热丝化学气相法生长单晶金刚石颗粒的衬底温度场仿真及实验研究(英文)

本文使用金刚石磨料作为晶种颗粒,通过热丝化学气相法生长出单晶金刚石颗粒,并且建立三维的有限元模型,利用有限元仿真分析了生长过程中影响金刚石磨料生长速率以及沉积质量的各种因素,如热丝的排列方式,衬底的温度场,以及晶种的分布方式。通过固定在热丝CVD反应腔里的热电偶测量了实际的衬底温度分布,从而验证了仿真结果的正确性。另外,通过改变仿真模型优化了沉积单晶金刚石颗粒的工艺参数,获得适应于合成单晶金刚石颗粒的新技术,为化学气相沉积合成单晶金刚石颗粒奠定了基础,也为高温高压金刚石磨料品级的改进与提高提供了新途径。

拉伸法评价钎料/金刚石单晶颗粒的界面结合特性

钎料/金刚石单晶颗粒界面结合特性的评价及结合强度的测定是金属结合剂金刚石工具研究和应用中的关键性问题。根据这方面研究工作的现状,本文提出一种新的测试方法,即采用单层金刚石颗粒平面紧密排布方式将金刚石单晶颗粒通过钎料与基体钎焊,制备拉伸试样,通过拉伸试验测得钎焊单层金刚石颗粒与基体的结合强度,再结合断口的微观分析对钎料/金刚石单晶颗粒的界面结合特性进行评价。

热丝化学气相法合成金刚石的温度场仿真及试验

为了对热丝化学气相法沉积金刚石薄膜的工艺进行优化,提出了以有限元法模拟金刚石薄膜沉积系统三维温度场的新方法.在有限元仿真中,分析了温度场中热丝温度、直径、热丝排布、热丝与衬底距离等参数对衬底温度及均匀性的影响.在此基础上,通过热丝化学气相法沉积金刚石薄膜和生长单晶金刚石颗粒的试验验证了仿真结果的正确性.实验和仿真结果一致表明,热丝排布以及热丝与衬底间距离是影响金刚石薄膜沉积温度场的主要因素.