基片温度对直流电弧等离子体喷射沉积金刚石膜的影响

研究直流电弧等离子体喷射化学气相沉积金刚石膜系统中，基片温度对金刚石膜生长速率和质量的影响．实验发现，金刚石膜的生长速率和结晶性随基片温度的增加而单调增加，但是金刚石膜中非金刚石碳的质量分数先是随基片温度的增加而降低，在1000～1100℃达到最低值以后又开始随基片温度的增加而增加．

稀土金属抛光金刚石膜技术

研究开发了一种快速有效地抛光化学气相沉积（ＣＶＤ）金刚石厚膜的技术。该技术利用化学活性很强的稀土金属镧（Ｌａ）与金刚石（碳）的化学反应，在一定的工艺条件下可对金刚石膜进行有效的抛光。抛光速率的高低与抛光温度有关，在温度大于９００℃时抛光效率较高，可达３４μｍ／ｈ，表面粗糙度可从原来的Ｒａ１２μｍ降至Ｒａ１．６μｍ，如用于后续的精抛光，可大大减少抛光的时间和提高抛光效率，使表面十分粗糙的金刚石厚膜的精抛光能得以经济地进行。

DC PJ－CVD等离子体炬通道中的电弧行为

运用电磁学和热流体学的方法研究了直流大阳极喷嘴长电弧通道等离子体炬中电弧的行为，并通过实验证明了温度梯度与电场梯度作用于流体时所产生的特殊现象；结果表明：电弧弧柱的高温效应剧烈排斥冷气流的混入，使ＣＶＤ过程受到抑制。新产生的胶体粒子在热泳现象作用下逐渐沉积于通道内壁上。改变不同气体的进气位置以及减小温度与电场梯度并增设径向旋转磁场。

大面积无衬底自支撑金刚石厚膜沉积

讨论了在采用直流电弧等离子体喷射CVD工艺沉积大面积无衬底自支撑金刚石厚膜时遇到的若干技术问题．在制备过程中经常出现的膜炸裂现象，主要是由于膜和衬底材料线膨胀系数差异引起的巨大热应力，而衬底表面状态的控制、沉积过程中工艺参数的优化和控制也是一个重要的因素．因此，必须对整个金刚石厚膜沉积过程进行严格而系统的控制，才能有效地保证获得无裂纹大面积金刚石自支撑厚膜．

CVD金刚石膜的断裂行为

采用球环法研究了用大功率ＤＣＰｌａｓｍａＪｅｔＣＶＤ沉积的无衬底自支撑金刚石厚膜的断裂强度和断裂韧度，并试图探索其与原始显微组织特征（特别是晶粒度）的关系。发现ＣＶＤ金刚石膜的强度和断裂韧度均远低于天然Ⅱａ型宝石级金刚石单晶。对于未抛光的试样，数据的离散程度掩盖了任何可能存在的规律性，而对于经过抛光的试样，研究结果表明与众所周知的ＰｅｔｃｈＨａｌ公式有相当好的吻合，说明细化晶粒仍然是提高ＣＶＤ金刚石膜力学性能的有效途径。预先存在的内部裂纹是ＣＶＤ金刚石膜强度低的重要原因之一。

大面积金刚石膜的均匀沉积

研究了大面积金刚石膜沉积过程中的均匀性问题和金刚石膜质量的均匀性问题．研究表明：用于生长金刚石膜的大面积磁旋转等离子体电弧是均匀的，能使气体混合均匀：金刚石膜在形核阶段是均匀的；金刚石膜在生长阶段是均匀的，有利于提高成膜几率：沉积后的金刚石膜的质量是均匀的．大面积磁控长通道等离子矩能生长均匀的金刚石膜，可用于金刚石膜的研究和工业生产，

廉价制备大面积金刚石膜的高功率直流等离子体喷射设备的研制

本文介绍了在８６３新材料领域资助下最新研制成功的１００ｋｗ级高功率直流等离子体喷射（ＤＣＰｌａｓｍａＪｅｔ）金刚石膜沉积系统。利用该系统在氩气—氢气—甲烷气体系中进行了初步的工艺试验，经过４０小时的连续运行，在Φ１１０ｍｍ的基片上沉积出中心厚１．９ｍｍ，边沿厚１．６ｍｍ的金刚石膜。平均生长速率达４４μｍ／ｈ。

化学气相沉积金刚石膜的硬度

使用力驱动静态超微压痕测量仪器（Ｆｏｒｃｅ Ｄｒｉｖｅｎ Ｓｔａｔｉｃ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｕｌｔｒａ Ｍｉｃｒｏ－ Ｉｎｄｅｎ－ｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ）－ ＵＭＩＳ－ ２０００ 对由直流等离子体喷射法沉积的金刚石膜进行测量。结果显示金刚石膜的硬度不仅与晶体生长方向和晶粒大小有关，还与厚度有关。生长面和与基底接触面的金刚石膜硬度也有区别。后者被认为由于随机取向的微小晶粒占优势，其硬度比生长面略高。在所进行的测量中，硬度值在９０ＧＰａ左右。