬质合金上采用Cu和Cu/Ti过渡层沉积金刚石薄膜的形核分析

采用Cu和Cu/Ti作过渡层研究了硬质合金基底上金刚石薄膜的形核生长。Cu/Ti作过渡层明显的提高了金刚石在硬质合金基底上的形核密度。用扫描电子显微镜和激光Raman谱研究了金刚石薄膜的形核形貌和质量 ,并对形核差异的原因作了初步的探讨。     

温度对MPCVD法同质外延单晶金刚石缺陷的影响

利用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法在含有缺陷的单晶金刚石种晶上进行同质外延生长实验,在其他沉积参数保持相同的情况下,研究温度对生长的单晶金刚石缺陷的影响。通过发射光谱、拉曼光谱以及SEM对单晶金刚石进行表征。实验结果表明:单晶金刚石温度越高,金刚石表面的等离子体发射光谱中的谱线强度比值I（C₂）/I（H_α）也越高;而电子温度越低,等离子体中粒子间的碰撞更加剧烈。在740℃沉积时,单晶金刚石表面会在同质外延生长后出现从缺陷处贯穿的裂痕;在780和820℃沉积时,单晶金刚石表面缺陷有被抑制和覆盖的趋势,缺陷面积减小;而在860℃沉积时,缺陷面积扩大且凸起更为明显。因此,在适宜温度下生长的单晶金刚石质量较好,金刚石特征峰偏移小、应力较小;温度过高或不足,金刚石特征峰向低波数偏移程度较大,压应力较大。      

钙基固硫剂在煤泥燃烧中的变化及固硫效果研究

为降低煤泥燃烧过程SO_2排放,以煤泥为原料,分别利用X射线衍射仪(XRD)和电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)分析煤灰中矿物组成和化学组成,研究了2种钙基固硫剂(CaCO_3、CaO)在煤泥燃烧过程中的演变行为和不同条件下的固硫效果。结果表明,当燃烧温度低于820℃时,2种固硫剂在燃烧过程中均主要转化为硬石膏和石灰,不与煤泥中的矿物质发生反应。当燃烧温度高于820℃时,固硫剂转化为硬石膏和生石灰,而生石灰又与煤灰中的SiO_2和Al_2O_3反应生成了钙黄长石。当燃烧温度超过1 000℃时,部分固硫产物CaSO_4发生分解,导致固硫率降低。煤泥和固硫剂混合制备成型煤,能够显著提高固硫效果。