等离子体CVD金刚石薄膜衬底正偏压增强成核效应机理研究

衬底正偏压增强成核效应是最近等离子体ＣＶＤ金刚石薄膜中光滑衬底表面金刚石的成核研究发现的，它对于增强和控制金刚石在非金刚石衬底光滑表面的成核行为具有重要的意义。基于已经得到的实验结果。本文分析了衬底正偏压作用于成核过程的机理，提出了这种效应的电子流密度模型，并且给出了正偏压增强效应与沉积参数的关系，描述了正偏压处于过渡和饱和区时的成核状态，合理地解释了所谓“正偏压阻止成核”现象，本模型的结果与已经     

化学气相沉积金刚石薄膜成核机理研究

本文综述了在化学气相沉积（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ,ＣＶＤ）金刚石薄膜过程中非金刚石衬底表面金刚石成核机理研究进展。主要讨论了衬底表面缺陷诱导金刚石成核模型,指出最大原子团的存在决定了金刚石成核是否能够在衬底表面发生;分析了金刚石在非金刚石衬底成核时的过渡层问题,提出了过渡层存在机理;对于在等离子体ＣＶＤ中的偏压增强金刚石成核效应,提出的负偏压离子流增强成核模型和正偏压电     

巴基管涂层金刚石薄膜的成核率与生长速率研究

本文对热丝ＣＶＤ法沉积金刚石的形成过程进行了研究，建立了以巴基管为涂层在硅片上学积金刚石薄膜的成核率以及生长速率随时间的曲线，由此得出金刚石晶粒的成核经历孕育期，快速增长期和饱和期这三个连续的阶段，随后膜层继续生长增厚的速度逐渐趋于恒定。     

非金刚石衬底表面气相生长金刚石薄膜的成核理论（I）——光滑表面衬底

本文应用热力学成核理论研究了低压气相生长金刚石薄膜过程中，金刚石在非金刚石衬底表面的成核行为，在计入原子氢对稳定核和衬底刻蚀作用情况下，建立了平表面衬底上稳定原子团的生长议程及成核理论。该理论与已有的实验事实是一致的，并且在线性近似条件下得到了一些有意义的结果。     

非金刚石衬底表面气相生长金刚石薄膜的成核理论（Ⅱ）：宏观粗糙表面衬底

本文在文献［１］基础上，建立了在低压气相生长金刚石薄膜过程，金刚石在宏观粗糙的非金刚石衬底表面上的成核理论。该理论不仅合理地解释了实验上发现的缺陷对扩散原子的加速聚集作用，而且给出了微蚀坑对缺陷成核破坏的物理机制，这已被实验所验证。     

在H2—CH4—CO2气相系统中沉积金刚石薄膜

研究了在Ｈ２－ＣＨ４－ＣＯ２气相系统中金刚石薄膜的沉积情况。随着ＣＯ２浓度的增大，金刚石薄膜二次成核现象减少，晶体形态趋于完整，薄膜质量变化；随着ＣＯ２、ＣＨ４２的同时增大，金刚石薄膜农渐从完整晶体形态变为菜花状聚晶体，薄膜质量变差；在较高的ＣＨ４（约１５％）、ＣＯ２（约２０％）浓度下，仍可获得昌体形态貌良好的金刚石薄膜；在Ｈ２＿ＣＯ２气相系统中，不能沉积金刚石薄膜。     

种晶法控制金刚石成核的合成工艺研究

本文采用了半金刚石昌规则地排列放置在溶媒表面上的工艺方法进行了控制金刚石成核的合成实验。通过使用不同的种晶放置位置及种晶排列问题，研究了金刚石在种晶上的生长过程和影响合成结果的因素。     

利用发射电子法经由热灯丝CVD在Si（100）上合成局域异质外延金刚 …

本文利用发射电子法经由热灯丝ＣＶＤ在Ｓｉ（１００）上获得了局域异质外延金刚石膜。由Ｒａｍａｎ背散射强度（在１３３２ｃｍ＾－１处）旋转角依赖关系表明，金刚石膜与Ｓｉ（１００）的定向关系为ｄｉａ（１００）∥Ｓｉ（１００）和ｄｉａ〔１１０〕∥Ｓｉ〔１１０〕。在金刚石膜的成核阶段，位于衬底和灯丝之间的电极相对于灯丝施加一负偏压，获得的金刚石膜用扫描电镜和Ｒａｍａｎ谱表征。对实验结果进行了简要的讨论。     

气相合成金刚石薄膜的成核习性研究

本文采用燃烧焰法观察金刚石薄膜的成核生长过程.分析了衬底表面刻划及油污处理等因素对金刚石成核的影响.观察到成核初期的金刚石不具有明显晶形,含有较高的石墨相.XRD谱表明:成核初期衬底表面形成非金刚石结构的过渡层.并提出了控制成核密度提高沉积质量的思想.     

不同衬底材料上金刚石薄膜成核特点的研究

研究了金刚石薄膜在WC-6;Co硬质合金、金属W和单晶Si片上的成核特点.实验结果表明,金刚石薄膜在上述衬底材料上的成核特点和成核机制不同.用于衬底研磨预处理的金刚石微粉粒度对金刚石在单晶Si片上的成核密度有较大影响,而对在WC-6;Co硬质合金和金属W上的成核密度没有太大影响.     

异质粒子对高温高压下金刚石成核的影响

本文通过将一系列粉末粒子（包括Ｂ４Ｃ，β－ＳｉＣ，ＴｉＣ，ＴｉＢ２，结晶完整的石墨和Ｃ６０）定点地分别添加到溶媒－碳反应系里，就添加物质对金刚民核的影响进行研究。结果发现，所有这些添加粒子均具有明显的金刚石选择成核作用，在不同程度上促进金刚石的成核。在相同条件下，Ｂ４Ｃ可能是更为有铲的成核促进物质。     

C60膜上金刚石的成核与生长形貌研究

本文研究了HFCVD系统中覆盖有C60膜的Si(100)衬底上金刚石的成核与形貌特征.结果表明,C60能大幅度提高金刚石成核密度;C60氢化预处理能大幅度促进金刚石成核,但要合理控制CH4的浓度和预处理时间;随衬底温度的升高,金刚石晶粒由球状变为菜花状聚晶.     

金刚石薄膜在硬质合金基体上的生长及附着强度研究

硬质合金是制作金刚石薄膜涂层刀具的重要基体材料,金刚石薄膜在硬质合金基体上的成核、生长及界面特征直接影响其附着强度.本文通过扫描电镜、X射线衍射分析、X射线光电子谱(XPS)及断续切削实验,研究了硬质合金基体含Co量对金刚石薄膜成核、生长及附着强度的影响.研究结果表明,经酸洗处理后,硬质合金基体含Co量对金刚石薄膜成核、生长没有太大影响.但对其附着强度有很大影响.含Co量越高,附着强度越低.酸腐蚀去Co处理后基体表面变得疏松、不连续非金刚石碳界面的存在及热膨胀系数较大是含Co量较高时,附着强度下降的主要原因.     

负衬底偏压热灯丝CVD金刚石膜成核的研究

本文利用扫描电子显微镜和原子力显微镜研究了Si(100)衬底上热灯丝金刚石膜成核过程.在-240V和250mA下,在镜面抛光的Si(100)衬底上金刚石最大成核密度超过了1010cm-2.研究表明,负衬底偏压增强成核主要是发射电子和离子轰击的结果.     

在以Cu/Re镀膜为过渡层的铁衬底上沉积金刚石膜

本文采用热丝ＣＶＤ法在以Ｃｕ／Ｒｅ镀膜为过渡层的铁衬底上沉积金刚石薄膜,研究了以Ｒｅ作为铁衬底上沉积金刚石膜的过渡层的制备工艺及其对沉积金刚石膜的影响。实验结果表明：在铁 底上难以直接镀上铼膜,但 铜上镀铼比铁衬底上镀铼要容易得多,且镀铼层质量好。以Ｃｕ／Ｒｅ复合膜为过渡层,以巴基管为成核剂可以在铁衬底上沉积出质量很好的金刚石膜。     

金刚石薄膜涂层刀具的破损机理研究

切削过程中金刚石薄膜从基体表面的破损剥落是金刚石薄膜涂层刀具的一种主要损坏形式.本文通过实验研究了金刚石薄膜涂层刀具的破损机理及刀具表面状态、切削用量对其损坏形式的影响.研究结果表明,较大的切削用量、机械冲击、交变切削载荷及积屑瘤频繁脱落等是导致金刚石薄膜涂层刀具破损剥落的主要原因.金刚石薄膜的破损剥落起始于薄膜与基体之间及薄膜底面金刚石晶粒之间的原始微小间隙缺陷,这些原始微小间隙缺陷是在沉积金刚石薄膜时,由于成核密度较低等原因而形成的.金刚石薄膜剥落时薄膜的断裂主要沿晶界发生.     

CVD法沉积金刚石薄膜中成核与生长的势垒研究

探明成核与生长的机理对于沉积高质量金刚石薄膜是十分重要的.本文采用PM3方法,计算了化学汽相沉积金刚石薄膜成核与生长阶段反应势垒.研究了对于不同反应气体(甲烷和乙炔)脱氢和增加沉积基团势垒的差异.结果说明,无论是成核阶段,还是生长阶段,脱氢势垒都小于加生长基团的势垒.然而,增加乙炔基的势垒大于增加甲基的势垒,这可能是因为乙炔分子必须打开C≡C键才能沉积到衬底表面.     

巴工管涂层条件下金刚石薄膜生长研究

采用热丝ＣＶＤ法，以Ｈ２和ＣＨ４混合气体为气体源，在涂有巴基管的单晶硅基底上，对金刚石薄膜生长进行了优化工艺参数实验。对所得薄膜进行了Ｘ射线衍射、Ｒａｍａｎ光谱和ＳＥＭ检测，结果表明，在适宜的钨丝功率和基底温度条件下，以巴基管为涂层，在硅基底上能快速生成优质的金刚石薄膜，并且金刚石晶形随积时间的延长呈现聚晶倾向。     

电子辅助热丝CVD法合成金刚石膜

本文采用电子辅助热丝化学气相沉积法合成了厚度为４４０μｍ的金刚石膜。实验结果表明，适当地选择和控制各种沉积参数，可获得高质量的金刚石膜。本文还分析和讨论了基板温度、偏流、压强和甲烷浓度对金刚石膜质量的影响以及它们之间的相互关系。     

[100]定向织构生长金刚石薄膜的红外光学性能研究

采用微波等离子增强化学气相沉积法在(100)镜面抛光的硅片衬底上实现了金刚石薄片[100]定向织构生长.并用扫描电子显微镜、拉曼散射和傅立叶红外光谱仪分析测试了不同工艺得到的金刚石薄片的表面形貌、组成结构和红外性能.结果表明:负偏压辅助定向成核和氢的等离子刻蚀不仅促进了金刚石薄膜的定向织构生长,而且还能刻蚀成核期的非金刚石成分.从而提高了金刚石薄片的红外光透过特性.