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。

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.

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。

一步TCVD法制备大面积碳纳米管冷阴极及其场致发射性能研究

本文提出一步热化学气相沉积法(TCVD)热解二茂铁,并直接在硅衬底上制备大面积(1 cm^(2))、高质量碳纳米管(CNTs)场致发射冷阴极阵列的制备工艺.通过调控二茂铁的热解温度(650~1000℃),获得了最佳的二茂铁的碳转化效率以及高结晶度的碳纳米管阵列.研究了不同热解温度下制备的碳纳米管微观形貌及其对场致发射性能的影响机制.场致发射实验测试表明在热解温度850℃条件下制备的碳纳米管冷阴极其开启电场(10μA/cm^(2))和阈值电场(1 mA/cm^(2))分别为1.32 V/μm和2.64 V/μm,最大电流密度为14.51 mA/cm^(2),对应的场增强因子为13267,表现出良好的场发射性能.本文提出的一步制备碳纳米管冷阴极阵列的制备方法无需任何蚀刻气体或光刻图案工艺,该方法安全、经济、可重复性好,在碳纳米管场发射冷阴极领域具有广阔的应用前景.

氮化硼包覆碳化硅纤维表面CVD法生长碳纳米管研究

目的通过调节化学气相沉积(CVD)的工艺参数,实现碳纳米管(CNTs)在氮化硼(BN)包覆的碳化硅纤维(SiCf)表面的可控生长。方法通过控制单一变量,采用扫描电子显微镜、热重分析、X射线光电子能谱等表征手段,系统地研究了CVD工艺参数和BN表面改性对CNTs形貌、长度、含量的影响。结果通过改变CVD工艺参数,实现了对CNTs形貌、长度、含量的调节与控制,获得了CNTs和BN协同改性的SiC纤维(SiC@BN-CNTs)。其中,SiC@BN-OH在反应温度为700℃、反应时间为20 min等参数下具有最大的CNTs产率(质量分数为10.6%),且形貌良好、含量较高。结论浸渍催化剂和缩短碳源与载体的距离对生长CNTs有积极影响,增加了CNTs的长度和生长密度;通过调节反应温度和时间能够实现对CNTs长度、含量的精确控制,从而获得高质量、高结晶度的CNTs;在反应器中,气体和催化剂的含量相互影响,在制备过程中需要考虑气体和催化剂的比例,按比例同时增加气体和催化剂的流入速率能够获得更好的结果。BN表面羟基化改性处理增强了BN对催化剂的吸附,促进了催化剂颗粒的分散,提高了CNTs的产率。

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。

CVD关键工艺参数对(Ni,Pt)Al涂层高温防护性能影响

采用化学气相沉积(CVD)工艺,在不同沉积温度和沉积真空度下分别在镍基单晶合金上制备了三种(Ni,Pt)Al涂层,研究了CVD关键工艺参数对(Ni,Pt)Al涂层高温防护性能的影响。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等表征方法系统分析了三种(Ni,Pt)Al涂层的相结构、显微组织和化学成分。结果表明:在同一沉积真空度下随着沉积温度升高,涂层衍射峰向大角度方向偏移;在同一沉积温度下随着沉积压力变大,涂层衍射峰向小角度方向偏移;随着沉积温度和沉积压力的同时提升,涂层表面的晶粒尺度呈现增大趋势,涂层厚度也随之增加;经1100℃/250 h静态氧化和900℃/100 h燃气热腐蚀性能评价后,沉积温度为1080℃且沉积真空度为300 mbar的涂层样品,其氧化动力学增重值均小于其他两种涂层样品,该工艺制备的涂层高温防护性能最佳。控制涂层表面局部位置氧化膜内显微裂纹的过早萌生与滋长行为,以及降低燃气热腐蚀诱发的非稳态氧化膜脱落残留的凹坑数量是改善(Ni,Pt)Al涂层高温抗氧化腐蚀性能的CVD工艺优化方向。

CVD参数对镀镍碳纤维原位生长CNFs形貌的影响及生长机理分析

碳纤维具有低密度、高模量及高力学强度等优势,是常见的复合材料增强体。通过表面改性的方式,实现碳纤维表面纳米碳材料的有效复合,可获得更优的材料性能。而目前常见的制备方法,可能存在催化剂引入过程损伤纤维、反应时间长等缺点。因此,探索工业化大规模负载纳米尺度碳材料的制备工艺十分必要。采用商用镀镍碳纤维为原料,通过调节化学气相沉积法(CVD)参数,实现不同形貌碳纳米纤维(CNFs)在镀镍碳纤维表面的有效负载,通过SEM、EDS和TEM等表征方式,结合扩散理论和V-S-L模型,分析催化剂厚度对催化剂形态的影响及CVD参数对各形貌产物的影响机理。结果表明,当催化剂层较厚时,催化剂以连续的片状形态存在,主要控制因素为热失配而非表面张力。H_(2)比例较高时,反应以扩散为主导,形貌趋向于催化剂位于中间的粗大CNFs阵列;H2比例较低时,反应以催化为主导,形貌趋向于具有夹层的CNFs团簇。

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。

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。

CVD铱涂层/铼基复合喷管研究进展

介绍了高温抗氧化铱涂层／铼基复合喷管的化学气相沉积（CVD）制备工艺，并就铱、铼的有关性能，CVD铱／铼复合材料中元素的扩散，铱／铼合金的氧化行为及寿命预测等理论研究作了评述。

裂解温度、裂解时间和原料气流量对CVD法生产碳纳米管的影响

用ＣＶＤ法生产碳纳米管时，裂解温度、裂解时间和原料气流量大小对碳纳米管的产率、形态有很大影响，其中以裂解温度的影响最大。适宜的裂解温度、裂解时间和原料气流量有利于提高碳纳米管的产率和产量。在一定范围内提高裂解温度。

UHV/CVD生长SiGe/Si异质结构材料

以 Si2 H6 和 Ge H4 作为源气体 ,用 UHV/CVD方法在 Si( 1 0 0 )衬底上生长了 Si1- x Gex 合金材料和 Si1- x Gex/Si多量子阱结构 .用原子力显微镜、X光双晶衍射和透射电子显微镜对样品的表面形貌、均匀性、晶格质量、界面质量等进行了研究 .结果表明样品的表面平整光滑 ,平均粗糙度为 1 .2 nm;整个外延片各处的晶体质量都比较好 ,各处生长速率平均偏差为 3.31 % ,合金组分 x值的平均偏差为 2 .0 1 % ;Si1- x Gex/Si多量子阱材料的 X光双晶衍射曲线中不仅存在多级卫星峰 ,而且在卫星峰之间观察到了 Pendellosung条纹 ,表明晶格质量和界面质量都很好 ;Si1- xGex/Si多量子阱材料的

WC基硬质合金CVD涂层的组织与性能

利用X射线衍射研究了CP3型硬质合金涂覆 5层 (TiC TiNC TiC TiCN TiN)硬质层的组织 ,用扫描电镜观察了涂层的断口形貌 ,用划痕法测定了涂层与基体的结合力 ,用三点弯曲方法测定了涂覆前后硬质合金的抗弯强度 ,并用Weibull统计方法对其进行了分析。结果表明 :涂层组织由TiC ,TiC0 .2 N0 .8和TiN组成 ,涂层中无发达的柱状晶 ,涂层与基体结合良好 ,涂覆后硬质合金的抗弯强度有所下降 。

用压痕试验法研究CVD金刚石膜的粘附性能

在观察与分析压入过程中CVD金刚石膜开裂方式的基础上，初步探讨了用压痕试验法评定CVD金刚石膜粘附性能的可行性．采用反映膜／基粘附性能的临界开裂或剥落载荷Per和抗裂性参数dP／dX两指标评定了硬质合金基体表面经不同预处理方法和沉积工艺参数合成的金刚石膜的粘附性能；研究了粘附性能指标与沉积工艺参数（如甲烷浓度、沉积气压、沉积功率）之间的关系．适当的表面预处理、适中的甲烷浓度、较低的沉积气压、较高的沉积功率均有利于改善金刚石膜的粘附性能．

CVD法制备碳纳米管的TG-DTA研究——温度对CVD法制备碳纳米管的影响

基于碳纳米管粗产品中无定形碳和不同直径碳纳米管对氧的反应活性的差异 ,通过差热 -热重 (TG DTA)方法 ,结合透射电镜 (TEM)和X射线衍射 (XRD)的测试结果 ,研究了合成温度对以乙炔气体为碳源 ,用CVD法制备碳纳米管的石墨化程度、碳纳米管直径以及直径分布的影响 .结果表明 :反应中 ,由于催化剂Co/SiO2中活性组分 (Co)微晶随合成温度的升高而增大 ,导致所制备的碳纳米管的直径增大 ,从 2 0～ 30nm (6 5 0℃ )增加到 30～ 5 0nm (75 0℃ ) .碳纳米管的石墨化程度随着反应温度的升高而增加 .XRD实验结果还表明 ,当合成温度从 6 5 0℃增加到 85 0℃时 ,2θ值从 2 5 .8°增加到 2 6 .8°,(0 0 2 )晶面的层间距从 3.45 减小到 3.32 ,即随着合成温度的升高 ,碳纳米管 (0 0 2 )晶面的层间距减小 .通过DTA放热峰的峰温和半峰宽的分析得出 ,无定形碳的放热峰峰温Tp<380℃ ,其含量随着温度的升高而减小 .碳纳米管的DTA放热峰的峰温Tp 随着碳纳米管的直径和石墨化的程度的增加而升高 ,半峰宽随着碳纳米管的直径的分布范围增大而增宽 .低温 (6 5 0℃ )有利于生成直径小且均匀的多层碳纳米管 (2 0～ 30nm) ,而高温 (大于 75 0℃ )则有利于生成直径大的多层碳纳米管 (大于 30～5 0nm) .

红外用CVD ZnS多晶材料的研制

论述了制备红外用CVD ZnS多晶材料的化学气相沉积工艺和热等静压处理工艺。针对CVD ZnS多晶材料具备优良的光学和力学性能,采用化学气相沉积工艺和热等静压处理技术成功研制出大尺寸多晶材料,其最大尺寸达到250 mm×15 mm。测试了CVD ZnS样品的各项光学、力学性能指标。样品的全波段透过率均接近ZnS材料的本征水平,折射指数均匀性优于2×10-5,在1.06μm的吸收系数为2×10-3cm-1,抗弯强度达到104 MPa。

CVD金刚石薄膜的掺硼研究

采用固体三氧化二硼 ,在单晶硅 (10 0 )衬底上用微波CVD法生长金刚石薄膜和进行 p型掺杂 ,对不同掺杂碳源浓度下CVD金刚石薄膜的掺杂和生长行为、薄膜表面形貌、薄膜的电性能等进行了研究 .结果表明 ,硼确实已掺入金刚石膜中 ;在SEM下观察到硼掺杂金刚石膜结构致密没有孔洞 ;用Ti和Ag分别在掺杂金刚石薄膜表面制备电极 ,测试了在不同温度下电流随温度的变化。