热丝化学气相沉积法制备单晶金刚石的试验研究

热丝化学气相沉积法沉积区域可达12英寸(30.48 cm),其具备大批量生产单晶金刚石的潜力。采用尺寸为3 mm×3 mm×1 mm,(100)取向的单晶金刚石为基体,利用热丝化学气相沉积法以甲烷和氢气为前驱体,同时通入少量氮气进行同质外延生长。结果表明,在热丝温度为2200℃、碳源浓度为4%、腔体气压为4 kPa的条件下,单晶金刚石以3.41μm/h的速度生长,表面无多晶、破口、孔洞等缺陷;外延层X射线衍射光谱在(400)面处峰值的半高宽为0.11°,低于基体的半高宽0.16°,证明外延层具有较高的晶体质量;氮气的引入可以提升单晶金刚石的生长速度,同时降低外延层的晶体质量,较高的氮气浓度还会使得单晶金刚石的生长模式转为岛状生长。

化学气相沉积(CVD)金刚石薄膜的主要制备方法及应用

介绍了化学气相沉积金刚石薄膜的主要制备方法：热灯丝法、微波法、等离子体喷射法、火焰燃烧法。 Ｃ Ｖ Ｄ 金刚石膜的应用。

热丝化学气相沉积(HFCVD)制备金刚石薄膜涂层刀具

论述了化学气相沉积(hot filament chemical vapor deposition,HFCVD)法制备金刚石薄膜刀具的原理、开发现状、存在的主要问题,重点介绍了热丝化学气相沉积法制备金刚石薄膜刀具的工艺方法及技术要点。

氩气流量对射频CVD法沉积类金刚石碳薄膜的影响

文章采用射频CVD沉积法,以甲烷和氢气为反应物,在硅(111)基底上沉积类金刚石碳薄膜,分析不同氩气流量对类金刚石碳薄膜性能的影响。利用激光拉曼光谱仪对类金刚石碳薄膜的结构特征进行分析,发现在1400~1700 cm^(-1)区间,有一个明显的宽G峰,而在1300~1400 cm^(-1)区间,则出现了一个较弱的肩D峰。研究结果表明,当氩气流量为0 ml/min和10 ml/min时制备的薄膜,符合类金刚石碳薄膜的典型特征;并且随着氩气浓度的增大,可以促进类金刚石碳的生长、抑制杂质的生成以及减少类金刚石碳中的含氢量。当氩气浓度增大到一定值后,则开始抑制类金刚石碳的生长,直至无法长出类金刚石碳膜。当氩气流量为10 ml/min时,获得的类金刚石碳薄膜是最好的。

铜上采用镍过渡层化学气相沉积金刚石薄膜的研究

采用镍过渡层研究了铜基片上金刚石薄膜的化学气相沉积．镍过渡层与铜基底间在高温退火条件下形成的铜镍共晶体明显地增强了金刚石薄膜与铜基片之间的结合力．用扫描电子显微镜和激光Ｒａｍａｎ谱研究了薄膜的形貌和质量；采用高温氢等离子体退火工艺在基片表面形成的铜镍碳氢共晶体上抑制了无定形碳和石墨的形成，有利于金刚石薄膜的生长．金刚石薄膜的均匀性受到共晶体的均匀性的影响．

直流射频等离子体增强化学气相沉积类金刚石碳薄膜的结构及摩擦学性能研究

利用直流射频等离子增强化学气相沉积技术在单晶硅表面制备了类金刚石碳薄膜.采用Raman光谱、红外光谱、X射线光电子能谱和原子力显微镜等研究了薄膜的微观结构和表面形貌,在UMT-2MT型摩擦磨损试验机上考察了薄膜在不同载荷与滑动速度下的摩擦学性能.结果表明:所制备的类金刚石碳薄膜具有典型的类金刚石结构特征,薄膜均匀、致密,表面粗糙度小,硬度较高;薄膜与Si3N4陶瓷球对摩时显示出良好的抗磨减摩性能;随着试验载荷与滑动速度的提高,薄膜的摩擦系数降低,耐磨寿命降低;薄膜的减摩抗磨性能同其在Si3N4陶瓷球偶件磨损表面形成的转移膜相关.

化学气相沉积金刚石薄膜刀具膜/基附着性能研究现状

CVD金刚石薄膜涂层刀具被认为是能最早实现CVD金刚石工业化应用的领域之一。目前,限制CVD金刚石薄膜涂层刀具产品大规模产业化应用的主要原因,是金刚石薄膜与硬质合金基底之间粘附性能较差。如何提高膜/基粘附性能,确保CVD金刚石薄膜涂层刀具优异性能的发挥、涂层刀具的使用寿命和加工性能,已成为材料科学工作者迫切需要解决的问题。介绍了影响CVD金刚石薄膜硬质合金刀具膜/基附着性能的主要因素、改善金刚石薄膜与硬质合金基体之间附着力的途径以及表征膜/基附着力的测试方法等方面的研究成果,并对提高低压气相金刚石薄膜硬质合金刀具膜/基附着性能的研究现状进行了分析。

微波等离子体化学气相沉积工艺对透明金刚石膜质量的影响

在自制的 2 4 50MHz/5kW不锈钢谐振腔型微波等离子体化学气相沉积装置中研究了基片预处理和工艺参数对微波等离子体化学气相沉积金刚石膜质量的影响 ,研究了提高成核密度和沉积速率的方法 ,用SEM ,XRD ,FTIR ,Raman和AFM分析了金刚石膜的质量 .结果表明 :用纳米金刚石粉研磨单晶硅基片 ,在沉积气压 6.0kPa,CH4 /H2 的体积流量比为 0 .75%时 ,可沉积出红外透光率达 68% ,表面粗糙度为 1 1 4 .1 0nm的透明金刚石膜 ,其透光率接近Ⅱa 天然金刚石 .

直流电弧等离子体喷射化学气相沉积高质量金刚石膜残余应力分布的拉曼谱分析(英文)

不同工艺条件下在钼衬底 (6 0mm)上用 10 0kW直流电弧等离子体喷射化学气相沉积设备进行金刚石膜的制备。金刚石膜用扫描电镜 (SEM)、拉曼谱 (激光激发波长为 4 88nm)和X射线衍射来表征。研究结果表明 ,在直流电弧等离子体喷射化学气相沉积金刚石膜的过程中 ,内应力大小从金刚石膜的中央到边缘是增加的 ,并且应力形式是压应力。这说明了在金刚石膜中存在明显的应力不均。甲烷浓度和衬底温度都影响金刚石膜中的内应力。随着甲烷浓度和衬底温度的提高 ,金刚石膜中的内应力呈增加的趋势。

化学气相沉积金刚石薄膜衬底的研究进展

讨论了化学气相沉积金刚石薄膜的各种衬底材料。气相合成金刚石衬底材料分为 3类 ,第一类是能和碳形成碳化物的衬底 ;第 2类是与碳不起反应 (不形成碳化物 )但能溶碳的衬底 ;第 3类是既不与碳反应又不溶碳的衬底。第一种一般与金刚石薄膜有比较好的粘合性 ,后两种虽然使金刚石成核容易 ,但衬底材料与金刚石薄膜结合性较差。

用等离子体增强化学气相沉积技术制备类金刚石碳薄膜的摩擦磨损性能研究

利用射频-直流等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅衬底上沉积类金刚石碳薄膜,采用激光拉曼光谱仪和原子力显微镜对薄膜的结构和表面形貌进行表征,采用纳米压痕仪测定薄膜的硬度,并用UMT型微摩擦磨损试验机考察了薄膜在不同试验条件下的摩擦磨损性能.结果表明:所制备的类金刚石碳薄膜表面光滑致密且硬度较高;在干摩擦条件下与GCr15钢球或Al2O3球配副时显示出良好的减摩抗磨性能,摩擦系数较低,耐磨寿命较长,而在水润滑条件下同Al2O3球配副时发生灾难性磨损.

硅基籽晶上化学气相沉积金刚石薄膜及其场发射特性

通过控制电泳沉积(EPD)时间,在硅基片上沉积不同密度的金刚石籽晶。再用热丝化学气相沉积(HFCVD)设备,在硅基籽晶上合成多晶金刚石薄膜。薄膜中通常含有非金刚石相碳成分。用扫描电子显微镜(SEM)和Raman光谱对样品的表面形貌和成分进行了表征,测量了样品的场发射特性。比较并分析了样品的表面形貌和非金刚石成分上的差异对金刚石薄膜场发射特性的影响。

电子增强化学气相沉积法制备金刚石膜

采用ＥＡＣＶＤ方法在Ｓｉ衬底上制备出生长速率高的优质金刚石膜，其生长速率最大可达７μｍ／ｈ，成膜范围φ４０ｍｍ，并对优质金刚石膜的生长特性进行了研究。

化学气相沉积金刚石薄膜的摩擦学性能研究进展

介绍了化学气相沉积金刚石薄膜的主要方法 ,着重讨论了金刚石薄膜的摩擦学性能研究 ,简要分析了化学气相沉积金刚石薄膜中存在的问题。

高钴硬质合金基底上化学气相沉积金刚石膜的研究

通过采用二步浸蚀法对硬质合金(WC—Co12％)刀具进行预处理,应用微波等离子化学气相沉积装置,在经二步浸蚀法预处理过的硬质合金上沉积出高质量和结合力强的金刚石涂层。研究了提高涂层附着力的基体预处理方法,用SEM、XRD、激光Raman光谱分析了涂层质量,用切削试验检测金刚石涂层与刀具基底的附着情况,结果表明二步浸蚀基体预处理方法能有效地降低基体表面金属钴的含量,消除沉积过程中Co的负面影响,从而提高金刚石涂层的附着力,使刀具使用寿命明显提高。

WC-8.0%Co基底上微波等离子化学气相沉积金刚石膜

研究了基片预处理和工艺参数对微波等离子化学气相沉积金刚石涂层WC 8.0 %Co刀具质量的影响 ,研究了提高成核密度和沉积速率的方法 ,用SEM ,XRD ,激光Raman光谱分析了金刚石涂层质量 ,用切削试验检测金刚石涂层与刀具基底的附着情况。结果表明 ,在 1∶3的稀盐酸中酸洗 15min后用氨水浸泡 10min的基片处理方法能有效地抑制金属钴的溢出 ,从而提高金刚石涂层的质量 ,并且使刀具使用寿命提高 10倍以上。

微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜研究

本文系统研究了石英钟罩式微波等离子体辅助化学气相沉积装置对沉积金刚石薄膜的影响。与石英管式微波等离子体沉积装置相比，该装置能使用较高的沉积气压、较大的气体流量和较高的微波功率。本文着重研究了沉积气压、气体流量和甲烷浓度对金刚石薄膜形貌和生长速度的影响。发现生长速度随着沉积气压和甲烷浓度的增大而增大，晶体形态随着甲烷浓度的增大而变差。并使用该装置成功地在４００℃低温沉积了６０ｍｍ的金刚石薄膜。

热丝法化学气相沉积金刚石系统温度分布与薄膜生长关系研究

对热丝化学气相沉积金刚石薄膜系统内的三种传热方式 (传导、对流和辐射 )进行了比较分析 ,数值计算了气相空间温度分布和衬底表面二维温度分布。采用热丝化学气相沉积工艺制备了金刚石薄膜 。

EACVD沉积金刚石过程中气相化学研究

利用热阴极直流等离子体化学气相沉积技术分别在ＣＨ４－Ｈ２和Ｃ２Ｈ５ＯＨ－Ｈ２两种不同的工作环境中沉积金刚石膜，同时利用发射光谱对等离子体气相环境进行了原位诊断。在ＣＨ４－Ｈ２和Ｃ２Ｈ５ＯＨ－Ｈ２两种体系中，探测到Ｈ原子和ＣＨ、ＣＨ＋、Ｃ２等多种碳氢粒子，发现ＣＨ和ＣＨ＋有益于金刚石生长，而Ｃ２是非金刚石相的生长基因．与ＣＨ４－Ｈ２体系所不同的是，在Ｃ２Ｈ５ＯＨ－Ｈ２体系中，还产生了ＣＨＯ、ＣＨ２Ｏ、Ｏ２基因，故可增加碳源浓度，提高金刚石膜的生长速率，同时保证金刚石膜的晶体质量。含氧碳源的使用对金刚石膜合成的影响主要是因为沉积过程中气相环境变化所致。