立式雾化辅助CVD系统的设计与实现

雾化辅助化学气相沉积(CVD)技术是一种高质量氧化物薄膜的低成本制备方法。设计并搭建了一套立式雾化辅助CVD系统,该系统包含了雾化源、立式反应腔体、加热、水冷和尾气处理模块。采用该系统制备了SnO_(2)薄膜,采用X射线衍射仪(XRD)对薄膜样品进行分析,并用扫描电子显微镜(SEM)观察样品表面形貌。实验结果表明:采用所设计的立式雾化辅助CVD系统制备出了沿(200)晶面生长的SnO_(2)薄膜,其(200)衍射峰半高宽为0.22°。SnO_(2)薄膜表面较大的晶粒呈现类金字塔状,薄膜表面颗粒尺寸较为均匀。通过计算得出薄膜表面最大颗粒平均粒径为145 nm。所设计的系统结构合理、操作简单,制备的薄膜具有较高的质量。

C-H-F氛围下金刚石薄膜的低温CVD生长过程分析

基于第一性原理的密度泛函理论对C-H-F氛围下低温CVD金刚石薄膜的生长过程进行仿真分析,计算H、F原子在氢终止金刚石表面发生萃取反应的吸附能、反应热与反应能垒,并分析CF_(3)、CF_(2)、CF 3种生长基团在带有活性位点基底上的吸附。结果表明:与H原子相比,F原子更容易在氢终止金刚石表面萃出H,并以HF形式脱附,且在C-H-F氛围下有利于在低温时产生更多的活性位点;CF_(3)、CF_(2)、CF基团在吸附后的结构和吸附能绝对值都更有利于金刚石相的生成,适当提高CF_(3)、CF_(2)、CF基团的浓度有助于实现金刚石相的更高速率生长。

CVD金刚石纳秒激光烧蚀机理及抛光试验研究(内封面文章·特邀)

通过有限元仿真研究了激光入射角度对纳秒激光烧蚀CVD金刚石的表面创成过程影响,并结合纳秒激光烧蚀CVD金刚石的试验,探究了激光功率、激光入射倾角与光斑重叠率等参数对CVD金刚石表面形貌及表面粗糙度的影响,分析了表面损伤的形成机理。在一定激光功率下,激光入射倾角增大会明显减轻加工表面的陷光效应,从而获得更加均匀的表面形貌。激光烧蚀CVD金刚石表面以沟槽、裂纹等为主要表面损伤特征,通过优化激光加工参数抑制了材料的表面损伤,降低了材料的表面粗糙度数值,实现了基于纳秒激光入射角度和扫描轨迹控制的CVD金刚石均匀抛光去除。

Mist CVD生长的雾滴迁移与早期沉积研究

第三代半导体材料α-Ga_(2)O_(3)因其超宽带隙(5.3 eV)和超高巴利加优值(6726)在制造高功率器件等电子器件方面更具优势。在α-Ga_(2)O_(3)的诸多生长方法中,Mist CVD简化了前体输运,是亚稳相薄膜较有前景的生长技术。针对早期雾滴分布会制约薄膜质量的问题,使用计算流体力学(CFD)对α-Ga_(2)O_(3)的水平热壁Mist CVD系统进行了多相流反应的瞬态数值仿真研究。基于雾滴迁移与气化模型,研究影响雾滴蒸发时间的因素,解释了雾滴迁移长度对初始外延质量和平均生长速率的作用。在影响α-Ga_(2)O_(3)薄膜生长分布的诸多变量中,对衬底温度、衬底位置及衬底角度等关键参数进行了优化。结果表明,26.5°的衬底角度、距离出口78 cm的衬底位置和550℃的衬底温度具有较好的雾滴迁移分布,是有利于薄膜成核生长的优化条件,为实际生长与制备提供生长参数。

新型CVD金刚石涂层刀具铣削高性能各向同性石墨研究

利用自主研发的新型CVD金刚石复合涂层刀具对自行研制的高密高强各向同性石墨材料进行了铣削加工试验,对比测试了新型CVD金刚石复合涂层刀具与PCD刀具的切削性能。试验结果表明,PCD刀具铣削加工25min其后刀面磨损已超过磨钝标准0.3 mm,新型CVD金刚石复合涂层刀具加工到45 min时,其后刀面磨损量仅为0.25 mm,这说明新型CVD金刚石复合涂层刀具高速铣削石墨时表现出良好的耐磨性和使用寿命,可以适应高性能各向同性石墨的加工需求。铣削加工试验还发现新型CVD金刚石复合涂层刀具加工的石墨表面质量在初期不如PCD刀具,但在更长时间加工情况下,其加工表面质量优于PCD刀具。

退火处理对CVD生长石墨烯薄膜功函数的影响

通过退火处理去除了石墨烯薄膜上的吸附气体和杂质,改变了石墨烯表面吸附情况.利用原子力显微镜和开尔文扫描探针显微镜,对退火处理前后的石墨烯薄膜表面进行了原位扫描,分别得到其退火前、后的表面形貌和表面接触电势差图.根据表面接触电势差测量结果进一步计算其功函数,并对退火处理导致的功函数变化机理进行分析.结果表明:退火处理使得石墨烯薄膜与SiO_(2)衬底间的水分子层逸出,从而导致石墨烯薄膜与SiO_(2)衬底间距减小,降低了石墨烯薄膜的P型掺杂水平,使得费米能级上升、石墨烯薄膜功函数减小.

基于扇形同心环模型的蜗杆磨修整滚轮CVD匹配分析

齿轮作为重大装备的核心基础部件,其齿面精度最终靠磨齿工序保证。电镀蜗杆磨修整滚轮作为磨齿工序用蜗杆砂轮修整不可或缺的精密加工工具,间接决定了齿轮的加工质量以及制造成本。但电镀蜗杆磨修整滚轮的齿形呈三角形结构,其齿顶磨粒附着难度大、修整状况恶劣,且齿顶相比齿侧提前失效,造成滚轮提前报废。CVD齿顶增强技术作为当前修整滚轮制造的关键技术,可有效解决上述问题。借助扇形同心环模型,搭建电镀蜗杆磨修整滚轮的磨粒分布理论模型,采用赋值法对模型进行理论分析。结果表明:当CVD材料一定时,CVD的匹配数量主要决定于滚轮模数,并与滚轮模数呈一定的线型负相关关系;且与滚轮尖角圆弧有关,与滚轮压力角关系不大。通过白刚玉砂轮修整实验,发现理论模型与实际测试结果仅存在5%细微差距,可为滚轮返修保留修整余量,进而延长工具使用寿命,降低齿轮制造成本。

彩色CVD钻石的谱学特征及呈色机理研究——以蓝色和粉色CVD钻石为例

化学气相沉积(CVD)技术被广泛应用于钻石的合成。CVD钻石在供应能力、品质、成本和技术创新等方面均表现出显著的优势,为钻石市场带来了广阔的应用前景。颜色的多样性是钻石魅力的重要组成部分,而钻石的颜色成因机制一直是研究的热点问题。本研究选取6颗彩色CVD钻石(4颗粉色和2颗蓝色)样品为例,通过常规宝石学仪器、DiamondView^(TM)、傅里叶变换红外光谱仪、GEM-3000紫外-可见珠宝检测仪、激光拉曼光谱仪、超景深显微镜等仪器对其进行测试,探讨其谱学特征及呈色机理,获得如下认识:(1)蓝色CVD钻石样品的内部不可见包裹体,在DiamondView^(TM)下未见层状生长结构。粉色CVD钻石样品具有细小黑色包裹体,短波紫外荧光下具强橙红色荧光,在DiamondView^(TM)下样品A01-A03可见明显层状生长结构。样品A04未见生长结构特征。层状生长结构和紫外荧光特征可以作为初步判定CVD钻石的依据(图1);(2)蓝色CVD钻石样品A05和A06的红外光谱特征显示其具有H1a心(1450 cm^(-1)),紫外吸收光谱显示具有GR1色心(741 nm)。粉色CVD钻石样品A03在红外光谱中显示1330 cm^(-1)的孤氮吸收峰,样品A01、A02、A04则无氮原子存在形式的相关表征。粉色CVD钻石样品A01-A04的紫外光谱显示存在[N-V]^(0)(579 nm)缺陷、[Si-V]^(-)(737 nm)缺陷以及[Si-V]^(0)(945 nm)的相关吸收。所有CVD钻石样品在拉曼光谱中均显示1335 cm^(-1)的钻石拉曼本征峰(图2-图4);(3)蓝色CVD钻石样品为工艺过程中加入B元素造成了红光到蓝光逐渐减弱的吸收,与GR1色心缺陷、经辐照处理后再经退火处理导致的H1a心和以617 nm为中心的吸收带导致在短波蓝光区产生明显的透射等共同作用导致其呈蓝色。粉色CVD钻石样品的呈色与N元素等晶格缺陷有关,样品A01-A04具有[N-V]^(0)和[Si-V]^(-)/0缺陷,样品A03的氮杂质为替代氮。

基于电沉积过渡层沉积CVD金刚石薄膜的研究

在硬质合金的Cu、Ni、Cr电沉积过渡层上采用热丝CVD法沉积出金刚石薄膜。利用SEM和Raman对金刚石薄膜进行了研究,对影响膜基结合强度的因素进行了分析,利用压痕法对金刚石薄膜与基体的结合强度进行了检验。结果表明,在Cr过渡层上沉积的金刚石薄膜的质量和膜基结合性能较好,优于在Cu、Ni过渡层上沉积的金刚石薄膜的质量和膜基结合性能。

CVD金刚石厚膜刀具及应用研究

热丝CVD法沉积金刚石厚膜为全晶质纯多晶金刚石材料,是制造切削刀具的理想材料。本文针对国内外CVD金刚石厚膜焊接刀具研究与应用中存在的关键技术问题,结合我所近期相关技术研究进展,重点介绍了其制造工艺及关键技术。

CVD金刚石薄膜涂层整体式刀具的制备与应用

化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)金刚石薄膜具有硬度高、摩擦系数低、耐磨性强以及表面化学性能稳定等优异的机械及摩擦学性能,这使其在硬质合金工模具领域具有广阔的应用前景。本文采用热丝化学气相沉积法(hot filament chemical vapor deposition,HFCVD),在具有复杂形状的硬质合金整体式铣刀表面沉积了一层均匀、光滑的金刚石薄膜,并采用石墨以及碳化硅铝基增强复合材料作为工件材料对比考察了金刚石薄膜涂层铣刀和未涂层硬质合金铣刀的切削性能。铣削实验结果显示,在硬质合金整体式铣刀表面沉积一层CVD金刚石薄膜能够大幅提高铣刀的耐磨性,从而提高硬质铣刀的寿命。

海光智能申请CVD单晶金刚石制造方法专利,实现一次性稳定生长700 h

金融界2024年11月2日消息,国家知识产权局信息显示,佛山市海光智能科技有限公司申请一项名为“一种长时间一次性生长的CVD单晶金刚石的制造方法”的专利,公开号CN 118880454 A,申请日期为2024年7月。

CVD法与PCVD法TiN薄膜研究

用等离子体增强化学气相沉积 (PCVD)法和化学气相沉积 (CVD)法分别制备 Ti N系薄膜。采用扫描电镜、X射线衍射仪和连续加载压入仪研究分析薄膜的微观结构、相结构和薄膜的力学性能 ,并采用电极电位法测定了薄膜的耐腐蚀性能。研究表明 :PCVD法 Ti N系薄膜的微观组织形态明显优于同类的 CVD法薄膜 ,PCVD法薄膜晶粒尺寸细小、均匀 ,形态圆整 ,组织致密 ;CVD法薄膜晶粒形态为多边形 ,尺寸较粗大、不均匀 ,组织致密性差 ;PCVD法 Ti N系薄膜的韧性和结合力等力学性能可达到或优于同类 CVD法薄膜 ;虽然 PCVD法薄膜的氯含量 (约为 2 % )远高于 CVD法薄膜 (约为 0 .5 % ) ,但 PCVD法薄膜的耐蚀性能却明显优于 CVD法薄膜。还研究分析了 PCVD法和CVD法成膜模式对薄膜微观结构和性能的影响机理。

PCVD法制作高硅硅钢片的研究

用等离子体化学气相沉积方法 (PCVD) ,在 0 .1～ 0 .3mm厚的普通硅钢片表面涂硅 ,再进行短时间高温扩散 ,使硅钢平均含硅量达 6 .5 % ,磁性能超过或达到冷轧取向硅钢水平。

高质量CVD金刚石薄膜涂层拉拔模的制备与应用研究

介绍化学气相法(Chemical Vapor Deposition,CVD)制备CVD金刚石薄膜涂层拉丝模方法,并在线材的拉拔生产过程中对其性能进行了应用研究。首先,采用热丝化学气相沉积法(HotFilament Chemical Vapor Deposition,HFCVD)在硬质合金拉丝模的内表面(内孔直径为φ3.8 mm)沉积了高质量的CVD金刚石薄膜,并采用扫描电镜、拉曼光谱对沉积在模具内孔表面的CVD金刚石薄膜的表面形貌、薄膜质量进行了检测和评估。在实际拉拔生产线上对制备的CVD金刚石薄膜涂层拉拔模具进行了应用试验,结果表明,金刚石薄膜涂层拉丝模的工作寿命比传统硬质合金模具提高了8～10倍,并且拉制的线材具有更好的表面质量。

特种气体CVD沉积技术在合成石英制备中的应用与优化

这篇文章深入研究了化学气相沉积工艺在石英制造中的应用,并出了一个解决方案了可能的改进策略。经过精心调控多种化学元素的反应环境,我们最终成功地提升了石英的纯净度和结晶体的优良程度。实验数据揭示,在石英合成过程中,气体成分的比例及反应的温度和压力条件,对于提炼得到的石英材料的微观构造以及性能特点起到了关键性影响。此外,我们分析了化学气相沉积技术在能耗与投入产出比方面的表现情况,目的是评估这一技术在工业生产中的潜在应用价值。经过深度探究,我们最终裁定,特殊气体在化学气相沉积技术中的应用,不仅大幅提升石英的制造质量和效率,也拓展了石英制品的广泛应用范围。

高精切削用CVD涂层硬质合金刀具的质量控制

从合金基体材料、涂层两方面对高精切削加工中应用广泛的CVD涂层硬质合金刀具质量的主要影响因素进行了分析,为从制备工艺上更好地提高涂层刀具的质量,充分发挥刀具的最佳综合使用性能提供了借鉴。

不同CO_2流量对CVD金刚石膜生长的影响研究

采用微波等离子体化学气相沉积法，以CH4-CO2为气源，通过改变CO2的流量，探讨了此气源下金刚石膜的生长情况。利用扫描电子显微镜对制备的金刚石膜表面形貌和断面进行了表征，采用Raman和X射线衍射仪对金刚石膜的质量和晶体结构进行分析。结果表明，CH4流量为50mL/min时，CO2流量在20～40mL/min范围内可以沉积出完整的金刚石膜，CO2的流量对金刚石膜的表面形貌影响较大，在CO2/CH4=30∶50条件下，沉积速率可达到3.4μm/h，同时可以制备出高质量的金刚石膜。

CVD动态沉积法连续制备YBCO超导带

本文报道了用CVD动态沉积法连续制备YBCO超导带的实验结果。以Y(TMHD)_3、Ba(TMHD)_2、Cu(TMHD)_2为挥发源,高纯Ar和O_2分别为载流和反应气体,在移动的金属Ag基带上,以10—15cm/h的带速制出了有强烈C—轴取向的YBCO超导带。最好样品的Jc达到1.4×10~4A/cm^2(78K,OT)。

HFCVD法沉积金刚石薄右热丝优化方法

本文探讨了在ＨＦＣＶＤ（ｌｏｔ ｆｉｌａｍｅｎｔ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｏｉｎ）沉积金刚石薄膜中热丝数量、位置等几何参数对温度温度场和辐射场的影响。利用系统热传递和计算机辅助的数值解方法得到了该方法沉积大面积金 汪膜中衬底表面温度分布和热辐射能量密度分布。发现金刚石薄膜的均匀性受热辐射能量密度分布影响较大。进一步给出了沉积面积为１００ｍｍ×１００ｍｍ的金刚石薄膜的最佳参数。