晶态碳氮膜

晶态碳氮膜美国西北大学的科学家宣布说：“他们已经获得了一种新的超硬材料，其硬度仅次于金刚石．这种新材料完全是晶态的化合物薄膜，含有仅纳米级厚度的碳氮层．理论表明，碳氮晶体可能具有相当于或者超过金刚石的硬度，而金刚石是人类至今所知的最硬的材料．自理论预...     

合成人造金刚石的几个问题

金刚石系目前自然界已知物质中硬度最高的一种物质,它是一种重要工业材料,在国民经济中有着重大的意义.在工业中广泛地使用金刚石和金刚石制品,可以大大地提高劳动生产率和产品质量.天然金刚石的资源有限,开采困难,远不能满足工业日益增长的需要.人造金刚石的出现,为工业的发展创造了有利的条件.要求生产大量高质量、大颗粒、新品种的人造金刚石,是目前人造金刚石生产者和研究者面临的课题.一、合成金刚石用的超高压、高温装置 目前,各国超高压高温工作者,正在大力提高超高压水平,由十几万巴、二十万巴水平提高到六十万巴左右(静压),并开始…     

直流电弧等离子体射流CVD制备多种碳膜

本文报道了在同一直流电弧等离子体射流ＣＶＤ装置上，采用不同的沉积条件高速合成金刚石，类金刚石，高取向热解石墨以及无定形碳等四种碳膜。经Ｘ射线衍射（ＸＲＤ），拉曼散射谱（Ｒａｍａｎ），扫描电镜（ＳＥＭ）形貌分析以及显微硬度测试表明，该方法制得的金刚石膜和高取向热解石墨膜具有很高的纯度和良好的晶性，类金刚石具有独特的形貌和Ｒａｍａｎ散射特征以及可与金刚石膜比拟的硬度。     

金刚石散热片

引 言天然金刚石和人造金刚石具有很多优异的物理性能.它们的硬度高,抗压强度大,耐磨性好,已在机械加工、地质、冶金和石油的钻探开发中得到广泛应用.近年来,更发现一些特殊类型的金刚石,具有优异的导电性能和半导体性能,目前已在电子工业中开拓了新的应用领域.这里就金刚石散热片作一专门介绍,它们作为固体微波器件和半导体激光器的散热片,已得到有关部门的特别重视.一、金刚石的分类和Ⅱ-A 型金刚石目前根据金刚石的光、电及其它性质,把金刚石划分为Ⅰ型和Ⅱ型两大类,这两类又各分为A和B两亚类[1] .Ⅰ,Ⅱ型主要是根据金刚石的紫外和红外…     

非晶金刚石膜的性能及其应用

非品金刚石薄膜具有超高硬度等一系列优异的特殊性能，为工程界孜孜追求的材料表面镀膜。用百纳科技公司研发制造的过滤阴极真空电弧离子镀膜机镀制的非晶金刚石薄膜，SP^3金刚石结构量≥80％，硬度高，膜／基结合力高，摩擦系数小，耐磨损，耐腐蚀，透光率高，在电子，机械，光学，生物医学上有广泛应用前景。我们已在视窗玻璃，丝锥，模具，硬质合金刀头等产品上成功应用。     

比金刚石硬度更高的复合材料

用两种材料合成的复合材料一般比其中任何一种材料都具有更高的硬度。最近，美国普尔曼市华盛顿州立大学的杰林斯基（J．Jaglinski）与德国波鸿鲁尔大学（Ruhr-University Bochum）、美国威斯康辛大学曼迪逊分校（University of Wisconsin-Madison）的同仁研制了一种由钛酸钡和锡结合而成的超级复合材料，这种材料的硬度依赖于温度，其硬度甚至比金刚石还超出数倍。     

爆炸法人工合成金刚石

金刚石是自然界已知物质中硬度最高的一种,由于它具有特殊的物理、化学性能,因而在经济建设和国防工业中得到了广泛应用. 可是,在自然界中金刚石是十分稀缺的材料,我国现有的天然开采量是不能满足日益增长的工业建设之所需,除了采用静压法人工合成金刚石以外,还需不断探索新的合成途径.为此,中国科学院物理研究所和北京砂轮厂共同协作,以工人、技术人员、干部“三结合”的形式开展爆炸法人工合成金刚石的研究工作(国外这方面较早的工作见资料[1,2]).工作中以毛主席的哲学思想作指导,反复实践,目前已摸索出多种爆炸合成金刚石的装置,有些装置…     

金刚石近红外增透滤光保护窗口的制备及应用

报道金刚石近红外增透滤光保护窗口的研制及其在工业中的应用。采用热灯丝化学气相沉积方法成功地制备出金刚石近红外增透滤光保护窗口，其工作波长为１．３￣１．８μｍ，具有良好的光学透过性和优良的物理化学性质。该窗口已在上海宝钢获得成功应用。     

亚微米级聚晶金刚石的高温高压合成

聚晶金刚石作为超硬材料具有很广泛的应用,常用于油气钻探、切削刀具、耐磨零件等领域。目前,工业上合成聚晶金刚石的内部晶粒尺寸一般都在微米量级以上,而合成微米级以下的聚晶金刚石则要面临很多困难。本工作使用熔渗法在高温高压的条件下合成了亚微米级聚晶金刚石,并对合成的样品进行了X射线衍射、扫描电子显微镜、电子背散射衍射、能谱、硬度等分析测试,结果表明:在5.5GPa、1 500℃、保温15min的情况下成功合成了维氏硬度高达57.0GPa的亚微米级聚晶金刚石;分层组装的方法可以使Co均匀地分散在聚晶金刚石样品中,呈现出圆孔状,从而保证样品具备均匀、优异的性能。同时,通过对烧结工艺的探索发现,温度和保温时间在亚微米级聚晶金刚石的合成过程中起着非常重要的作用。     

物理学与新型(功能)材料专题系列介绍(Ⅰ) 金刚石薄膜能成为新一代半导体材料吗?

自从８０年代金刚石薄膜的低压化学汽相淀积获得成功以来，人们对用金刚石薄膜制作高温、高速和大功率器件产生了浓厚的兴趣，因为金刚石的禁带宽，载流子迁移率高，同时具有优异的热学、光学和力学性质．本文对金刚石的电子学特征和金刚石器件的研制现伏作了评述，对发展金刚石器件的若干问题特别是金刚石薄膜的ｎ型掺杂、金刚石膜的异质外延和降低缺陷浓度等作了分析和讨论．金刚石薄膜是一种潜在的新型半导体材料，但要实现器件应用尚需作大量的材料研究．     

纳米结构B4C的合成及其性质的研究

B_4C是继金刚石和立方氮化硼之后自然界中第三硬的超硬材料。然而人们在硬度方面对它的应用却很少。这主要是因为B_4C的自扩散系数很低,很难合成出块体材料的B_4C;其次,B_4C的断裂韧性很低,达不到工业应用的标准,在工业应用中容易出现碎裂。本篇文章利用高温高压法合成了块体材料的B_4C,并且合成的材料具有非常高的致密性。通过硬度测试发现其硬度高于材料的单晶硬度值。利用压痕法测量了样品的断裂韧性,其断裂韧性为4.51 MPa·m~(1/2),这一数值基本接近了工业应用的标准。通过扫面电镜测试发现其具有纳米层状结构。通过原理分析可知,纳米片层结构是导致B_4C具有高硬度和高断裂韧性的原因。     

射频功率对类金刚石薄膜结构和性能的影响

利用直流-射频-等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅表面制备了类金刚石薄膜，采用原子力显微镜、Raman光谱、x射线光电子能谱、红外光谱和纳米压痕仪考察了射频功率对类金刚石薄膜表面形貌、微观结构、硬度和弹性模量的影响.结果表明，制备的薄膜具有典型的含H类金刚石结构特征，薄膜致密均匀，表面粗糙度很小.随着射频功率的升高，薄膜中成键H的含量逐渐降低，而薄膜的sp3³含量、硬度以及弹性模量先升高， 后降低，并在射频功率为100W时达到最大. 关键词： 等离子增强化学气相沉积 类金刚石薄膜 射频功率 结构和性     

超硬立方BC2N材料与金刚石的比较

摘要最近有实验称成功合成超硬立方BC2N材料，其硬度仅次于金刚石．文章采用第一性原理计算方法，研究立方BC2N晶体材料的理想强度．计算结果显示，虽然立方BC2N晶体具有很大的弹性系数，但材料中化学成分的各向异性和原子键特性随外加应力变化的非线性性质限制了立方BC2N晶体的强度．最硬的立方BC2N晶体结构的硬度应低于立方BN，后者为目前已知的第二硬材料．实验中观测到的立方BC2N材料的超硬特性应源自材料中的纳米颗粒效应．制备立方BC2N纳米复合材料将是合成新型超硬材料的新方法．     

“超硬”材料及其研究现状

 由于生产、生活中常要进行切、割、钻、削等各种加工,人们总是在不断寻找更硬的材料来制作加工工具。要说当今世界上最硬的材料,谁都会说是金刚石。金刚石在莫氏硬度表上占首位,其硬度值为10。金刚石不仅硬度高,在室温下还具有良好的导热率,在用它工作时,工作面上昕产生的热能迅速散发,因而金刚石可在多种加工(如切削、研磨、抛光等)上供人选用。     

高导热金刚石薄膜的研究

分析了影响金刚石膜热导率的主要因素，指出声子的散射是造成金刚石膜热导率降低的主要原因．采用光热偏转法实现了金刚石薄膜热导率的测试，测量误差小于5%，从减少杂质和晶界对导热声子的散射入手，研究了在不同的制备方法下碳源气体和金刚石膜内晶粒取向对其热导率的影响．结果表明在低碳源气体浓度下采用微波等离子体化学汽相沉积方法制备的具有较高程度（400）晶粒取向的金刚石薄膜具有高的热导率性质．优化的工艺条件制备出热导率为15.2W/（K·cm）左右的金刚石膜． 关键词：     

射频功率对类金刚石薄膜性能的影响

在不同射频功率条件下,实验研究了射频等离子体化学气相沉积类金刚石薄膜的金刚石相分数、光学常数和硬度。利用Raman光谱仪、椭圆偏振仪、数字式显微硬度计分别测试了不同条件下单层类金刚石薄膜的金刚石相分数、光学常数和硬度。实验表明,随着功率的增加,金刚石相的相对分数减少,薄膜的折射率先减小再增加然后减小,射频功率大于910 W时,沉积速率急剧增大。而薄膜的硬度先增加后减小,在射频功率为860 W处获得最大值。     

人工合成金刚石研究进展

1796年英国科学家S．Tennant的精确燃烧实验，首次揭示金刚石是由纯碳构成的宝石，从此人类开始了漫长的人工合成金刚石的探索．金刚石通常只能在极端条件下形成，因此，合成技术的突破是人类合成水平提高的一个重要标志，文章对这一领域一些重要工作做了简单回顾，也讨论了作者在合成金刚石方面的工作．我们在440℃的低温条件下，用碱金属(Li，Na，K)还原超临界CO2，得到透明、大尺寸的金刚石晶体，首次实现了金刚石燃烧实验的逆过程，即把低能、直线型CO2分子变成了碳-碳四面体连接的金刚石，开辟了人工合成金刚石的新途径．也讨论了它与天然金刚石起源之间的可能联系．     

人造金刚石低压气相生长的相图计算

用非平衡热力学耦合模型计算了由CH₄/H₂，CO/H₂和乙炔火焰等气相体系生长金刚石的相图．与经典平衡热力学理论计算结果不同的是这些相图都有一个金刚石生长区存在．相图中的金刚石生长区是实现金刚石气相生长的热力学基础，它的存在体现了超平衡氢原子等激活粒子对石墨的激活和对金刚石的稳定作用．计算的相图与报道的实验结果基本相符，因而对金刚石气相生长的理论和实验研究具有重要的指导意义 关键词：     

类金刚石薄膜的制备、特性及应用

利用射频等离子分裂碳氢气体制备的类金刚石膜,具有硬度高、耐蚀和良好的透红外光等特性.本文研究了类金刚石膜的红外、机械、结构及电学特性,给出该膜应用于红外装置中镀膜元件的光谱性能.并结合文中所用的制备方法,讨论了类金刚石膜在低温低压下的形成机制.     

金刚石紫外发光器件研究进展

蓝光或紫外激光在光电子学和光储存方面有广阔的应用，一直是国际上关注的前沿领域．而金刚石是最好的半导体紫外发光材料．特别是用于高温、高压、高功率、强辐射和强腐蚀环境中更能显示其优越性．目前人们已在实验上用同质外延、异质外延的方法制备了金刚石紫外发光二极管，观察到了较强的紫外光发射．人们尝试用金刚石与其他半导体材料结合的方法，成功地研制出了金刚石紫外发光二极管，开拓了该研究领域最新研究方向．文章对这些金刚石紫外发光器件研究的最新进展进行了评述．