金刚石薄膜光学镀层材料的应力特性研究

金刚石膜作为光学镀层时，应力的控制是一项关键技术，本文实验研究了金刚石膜和类金刚石膜作为光学镀层材料时的应力特性，并对此进行了分析。     

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。     

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。     

基于纳米压印的大角度衍射光学元件批量化制备方法

针对大角度(大于50°)衍射光学元件低成本、批量化制备的需求,提出一种基于纳米压印技术的制备方法.首先利用光学曝光技术或电子束直写技术制备衍射元件的原始母板,然后将原始母板的结构通过纳米压印过程复制到压印胶上,完成衍射光学元件的制备.由于纳米压印母板可以多次重复使用,降低了制作成本,提高了效率.用该方法制备了不同特征尺寸(最小为250nm,衍射全角为70°)的衍射光学元件,具有良好的衍射效果,实现了对高深宽比浮雕结构的高保真复制.该技术可实现从微米到纳米跨尺度兼容的衍射光学元件的高保真、低成本、批量化制备.     

压力对纳米金刚石膜生长的影响（英文）

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。     

氢气浓度对MPCVD金刚石膜色度的影响

利用自行设计的直接耦合石英管微波等离子体化学气相沉积装置, 以氢气和甲烷为反应气体, 沉积出八个金刚石膜样品。研究了氢气浓度对所沉积金刚石膜色度的影响。结果表明, 饱和纯度和色纯度随着H2浓度的增大而升高; 当H2浓度达到94.137%时, 饱和纯度和色度纯度达到最大, 分别为8.5%和9.5%; 之后随着H2浓度的进一步升高饱和纯度和色纯度开始下降。     

热丝法气相沉积纳米金刚石薄膜

纳米金刚石薄膜的沉积实验在自行研制的热丝化学气相沉积系统上完成。基体为金刚石微粉研磨和酸蚀后的硬质合金片，反应气体为CH4和H2混合气，V（CH4）：V（H2）=1％-4％，基体温度800-1000℃，沉积时气压为0．8～2．0kPa。SEM观察表明，影响金刚石膜的表面形貌及粗糙度的关键参量是基体温度、反应气压及含炭气体的浓度，这些参数都会影响到薄膜的纯度、结晶习性和晶面完整性。沉积纳米金刚石薄膜工艺是通过高密度形核以及抑制金刚石膜在沉积过程中的晶粒长大来实现的。     

新型光学元件

介绍了近几年来在光电仪器中开始使用的新型光学元件,它们是衍射元件与衍射折射混合元件,溶胶－ 凝胶法高纯度特殊元件和微光学元件,轴向梯度元件以及玻璃－ 液体组合元件等。介绍了它们的应用和制造方法。这些元件给光学系统设计提供了新的自由度,并大大地简化了系统的结构和减小了系统的尺寸。     

MPCVD金刚石膜装置中 Ar的光谱特性分析

在MPCVD装置中,通过调节微波功率、气体流量及反应压强,使用高分辨率的多道光学分析仪采集得到Ar的400～440 nm光谱,利用玻耳兹曼"斜率法"得到Ar激发温度Texc. 结果显示:随气体流量增加Texc降低;随着微波功率的增加Texc升高;谱线强度随着功率的增加而上升,在550 W及700 W处开始降低继而又上升,此点是制备金刚石膜的功率关键点.     

纳米级光学超精密加工技术

纳米级光学超精密加工是软X射线光学和光电子学元件制备的重要基础技术之一。本文概述这一技术研究的主要内容并介绍近10年来特别是80年代后期在这一研究领域的最新进展，例如单点金刚石车削、可延展磨削、浮法抛光以及离子束抛光等。超精密加工的最终目标是直接操纵原则，本文还介绍了用扫描隧道显微镜（STM）实现亚纳米级超精密加工的可能性。亚纳米级超精密加工技术将成为下个世纪重要的高技术。     

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     

丙酮环境下ECR微波等离子体辅助化学气相沉积类金刚石薄膜研究

利用电子回旋共振（ECR）微波等离子体辅助化学气相沉积技术、工作气氛为丙酮，在光学玻璃衬底上得到了光滑、致密、均匀的类金刚石薄膜.在工艺研究中，对等离子体中氧的存在及其作用进行了分析.原子力显微镜分析表明，薄膜的表面粗糙度小于10nm，晶粒 尺寸约为100nm.拉曼光谱和中红吸收谱研究发现，薄膜具有强烈的荧光效应，含有sp1，sp2，sp3杂化C—C，sp3杂化CH3，羰基CO、含氧多元 环以及—COOH基等.利用纳米力学探针以 及近红区红外透射谱分析了薄膜的力学及光学性能，结果表明，薄膜的显微硬度接近4 关键词： 类金刚石薄膜 ECR微波等离子体 丙酮气氛 红外光谱     

纳米金刚石薄膜的二次电子发射特性

 简要介绍了微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）方法在硅基底上制备纳米金刚石薄膜的过程,并对制备的薄膜进行了表面分析。在此基础上设计出了用来测定反射型二次电子发射系数的实验装置,得出了几种薄膜在不同入射能量下的发射系数,取得了二次发射系数为15的满意结果,表明纳米金刚石薄膜作为二次电子发射材料具有很好的应用前景。     

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．     

Synthesis of micro- or nano-crystalline diamond films on WC-Co substrates with various pretreatments by hot filament chemical vapor deposition

Diamond films deposited on tungsten carbide can lead to major improvements in the life and performance of cutting tools. However, deposition of diamond onto cemented tungsten carbide (WC-Co) is problematic due to the cobalt binder in the WC. This binder provides additional toughness to the tool but results in poor adhesion and low nucleation density of any diamond film. A two-step chemical etching pretreatment (Murakami reagent and Caro acid, (MC)-pretreatment) and a boronization pretreatment have both been used extensively to improve adhesion of CVD diamond film on WC-Co substrates. Here we discuss the applicability of MC-pretreatment for a range of Co-containing WC-Co substrates, and demonstrate a controlled synthesis process based on liquid boronizing pretreatment for obtaining smooth and dense micro- or nano-crystalline diamond films on high Co-containing WC-Co substrates. Substrate treatments and deposition parameters were found to have major influences on the smoothness, structure and quality of the diamond films. The best quality diamond films were achieved under conditions of relatively high substrate temperature (T_s) and the best adhesion was achieved at T_s = 800 °C.     

金刚石薄膜的红外椭圆偏振光谱研究

采用红外椭圆偏振光谱对微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）和热丝化学气相沉积法（H-FCVD）制备的金刚石薄膜在红外波长范围（2.5—12.5μm）的光学参数进行了测量.建立了不同的光学模型，且在模型中采用Bruggeman有效介质近似方法综合考虑了薄膜表面和界面的椭偏效应.结果表明，MPCVD金刚石膜的椭偏数据在模型引入了厚度为77.5nm的硅表面氧化层、HFCVD金刚石膜引入879nm粗糙层之后能得到很好的拟合.最后对两种模型下金刚石薄膜的折射率和消光系数进行了计算，表明MPCVD金刚石薄膜的红外 关键词： 金刚石薄膜 红外椭圆偏振光谱 光学参数 有效介质近似     

纳米引晶法选择性生长金刚石薄膜

通过传统的光刻工艺和纳米引晶技术,在抛光的单晶Si衬底上形成带有 超细金刚石纳米粉的引晶图案,并利用该图案与抛光Si处金刚石成核密度的巨大差异,实现 金刚石薄膜的高选择比生长。该方法具有工艺简单、沉积效率高、选择比高、对底无任何损 伤等优点。同时,这种方法很容易在不同衬底上实现金刚石薄膜的大面积选择性生长。     

金刚石薄膜电致发光现象的研究进展

阐明了金刚石薄膜电致发光研究的重要意义．综述了金刚石薄膜电致发光现象研究的进展情况，指出目前该方面研究中存在的问题，并提出了进一步提高金刚石薄膜蓝区电致发光强度的可能途径．     

沉积工艺条件对金刚石薄膜红外椭偏光学性质的影响

采用红外椭圆偏振光谱仪对不同工艺条件下制备的CVD金刚石薄膜在红外波长范围内的光学参量进行了测量，分析了工艺条件对金刚石薄膜红外光学性质的影响.获得了最佳的沉积工艺参数，优化了薄膜的制备工艺.结果表明薄膜的折射率和消光系数与薄膜质量密切相关，当温度为750℃，碳源浓度为0.9%和压强为4.0 kPa时，金刚石薄膜的红外椭偏光学性质最佳，折射率平均值为2.385，消光系数在10^-4范围内，在红外波段具有良好的透过性. 关键词： 薄膜光学 红外光学性质 工艺条件 金刚石薄膜     

Significant suppression of residual nitrogen incorporation in diamond film with a novel susceptor geometry employed in MPCVD

This work proposed to change the structure of the sample susceptor of the microwave plasma chemical vapor deposition (MPCVD) reaction chamber, that is, to introduce a small hole in the center of the susceptor to study its suppression effect on the incorporation of residual nitrogen in the MPCVD diamond film. By using COMSOL multiphysics software simulation, the plasma characteristics and the concentration of chemical reactants in the cylindrical cavity of MPCVD system were studied, including electric field intensity, electron number density, electron temperature, the concentrations of atomic hydrogen, methyl, and nitrogenous substances, etc. After introducing a small hole in the center of the molybdenum support susceptor, we found that no significant changes were found in the center area of the plasma, but the electron state in the plasma changed greatly on the surface above the susceptor. The electron number density was reduced by about 40%, while the electron temperature was reduced by about 0.02 eV, and the concentration of atomic nitrogen was decreased by about an order of magnitude. Moreover, we found that if a specific lower microwave input power is used, and a susceptor structure without the small hole is introduced, the change results similar to those in the surface area of the susceptor will be obtained, but the spatial distribution of electromagnetic field and reactant concentration will be changed.