紫外脉冲激光辐刻单晶金刚石的研究

目的对单晶金刚石进行紫外激光加工,分析紫外激光对金刚石的辐刻效果。方法在真空环境中,采用波长248 nm(KrF)、脉冲能量500~700 mJ、脉冲频率1~9 Hz、激光功率0.5~6.3 W的脉冲激光对单晶金刚石靶材进行了辐照,并采用光发射谱(OES)对辐照过程中产生的等离子体进行了诊断,采用扫描电镜(SEM)和拉曼谱(Raman)对辐照后的金刚石进行了表征与分析。结果激光辐照后的金刚石发生了凿刻现象,激光的辐刻速率受脉冲频率的影响显著,存在一个频率阈值,使辐刻速率不再随脉冲频率和能量发生明显变化。激光辐刻金刚石过程中产生的等离子体以C_3激元为主,其余为C_1和C_2激元。结论实验表明,激光在辐刻金刚石过程中产生等离子体,是造成激光脉冲频率和脉冲能量对辐刻速率具有阈值特性这一现象的主要原因。此外,紫外脉冲激光辐刻后的金刚石沟槽表面光洁,不存在明显裂纹。

金属粉末增强机械抛光单晶金刚石

目的研究具有催化活性的镍、钴金属粉末对单晶金刚石机械抛光的影响,以期获得低成本高效率的单晶金刚石抛光工艺。方法以高温高压法(HPHT)制备的Ⅱa型单晶金刚石为样品,采用机械抛光的方法沿单晶金刚石(100)晶面的[100]晶向进行抛光,抛光介质分别为金刚石研磨膏、金刚石微粉、金刚石微粉与镍粉混合粉末、金刚石微粉与钴粉混合粉末。样品表面粗糙度通过原子力显微镜(AFM)进行测定,通过扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)对样品表面形貌及元素成分进行分析表征。结果金刚石微粉作研磨粉时,抛光速率最高,达到900μm/h,但表面粗糙度相对较差,为4.15nm;镍粉或钴粉与金刚石微粉的混合粉末作抛光介质时,可以实现单晶金刚石的高效抛光,其中以钴粉与金刚石微粉的混合粉末作为抛光介质时的抛光效果最佳,抛光速率为875μm/h时,表面粗糙度为1.52nm。结论镍、钴金属粉末与金刚石微粉混合作为抛光粉料,可以实现单晶金刚石的高效率、高质量抛光。