激光切割CVD金刚石膜的工艺研究

利用Nd:YAG型金刚石精密激光切割机对表面经机械抛光的CVD金刚石膜进行切割,研究了激光焦点位置、重复频率、充电电压以及切割速率对切割面质量的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)、TR200型粗糙度仪和XJP-3C型金相显微镜对切割结果进行了表征。研究表明:将激光焦点置于金刚石膜表面进行切割时,切割面锥度最小;切割面的粗糙度随着激光切割速率、重复频率的增加而减小;充电电压越高,切缝越宽;激光重复频率在80～100 Hz范围内,其变化对切缝宽度影响较小;切割2.7 mm厚的金刚石厚膜时,选取充电电压850 V,重复频率90 Hz,切割速率10 mm/min,能够达到高效率高质量的理想切割效果。

CVD金刚石膜激光打孔温度场有限元仿真

化学气相沉积金刚石膜是聚优异力学、电学、热学性能于一体的材料。金刚石激光打孔过程中存在特有的石墨化现象使得其温度场的分布有别于其他材料,因而,开展CVD金刚石膜激光打孔温度场研究对于理解热加工机理和进行参数优化具有重要的指导意义。本文首先建立了考虑金刚石石墨化过程的激光打孔热力学模型,根据有限元模型开展对CVD金刚石膜激光打孔有限元仿真研究,得到激光打孔温度场和金刚石石墨化的分布规律,并讨论激光能量、脉冲宽度、重复频率对单个脉冲去除量和石墨化程度的影响。仿真结果表明:单个脉冲平均去除量和石墨化程度均随着激光能量、脉冲宽度、重复频率的增加而增加,但激光能量的影响最为显著;当激光能量取0.5～1.6J,脉冲宽度取300～800ns,重复频率取30～60Hz时既可以得到很高的加工效率同时又可以获得热影响区域较小的加工效果。

激光拉曼光谱在CVD金刚石薄膜质量表征中的应用

激光拉曼光谱是一种优异的、灵敏的、应用广泛的无损表征技术,对于评估碳物质(薄膜)质量及其键合状态,也是有效的手段.将它应用于CVD金刚石薄膜的质量表征时,不仅能确定该膜是晶态或非晶态,而且能确认膜内金刚石结构、石墨结构、非晶碳结构的存在,十分灵敏地反映碳的不同键合状态.借助标准线形函数(高斯函数、洛伦兹函数)的拟合分析,可以获得许多反映金刚石膜质量(结晶度、缺陷密度、纯度、内应力等)的有用信息.

激光切割CVD金刚石厚膜的工艺研究

本文利用Nd:YAG激光器对0.4mm厚的CVD金刚石膜进行切割,用扫描电子显微镜(SEM)研究了激光脉冲能量、脉冲宽度和脉冲频率等工艺参数对金刚石厚膜切割的影响。研究结果表明,在脉冲电流高于200A和减小脉冲电流至150A、脉冲宽度为2ms时能一次性切透金刚石厚膜但切割断面存在许多微裂纹和缺陷。增大脉冲频率有利于提高切割断面的平整度;采用二次切割比一次切割可得到更为平整的切割断面,断面粗糙度Ra可达到1μm。

CVD法制备陶瓷材料的进展

本文简单介绍了ＣＶＤ的基本原理，评述了ＣＶＤ在制备超细粉、高纯致密涂层／薄膜、高熔点高强度高模量陶瓷纤维／晶须。

激光轴向偏焦法平整化CVD金刚石膜

利用Nd:YAG型金刚石精密激光切割机,采用激光轴向偏焦法对化学气相沉积(CVD)法制备的金刚石膜表面进行扫描式平整化处理,利用扫描电子显微镜(SEM)、粗糙度仪和金相显微镜对平整化后的金刚石表面进行表征,研究了激光充电电压和焦点位置对扫描凹槽宽度和深度的影响,以及扫描间距对平整化效果的影响。研究结果表明:扫描凹槽宽度随激光充电电压的升高而增大;凹槽深度随激光充电电压的升高而增大,随偏焦量的增大而增大。激光轴向偏焦法对CVD金刚石膜进行平整化处理后,其粗糙度显著减小,利用氢等离子体对其表面进行刻蚀处理,能够有效去除表层石墨,从而达到理想的平整化效果。

干法刻蚀图形化CVD金刚石膜研究进展

CVD金刚石膜因其极高的强度和耐磨特性在微机电系统(MEMS)领域具有极好的应用前景,然而其极高的硬度和化学惰性又使其很难被加工成型,这极大地限制了CVD金刚石膜在MEMS领域的应用。本文主要介绍了近年来干法刻蚀图形化CVD金刚石膜的研究进展,系统地分析了激光刻蚀,等离子体刻蚀,等离子体辅助固体刻蚀的原理及其各自优缺点,着重论述了国内外采用等离子体刻蚀CVD金刚石膜的研究现状。

准分子激光诱导CVD淀积低电阻率SnO_2薄膜

采用准分子激光诱导ＣＶＤ淀积ＳｎＯ＿２透明导电薄膜，并在其生长过程中进行掺杂Ｓｂ的实验，研究了薄膜生长速率及薄膜电阻率与激光能量密度的关系，得到了电阻率为１．４９×１０￣（－３）Ω·ｃｍ的高质量的ＳｎＯ＿２薄膜。

CVD金刚石膜声学特性的激光超声研究

本文介绍了压电薄膜检测的激光超声系统对ＣＶＤ金刚石膜声速测量的原理及方法。利用反射回波法对二块金刚石膜试样的纵波声速的测量结果为（２．０１０±０．０１４）×１０４ｍ／ｓ，证实了ＣＶＤ金刚石膜的高声速特性。

CVD金刚石膜激光平整化效率和粗糙度

对化学气相沉积(CVD)多晶金刚石膜进行激光平整化的正交试验,使用场发射环境扫描电子显微镜(SEM)进行形貌分析,激光共聚焦扫描显微镜测量线粗糙度R_(a)、面粗糙度S_(a)和切缝锥度,分析激光参数对CVD膜平整化的影响。结果表明:影响切缝锥度的因素依次为脉冲宽度、脉冲频率、进给速度和激光电流,影响线粗糙度Ra的因素依次为进给速度、激光电流、脉冲频率、脉冲宽度。正交试验优化后,当激光电流为64 A、脉冲宽度为400μs、脉冲频率为275 Hz、进给速度为100 mm/min时,可获得最佳的切槽表面形貌。采用该优化参数进行面扫描,测得面粗糙度S_(a)为11.7μm;进一步增加入射角度至75°时,面粗糙度S_(a)降低至1.9μm,实际去除效率达到1.1 mm^(3)/min。

在预涂陶瓷过渡层的多谱段ZnS衬底上沉积金刚石膜的探索研究

本文采用真空电子束蒸镀技术在多谱段ZnS衬底上沉积了适合金刚石膜沉积的致密陶瓷过渡层,并利用微波等离子体CVD金刚石膜低温沉积技术进行了金刚石膜沉积研究。发现在陶瓷过渡层上的金刚石形核极其困难,其原因可能是陶瓷涂层在沉积过程中龟裂导致ZnS蒸汽扩散逸出干扰金刚石形核所致。本文采用诱导形核技术在过渡层/ZnS试样表面观察到极高密度(1010/cm2)的金刚石形核,并对金刚石/过渡层/ZnS试样的红外透过特性进行了评价。

激光化学气相沉积TiC、TiN类陶瓷薄膜概况

介绍了用LCVD法合成并沉积TiC、TiN类陶瓷膜的方法、原理、工艺特点以及LCVD法的一些独特优点。

激光抛光化学气相沉积金刚石膜

讨论了激光抛光金刚石膜机理、影响因素 ,分析了激光抛光金刚石膜理论模型、激光抛光后金刚石膜的粗糙度极限 ,提出要实现金刚石膜特别是厚膜的精密抛光须考虑激光辅助复合抛光或其它抛光工艺。

一种新型的激光——等离子体辅助化学气相沉积装置的研究

为探索用激光和等离子体共同辅助化学气相沉积（ＣＶＤ）过程以实现室温沉积的可能性，设计并制造了一种新型的ＣＶＤ装置，实际进行了由ＳｉＨ４－ＮＨ３－Ｎ２体系制取Ｓｉ３Ｎ４膜的试验。结果表明，激光和等离子体是可以相互促进、共同辅助ＣＶＤ过程的，且两者均处于较低的能量水平；整个沉积过程在室温下进行，仅在试样表面局部区域有升温，从而可以实现保持基体原有性能的沉积和选区沉积，拓宽ＣＶＤ的应用前景。

红外光学材料硫化锌衬底上沉积金刚石膜的研究

采用微波等离子体化学气相沉积法,在预镀陶瓷过渡层的硫化锌衬底上沉积金刚石膜。在以前的实验中,我们发现在陶瓷过渡层上沉积金刚石膜极其困难,但采用金刚石诱导形核方法后,我们已经在过渡层/硫化锌试样表面获得了很小面积(约1mm宽的环状区域)的金刚石形核。本文对前期的诱导形核工作进行了一定改进,目前已经使形核生长范围大大增加,沉积面积超过原来10倍。此外,本文对金刚石/过渡层/硫化锌试样的红外透过特性以及金刚石膜质量等进行了评价。

金刚石薄膜热沉的制备研究

利用灯丝热解CVD方法合成了厚度为100μm以上的金刚石多晶薄膜。气相合成的金刚石膜按照2mm×2mm×0.1mm尺寸切割后,通过表面真空蒸镀Ti、Pt、Au包层,在一定的温度下通过烧结等方法使金刚石膜表面金属化,实现了金刚石膜热沉的制备。在GaAs/AlGaAs激光列阵二极管的散热中使用了金刚石膜热沉,结果表明该激光器的散热特性得到了初步的改善,激光器的最大光输出功率较铜热沉散热时提高了10％左右。

激光分子束外延工艺用ZnO陶瓷靶材的研究

由改进的电子陶瓷工艺制备了ZnO(99.99%)高纯陶瓷靶材。用激光分子束外延(lasermolecularbeamepitaxy,L MBE))工艺,采用 这种靶材在蓝宝石基片上较低温度下生长了高结晶质量的ZnO半导体光电子薄膜。研究了ZnO高纯陶瓷靶材的烧结机理、微观结构及形貌, 认为靶材的后期烧结速率主要决定于氧空位扩散机制。根据辐照后靶材的电镜分析结果,对L MBE工艺中靶材表面与脉冲激光相互作用过 程中等离子体羽辉的形成过程及其动力学特征进行了研究,认为该等离子体羽辉是激光支持的燃烧波,其波前传播速度为亚声速并且沿靶材 法线方向,粒子的动力学特征使得L MBE工艺适于ZnO薄膜的二维平面生长。

金刚石薄膜热沉制备的研究

1967年Dyment等人利用Ⅱα型天然金刚石制备出了用于GaAs半导体激光二极管散热用的金刚石热沉,并用该热沉首次实现了这一激光二极管的室温连续工作。但是由于受到制备成本的限制,利用天然及高压合成金刚石制备的热沉一直没有得到推广应用。 本文用灯丝热解CVD方法,合成了厚度为100μm的金刚石多晶薄膜。

激光增进的半导体异质结外延生长

文章阐述了光辅助外延生长的基本原理，光辐射增强生长速率主要有：光分解、光催化和光的热分解三种机制；介绍其在半导体材料外延生长中的具体应用，包括降低温度、掺杂控制、原子层外延和选择性外延；分析了实验中光的作用以及对材料晶体质量和光电特性的影响，为生长高质量材料提供实验基础。

黄铜矿结构CuInS_2陶瓷和薄膜的制备及性能研究

采用固相烧结法,在真空管式炉中于960℃下保温2h,制备得到具有纯黄铜矿结构均匀致密的CuInS2陶瓷,所制备的陶瓷呈现p型导电且导电性能良好.此外,以自制的CuInS2陶瓷为靶材,采用脉冲激光沉积法在c轴取向的蓝宝石单晶衬底上制备得到高质量的外延CuInS2薄膜.XRD分析表明薄膜具有良好的沿(112)方向外延取向性,透射光谱测试分析得到薄膜光学带隙为1.4eV.