烧结型金刚石聚晶抗氧化性研究

 本文测量了烧结型金刚石聚晶氧化温度。提出烧结型金刚石聚晶德抗氧化性能，主要取决于晶界中结合剂以及形成中间过渡层物相德抗氧化性质。     

金刚石材料对螺旋线慢波组件散热性能的影响

螺旋线慢波组件的散热性能是影响行波管输出功率、工作稳定性及可靠性的重要因素. 金刚石材料具有极高的导热性能,将金刚石材料应用于螺旋线慢波组件的制备,可以在一定程度上改善组件散热性能. 本文计算模拟分析了沉积金刚石薄膜的夹持杆、沉积金刚石薄膜的螺旋线以及金刚石夹持杆对慢波组件散热性能的影响. 结合实验和模拟对比研究,使计算机仿真与实验测试紧密关联,提高了计算机模拟研究准确性,为金刚石材料在慢波组件中的应用提供了重要的参考依据. 关键词： 螺旋线行波管 慢波组件 散热性能 金刚石     

Mo离子注入对金刚石涂层附着性能的影响

采用Mo离子注入工艺对YG6硬质合金基体表面进行处理,用微波等离子体CVD(MPCVD)法沉积金刚石涂层,研究了Mo离子注入工艺对金刚石涂层附着性能的影响.结果表明,Mo离子注入后,硬质合金基体表面的化学成分发生了明显变化;采用适当剂量的Mo离子注入基体,可使CVD金刚石涂层的附着性能显著提高. 关键词： 金刚石涂层 Mo离子注入 硬质合金基体 附着性能     

高压下多晶体金刚石的烧结机制 二元掺杂物和金刚石的相互作用

一、前言 目前,人造大颗粒金刚石的具体方法很多,其中以静态高压下用细粒金刚石和适量的某些非金刚石物质——掺杂物(通称为“粘结剂”)作原料烧结成大颗粒多晶体(通称为“聚晶体”)金刚石为较有成效的方法。这种方法在七十年代受到人们极大的关注。 由于控制这种烧结过程的因素很多,例如压力、温度、时间和掺杂物,还有原料的粒度、形状和表面状态,以及烧结时的气氛和气压等等,致使对这种金刚石的形成机制难以较深入的研究,这有碍于探索具有较高耐磨、耐热等综合性能的多晶体金刚石的有效途径。     

八面体硼皮金刚石的形成于耐热性能的实验研究

 本文采用低能离子注入方法，在2 000、5 000、7 000和8 500 V四种不同的高压电场中进行了八面体硼（B）皮金刚石的离子注入实验，并与同一批未注入B的金刚石进行了XPS测试和热失重分析的对比实验。XPS测试结果证明了注B金刚石表面已形成B皮；热分析（TGA）实验表明了八面体B皮金刚石的耐热起始氧化温度T（onset）均超过1 000 ℃平均达1 027 ℃。结果表明：金刚石{111}晶面的B皮抗氧化性能最好，并与离子注入深度无关。     

退火温度对硼掺杂纳米金刚石薄膜微结构和p型导电性能的影响

采用热丝化学气相沉积法制备硼掺杂纳米金刚石 (BDND) 薄膜, 并对薄膜进行真空退火处理, 系统研究退火温度对BDND薄膜微结构和电学性能的影响. Hall效应测试结果表明掺B浓度为5000 ppm (NHB) 的样品的电阻率较掺B浓度为500 ppm (NLB) 的样品的低, 载流子浓度高, Hall迁移率下降. 1000 ℃退火后, NLB和NHB 样品的迁移率分别为53.3和39.3 cm²·V^-1·s^-1, 薄膜的迁移率较未退火样品提高, 电阻率降低. 高分辨透射电镜、紫外和可见光拉曼光谱测试结果表明, NLB样品的金刚石相含量较NHB样品高, 高的硼掺杂浓度使薄膜中的金刚石晶粒产生较大的晶格畸变. 经1000 ℃退火后, NLB和NHB薄膜中纳米金刚石相含量较未退火时增大, 说明薄膜中部分非晶碳转变为金刚石相, 为晶界上B扩散到纳米金刚石晶粒中提供了机会, 使得纳米金刚石晶粒中B浓度提高, 增强纳米金刚石晶粒的导电能力, 提高薄膜电学性能. 1000 ℃退火能够恢复纳米金刚石晶粒的晶格完整性, 减小由掺杂引起的内应力, 从而提高薄膜的电学性能. 可见光Raman光谱测试结果表明, 1000℃退火后, Raman谱图中反式聚乙炔 (TPA) 的1140 cm^-1峰消失, 此时薄膜电学性能较好, 说明TPA减少有利于提高薄膜的电学性能. 退火后金刚石相含量的增大、金刚石晶粒的完整性提高及TPA含量的大量减少有利于提高薄膜的电学性能. 关键词： 硼掺杂纳米金刚石薄膜 退火 微结构 电学性能     

金刚石的性质与用途

金刚石晶体光怪陆离,美丽夺目,硬度极大,从远古就引起人们极大的注目.由于它还具有比热低、导热性好、机械强度大、抗腐蚀性能好、半导体性能和高温稳定性等优良性能,在生产技术和科学研究各方面有着广泛的用途. 金刚石的主要性质 根据金刚石的晶体形态,金刚石可分为单晶体、连生体和聚晶体.单晶体和连生体又可进一步分为平面单晶体、圆形单晶体,及平行连生体、不规则连生体等种类. 在天然金刚石中,最常见的金刚石晶体形伏为八面体,除此以外,还有凸八面体、凸十二面体、凸六面体及其聚形等. 人造金刚石比天然金刚石具有较明晰的晶■及顶角,…     

金刚石中GR1中心的光致发光特性研究

金刚石中空位存在中性、负电及正电三种状态, 且空位-空位、空位-杂质之间可以形成更多复合缺陷. 利用低温光致发光光谱研究了金刚石经辐照产生的中性空位的发光特性, 对进一步研究其他复合缺陷的发光性能提供了重要的指导意义. 关键词： 金刚石 中性空位 GR1中心     

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.     

退火时间对硼掺杂纳米金刚石薄膜微结构和电化学性能的影响

采用高分辨透射电镜、紫外和可见光Raman光谱及循环伏安法研究了1000 ℃下退火不同时间的硼掺杂纳米金刚石薄膜的微结构和电化学性能. 结果表明,随退火时间的延长,薄膜中纳米金刚石晶粒尺寸逐渐减小.当退火时间为0.5 h时, 金刚石晶粒尺寸由未退火样品的约15 nm减小为约8 nm, 金刚石相含量增加;当退火时间为2.0 h时,金刚石晶粒减小为2—3 nm, 此时晶界增多,金刚石相含量减少;退火时间为2.5 h时纳米金刚石晶粒尺寸和金刚石相含量又略有上升.晶粒尺寸和金刚石相含量的变化表明薄膜在退火过程中发生了金刚石和非晶碳相的相互转变.可见光Raman光谱测试结果表明,不同退火时间下, G峰位置变化趋势与I_D/I_G值变化一致,说明薄膜内sp²碳团簇较大时, 非晶石墨相的有序化程度较高.退火0.5, 1.0, 1.5和2.0 h时, 电极表面进行准可逆电化学反应,而未退火和退火时间为2.5 h时电极表面进行不可逆电化学反应.退火有利于提高薄膜电极的传质效率, 退火0.5 h时薄膜电极的传质效率最高,催化氧化性能最好.较小的晶粒尺寸、 较高的金刚石相含量以及纳米金刚石晶粒的均匀分布有利于提高电极表面反应的可逆性和催化氧化性能.     

磷离子注入纳米金刚石薄膜的n型导电性能与微结构研究

系统研究了磷离子注入并在不同温度退火后的纳米金刚石薄膜的微结构和电学性能.研究表明,当退火温度达到800 ℃以上时,薄膜呈良好的n型电导.Raman光谱和电子顺磁共振谱的结果表明,薄膜中金刚石相含量越高和完整性越好,薄膜电阻率越低. 这说明纳米金刚石晶粒为薄膜提供了电导.1000 ℃退火后,薄膜晶界中的非晶石墨相有序度提高,碳悬键数量降低,薄膜电阻率升高.薄膜导电机理为磷离子注入的纳米金刚石晶粒提供了n型电导,非晶碳晶界为其电导提供了传输路径. 关键词： 纳米金刚石薄膜 n型 磷离子注入     

金刚石(111)/Al界面形成及性能的第一性原理研究

针对金刚石/Al界面的形成和性能,采用第一性原理计算方法,研究了Al原子在H终止金刚石表面的吸附及其迁移行为,以及金刚石/Al界面的结构与黏附功.结果表明:Al原子吸附对金刚石原子表面结构不敏感,且表面迁移激活能非常小,其原因是Al与H原子间没有形成化学键,仅有少量电荷转移,为物理吸附;由吸附位置生长而形成的金刚石/Al界面为亚稳结构,不具有能量稳定性.本文结果为理解金属纳米掩膜的形成机理提供重要的理论参考.     

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…     

金刚石/铝复合材料界面性质第一性原理计算及界面反应

采用第一性原理计算和实验相结合的方法,研究了金刚石/铝复合材料的界面性质及界面反应.计算结果表明:金刚石(100)/铝(111)界面粘附功更大,相比金刚石(111)/铝(111)的界面粘附功4.14 J/m~2提高了41%.同时,金刚石(100)/铝(111)界面处形成Al—C键合的趋势更强. Al—C键的引入能够促进金刚石(100)/铝(111)界面处C—C键的形成,提高界面粘附功.利用真空气压浸渗法制备金刚石/铝复合材料,并对金刚石/铝复合材料的界面结构进行多尺度表征.在金刚石{100}面观察到界面产物Al_4C_3,且界面脱粘多发生在金刚石{111}面,实验现象与计算结果相一致.湿热实验研究了界面反应对金刚石/铝复合材料的影响,进一步表明抑制Al_4C_3生成、改善界面选择性结合对于提高金刚石/铝复合材料性能及稳定性具有重要意义.本文的研究为第一性原理计算金刚石/金属的界面性质提供了新的思路,也对金刚石/金属复合材料的设计具有重要的指导意义.     

透明硼皮金刚石的高压合成研究

 本文根据硼皮金刚石的理论模型，采用石墨中掺微量硼的方法，控制人造金刚石中的硼含量与分布，用高压合成出一种含微量硼元素的淡黄色透明的硼皮金刚石。这种新型金刚石具有强度高，耐热性好的特性，其抗氧化性能比一般黄金刚石约高200 ℃，其耐热性与强度也比一般含硼量高的黑金刚石高。     

复合超硬材料的高压合成与研究

复合超硬材料作为一种性能优异的结构材料,被越来越广泛地应用于切削加工、油气钻探等领域.目前大部分复合超硬材料是通过高温高压方法制备.本文主要介绍了近年来复合超硬材料的高压合成与研究取得的成果和进展,重点包括纳米、亚微米、微米聚晶金刚石与立方氮化硼、立方相氮化硅-金刚石超硬复合材料以及金刚石-立方氮化硼超硬合金(复合)材料等,这些新型的复合超硬材料已经被成功合成,各种性能检测表明这些复合超硬材料的硬度、热稳定性等主要性能已明显超越传统超硬材料,可成为有广阔应用前景的新一代复合超硬材料.文中还介绍了近些年研究复合超硬材料出现的一些新的思路、方法与途径,并对复合超硬材料的进一步研究做出了展望.     

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。     

人造多晶金刚石的热导率

目前,称为散热片的一些特殊类型金刚石在电子工业中开拓了新的应用领域,尤其是制作方便、易于成型的多晶金刚石散热片正在发展之中.本文就人造多晶金刚石的热导率作一初步探讨. 一、热导率及其测试1.热导率 材料散热性能的好坏由热导率来衡量,所以首先必须测量热导率. 从热传导     

掺硅类金刚石膜的制备与力学性能研究

用脉冲电弧离子镀技术,通过调整掺硅石墨靶和纯石墨靶的数量,制备了一系列不同硅含量的类金刚石薄膜样品.研究发现：当硅含量达6.7at.%时,类金刚石薄膜的应力从4.5GPa降低到3.1GPa,薄膜的硬度还保持在3600Hv,和没有掺杂的类金刚石薄膜的硬度相比,基本保持不变;当硅含量小于6.7at.％时薄膜的摩擦系数相对于未掺杂的类金刚石薄膜也保持不变,为0.15.当薄膜中硅含量继续增加时,薄膜中C—Si键的含量增多,导致薄膜硬度和应力都有较大幅度地减小、摩擦系数增大、磨损性能也变差了. 关键词： 类金刚石膜 掺硅 应力 硬度     

含边界裂缝金刚石烯抗拉特性和破坏机理

金刚石烯因其优异的物理性质,近些年来备受科学家们关注.然而由于目前技术的限制,金刚石烯在制备过程中难免出现缺陷.本文采用分子动力学方法,研究了边界裂缝对金刚石烯抗拉特性和破坏机理的影响.结果表明,裂缝的存在导致金刚石烯的抗拉性能大幅度削弱,含边界裂缝金刚石烯的弹性模量、起裂应变和起裂应力均小于无裂缝金刚石烯.破坏模式方面,无裂缝金刚石烯的破坏从移动端附近开始,含边界裂缝金刚石烯的破坏从裂缝尖端开始.无裂缝金刚石烯在达到起裂应变后,无需继续增大荷载即形成贯穿裂缝,完全失去承载能力;含边界裂缝金刚石烯在达到起裂应变后,仍需继续施加荷载,裂缝经过多次延伸后,形成贯穿裂缝,导致其完全失去承载能力.裂缝位置、长度和方向的改变也会使含裂缝金刚石烯的抗拉特性和破坏机理发生变化.另外,含边界裂缝金刚石烯的抗拉特性对温度有着明显的依赖性,当温度升高时,含边界裂缝金刚石烯的抗拉特性显著下降.