压力对纳米金刚石膜生长的影响

纳米金刚石膜具有高耐磨能力和低摩擦系数,在多个领域有广阔的应用前景。纳米金刚石膜可通过热丝化学气相沉积方法进行制备。其中,系统压力是关键的参数,适当的压力下可生长纳米金刚石膜,而改变压力则金刚石膜的表面形态将发生变化。实验通过不同压力下制备金刚石膜,采用扫描电镜进行形貌观察,并通过拉曼光谱确定纳米金刚石结构。实验表明,金刚石膜形态随压力变化而改变,一定压力下生长出纳米金刚石膜,降低压力则晶体颗粒变粗。分析其原因是与氢原子的运动密切相关。     

飞秒激光制备硅窗口增透保护类金刚石膜

采用飞秒激光(800 nm,120 fs,3 W,1 000 Hz)制备类金刚石膜,研究了不同偏压、生长温度和氧气氛等辅助手段对激光沉积类金刚石膜的影响,实验发现在室温(25℃)、无偏压和低气压氧气氛(2 Pa)条件下沉积的类金刚石膜性能最优。在单面预镀普通增透膜的硅红外窗口材料上镀制出了无氢类金刚石膜,3~5μm波段平均透过率达到90%以上,纳米硬度高达40 GPa,用压力为9.8 N的橡皮磨头,摩擦105次,膜层未见磨损,并且通过了军标规定的高温、低温、湿热、盐雾等环境试验,所制类金刚石膜可对红外窗口起到较好的增透保护作用。     

脉冲高能量密度等离子体法类金刚石膜的制备及分析

利用脉冲高能量密度等离子体法在光学玻璃衬底上、在室温下成功的制备了光滑、致密、均匀的纳米类金刚石膜.工艺研究表明：放电电压和放电距离以及工作气体种类对纳米类金刚石膜的沉积起着关键作用.利用拉曼光谱、扫描电镜以及电子能量损失谱分析薄膜的形态结构表明：薄膜具有典型的类金刚石特征；纳米类金刚石膜的晶粒尺寸小于20nm甚至为非晶态；类金刚石膜中含有一定量的氮原子，随着沉积能量的升高，氮的含量增大.纳米类金刚石膜的薄膜电阻超过109Ω/cm2.对放电溅射过程进行了理论分析，结果与工艺研究的结论吻合.     

高温高压条件下石墨的再结晶与金刚石单晶的生长

 用电子显微镜观察到了在高温高压条件下再结晶石墨的形状随温度变化而改变的规律。实验表明：从石墨向金刚石的转变，与石墨在催化剂——溶剂合金中的再结晶状态有关，类球形再结晶石墨是转变成金刚石小单元的基础。金刚石晶体的不同形态及其多样化的表面结构表明金刚石单晶的生长具有比较复杂的过程。研究了具有一定规则形状由类球形再结晶石墨晶粒组成的聚合体，这种聚合体将在适当温度压力下转变成金刚石颗粒。本研究给出了生长粗颗粒、晶形完整的金刚石单晶的原则办法。     

具有广阔应用前景的纳米金刚石膜

纳米金刚石膜的制备、表征和应用研究已经成为CVD金刚石膜研究领域的一个新的热点．文章重点介绍了Gruen等人在贫氢和无氢环境中制备纳米金刚石膜的开创性工作,并和在富氢气氛中制备的纳米金刚石膜进行了对比评述．对纳米金刚石膜的表征技术和应用前景进行了讨论．     

用表面生长CVD金刚石的石墨合成高压金刚石

 用热灯丝CVD方法在多晶石墨衬底表面制备CVD金刚石颗粒，并用这种石墨在高温高压条件下采用六面顶压机合成出高压金刚石。初步实验结果表明：采用其表面生长CVD金刚石颗粒的石墨合成高压金刚石，可以提高金刚石的转化率和降低合成压力。     

乙炔气体流量对纳米TiC类金刚石复合膜的化学结构及力学性能影响

采用离子注入与反应磁控溅射相结合的方法在钛合金及硅片基体表面上制备了纳米TiC类金刚石(DLC)复合膜.通过纳米压痕技术检测了薄膜的纳米硬度，显微划痕试验评估了薄膜的结合力.通过X射线光电子能谱及X射线衍射表征了薄膜的化学结构.结果表明，通过改变C₂H₂气体流量，可以达到控制薄膜中钛原子含量的目的，合适的C₂H₂气体流量可以在DLC膜中形成较多的纳米TiC晶粒，形成DLC包覆TiC晶粒的复合结构，使DLC膜力学性能得到明显提高.另外，划痕试验表明掺钛、先注入后沉积工艺都使薄膜的结合力得到了较大提高. 关键词： 纳米TiC类金刚石复合膜 类金刚石膜 力学性能     

大面积均匀纳米金刚石薄膜制备研究

报道了一种利用偏压恒流等离子辅助热丝化学气相沉积城硅基板上制备大面积均匀纳米金刚石薄膜的新工艺，在不同沉积条件下研究了纳米金刚石薄膜的成核和生长过程，并通过扫描电镜、拉曼光谱和表面粗糙度测试仪观察了纳米金刚石薄膜的结构特征。最后成功制备了直径100mm、平均晶粒尺寸10nm的光滑纳米金刚石薄膜。     

负偏压热灯丝CVD金刚石膜核化和早期生长的研究

利用扫描电子显微镜、Raman谱和X射线光电子能谱，研究了Si衬底上热灯丝CVD金刚石膜的核化和早期生长.在-300V和100mA条件下预处理15min，镜面抛光的Si(100)表面上金刚石核密度超过了10⁹cm^-2，但是核的分布极不均匀且可分为三个区域：A区，边缘处以锥体为主；B区，位于边和中心之间过渡区是纳米金刚石；C区，中心处有SiC层.无偏压下生长4h后，A区形成许多大而弧立的金刚石颗粒，B区成为织构金刚石膜，而C区变为含有大量缺陷的连续金刚石膜.衬底负 关键词：     

微波化学气相沉积中气压对金刚石薄膜生长速率和质量的影响

研究了微波化学气相沉积中沉积气压对金刚石薄膜生长速率和质量的影响.研究表明，金刚石薄膜的生长速率随沉积气压的提高而增大，生长速率与沉积气压为线性关系.在高沉积气压下生长的金刚石薄膜晶形完整，拉曼谱测量可得到锐利的金刚石相的峰，但电压-电流测量表明，随着制备时沉积气压的提高，金刚石薄膜的暗电流增大，膜的电学质量下降. 关键词： 金刚石薄膜 生长速率 沉积气压     

石英衬底上生长的高光学质量的纳米金刚石薄膜

采用射频等离子体增强的热丝化学气相沉积(RFHFCVD)技术在石英玻璃衬底上制备了表面光滑、晶粒致密均匀的纳米金刚石薄膜.用扫描电子显微镜(SEM)和台阶仪观测薄膜的表面形貌和粗糙度,x射线衍射(XRD)和Raman光谱表征膜层的结构,并用紫外可见近红外光谱仪测量其光透过率.实验结果表明,衬底温度、反应气压及射频功率对金刚石膜的结晶习性、表面粗糙度及光透过率均有很大程度的影响,其最佳值分别为700℃,2×133Pa和200W.在该最佳参量下经1h的生长即获得连续、平滑的纳米金刚石膜,其平均晶粒尺寸为约25 关键词： 纳米金刚石薄膜 射频等离子体增强热丝化学气相沉积 光透过率     

CH基团与金刚石(111)面的碰撞反应及其对碳膜生长的影响

等离子体增强化学气相沉积技术中的碳膜选择性自组装机理是高性能碳膜制备过程中的挑战性基础课题.采用经典分子动力学方法,模拟了不同能量(1.625-65 eV)的CH基团在清洁金刚石和吸氢金刚石(111)面上的轰击行为,获得了吸附、反弹、反应等各类事件的发生概率,并据此探讨了含氢碳膜制备过程中CH基团的贡献.结果表明,随着入射能量的增加,CH基团对薄膜生长的贡献由单纯的吸附、反弹机理向反应、吸附混合机理转变,其中最主要的反应过程是释放一个或两个氢原子的反应,而释放氢分子的反应则很少发生.这些反应不仅使薄膜生长过程更均匀、薄膜表面更平整,还降低了薄膜的氢含量.生长机理的转变导致低能量条件下所成薄膜中的多数碳原子都包含一个氢原子作为配位原子,而高能量条件下的薄膜中的碳原子则很少有氢原子作为配位原子.另外,通过分析sp~3-C和sp~2-C数目的变化,研究了CH基团对金刚石基底的破坏作用.     

MPCVD方法制备军用光学元件纳米金刚石膜

介绍了用MPCVD方法制备纳米金刚石膜的工艺。用MPCVD方法实验研究了在光学玻璃上镀纳米金刚石膜:膜层厚度为0 4551μm,粒度小于200nm,表面粗糙度小于29 5nm,最大透过率为80%;平均显微硬度为34 9GPa,平均体弹性模量为238 9GPa,均接近天然金刚石的力学性能。与衬底材料表面应力-2 78GPa相比,具有较好的抗压和耐磨效果。     

金刚石锥阵列的无掩膜刻蚀制备及其形貌演变机制

为获得具有优良场发射性能的金刚石锥阵列,利用偏压热灯丝化学气相沉积系统分别在高质量大颗粒金刚石厚膜与纳米金刚石薄膜上进行了无掩膜刻蚀研究,系统比较了高质量大颗粒金刚石厚膜与纳米金刚石薄膜的刻蚀特性,制备了大面积均匀金刚石锥阵列和高长径比(20∶1)金刚石纳米线阵列,探讨了金刚石锥的刻蚀形成机理。     

含氢类金刚石薄膜的生长及表征

采用射频-等离子体辅助化学气相沉积(RF-PECVD)法在硅片、玻璃上生长类金刚石薄膜.通过Raman光谱、AFM等测试手段,研究不同的生长工艺条件下类金刚石薄膜的性质的变化.实验表明,RF-PECVD生长DLC膜,在上方电极处以及较低功率下可获得较高sp3含量的薄膜.     

化学气相沉积法制备金刚石膜截面微区Raman分析

采用微区Raman散射分析方法研究化学气相沉积法制备的金刚石膜的横截面.金刚石膜从衬底面到生长面不同位置具有不同特征的Raman谱,依此对膜中的金刚石、石墨和非晶碳成分进行分析.衬底面附近区域对应金刚石膜生长过程的成核阶段,非晶碳成分含量较高,相应于1200—1600cm^-1波段较大的散射强度和存在较强的荧光背底.膜厚增大,非晶碳成分中sp³结构成分首先减少,而sp²结构成分和石墨成分的减少相对缓慢.而生长面附近区域只有比较单纯的晶体金刚石 关键词：     

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7 μm/h，成膜范围Φ40 mm，并对优质金刚石膜的生长特性进行了研究。     

过剩压晶种法生长金刚石过程中的浮力效应及其影响

 在合成金刚石的“过剩压晶种法”中,通过适当设计合成腔组装、晶种植种方式及位置、合成条件的选择,观察到在高温高压条件下,晶种在熔化金属触媒中上浮并生长的现象。这一现象是金属与金刚石比重不同而引起的。实验发现,晶种上浮现象与合成条件有密切的关系,适当高的温度与压力是必要的。浮力效应对过剩压晶种法中,金刚石的连聚晶形成及晶体形态,都有一定的影响。     

液体中激光烧蚀固体靶制备纳米晶金刚石

 一种独特的方法用来制备纳米晶金刚石，即在丙酮溶液中激光烧蚀石墨靶制备纳米晶金刚石。透射电镜（TEM）和高分辨电镜（HREM）分析表明，所制备的纳米晶金刚石为立方金刚石和六方金刚石晶体。     

高压熔渗生长法制备金刚石聚晶中碳的转化机制研究

在6 GPa和1500 ℃的压力和温度范围内, 利用高压熔渗生长法制备了纯金刚石聚晶, 深入研究了高温高压下金刚石聚晶生长过程中碳的转化机制. 利用光学显微镜、X-射线衍射、场发射扫描电子显微镜检测, 发现在熔渗过程中金刚石层出现了石墨化现象, 在烧结过程中金刚石颗粒表面形貌发生了变化. 根据实验现象分析, 在制备过程中存在三种碳的转化机制: 1)金属熔渗阶段金刚石颗粒表面石墨化产生石墨; 2)产生的石墨在烧结阶段很快转变为填充空隙的金刚石碳; 3)金刚石直接溶解在金属溶液中, 以金刚石形式在颗粒间析出, 填充空隙. 本文研究碳的转化机制为在高温高压金属溶剂法合成金刚石的条件下(6 GPa和1500 ℃的压力和温度范围内)工业批量化制备无添加剂、无空隙的纯金刚石聚晶提供了重要的理论指导.