类金刚石膜中应力释放花样形貌分析

用IRaman谱研究了射频-直流等离子体化学气相沉积法制备的类金刚石膜结构，用弯曲法研究了类金刚石膜的应力，用光学显微镜对类金刚石膜中由于压应力的释放所形成的花样形貌进行了观察。类金刚石膜中存在1～4．7GPa的压应力。由于应力释放，在膜-基界面处观察到正弦曲线状、分枝状、直线状和花状花样外，还观察到时钟状和水泡状两种新型应力释放花样，用薄板起皱理论可以很好地解释这两种新花样。     

钢渗铬层上金刚石薄膜的表面、界面结构及附着性

在钢渗铬层表面用化学气相沉积(CVD))法制备了金刚石薄膜.使用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和压痕法研究了金刚石膜的表面、界面结构及附着力.用拉曼光谱分析了金刚石膜的纯度及非金刚石碳相.甲烷含量超过0.6%(体积分数)后,金刚石膜为球形纳米晶,形核密度＞107cm-2.用甲烷含量为0.6%(体积分数)沉积的金刚石膜表面的残余压应力为1.22 Gpa,而膜背面的残余压应力更高,达2.61 Gpa.压痕显示在19.6 N载荷下膜发生开裂.TEM观察发现,膜/基界面为微观非平面,有利于提高金刚石膜的附着力.     

类金铡石薄膜内应力的测试

采用射频－直流等离子增强化学气相沉积法制备出类金刚石薄膜，用弯曲法测定薄膜的内应力。类金刚石薄膜中存在１－４．７ＧＰａ的压应力，沉积工艺对薄膜的内应力有很大影响，薄膜的内应力随极板负偏压的升高而降低，随Ｃ２Ｈ２气体一的增加而增大。     

热阴极DC-PCVD方法制备的金刚石厚膜的生长特性和内应力

采用热阴极DC PCVD(DirectCurrentPlasmaChemicalVaporDeposition)方法制备出大尺寸高质量的金刚石厚膜,研究了金刚石厚膜的生长特性和内应力状态。由热阴极DC PCVD方法制备的金刚石厚膜大多数为〈110〉取向,表面显露面主要是(100)面和(111)面,厚膜的表面被较多的孪晶所覆盖,部分(111)面退化为3个相互垂直的(110)面,孪晶使厚膜表面结晶特性复杂化,金刚石厚膜的晶粒沿生长方向呈现柱状生长。金刚石厚膜的生长速率随甲烷流量和工作气压的增加而增加,但随生长速率的提高金刚石膜的品质明显下降。金刚石厚膜的内应力以压应力为主,随着甲烷浓度的增加压应力增加,随着工作气压的增加压应力减小,到某个气压之后变为张应力。     

类金刚石碳膜的制备工艺

用射频－直流等离子体化学气相沉积法制备出类金刚石膜，用多因素和单因素正交试验设计方法对类金刚石的沉积工艺进行了研究，结果表明，极板偏压、真空度和气体成分是影响膜沉积速率的主要因素。沉积速率与ＰＶ成正比，且随反应气体深度单调增加，但当Ｃ２Ｈ２浓度低于１０％时，几乎不能成膜。     

类金刚石膜的应用及制备

类金刚石膜（DLC）是由无定形碳和金刚石相混合组成的碳材料，由于具有与金刚石膜（DF）相类似的性能－优异的机械特性、电学特性、光学特性、热学和化学特性以及生物相溶性，同时制备方法相对容易实现，因此引起人们极大兴趣，现在已经应用到很多领域。本文将简要介绍类金刚石膜的性能、应用以及制备方法。     

钢渗铬沉积金刚石膜的研究

用热解CVD装置研究了甲烷浓度、基底温度、室压对钢渗铬沉积金刚石膜的影响.结果表明,甲烷浓度越低,沉积得到的金刚石膜的晶形越好,甲烷浓度超过0.8%后,金刚石的形貌呈"菜花状";基体温度高时,难于在渗铬层上形成连续的金刚石膜,但基体温度高所得的晶形较好;室压越高,金刚石的形核密度越高,但随室压的升高,金刚石的形貌变差.菜花状金刚石膜是由大量二次晶核长大的微晶金刚石晶粒组成,含有较多的非金刚石碳相.     

金刚石薄膜压阻效应及相关问题的研究

P型金刚石薄膜具有压阻效应,是最近五六年才发现的新现象。利用压阻效应,可望将金刚石膜制成高灵敏度的新一类压阻传感器材料和压力微传感器,从而拓宽金刚石膜在电子学领域的应用范围。 对金刚石膜的压阻因子进行了测量,结果表明,P型定向生长的多晶金刚石膜室温压阻因子可达100O以上;金刚石薄膜的压阻效应比硅和金属显著得多;多晶金刚石膜的压阻效应不如单晶金刚石膜。金刚石膜具有显著的压阻效应,其理论原因和机制问题到目前一直不太清楚,本研究工作对此进行了系统和深入的研究。在能带结构和形变势理论的基础上,首次结合价带分裂模型和M-S多晶模型,分别推导出P型单晶和多晶金刚石膜压阻因子的近似计算公式。分析结果认为,金刚石薄膜的压阻效应是应力诱导价带分裂造成的。轻、重空穴有效质量之间的巨大差异,是导致P型金刚石具有显著压阻效应的主要原因之一。P型多晶材料的压阻效应,是应力诱导价带分裂和晶界散射联合作用的结果,晶界有阻碍电阻随应变发生改变的作用。从而,第一次从理论上阐明了导致P型多晶材料压阻效应不如同种的P型单晶材料的原因。 对负偏压热灯丝CVD系统下,金刚石膜核化过程进行了研究,结果认为.负偏压对金刚石膜核化的增强是离子对衬底的轰击与发射电子激发的等离子体联合作用于衬     

C－BN衬底上金刚石的异质外延生长研究

用热灯丝ＣＶＤ方法在Ｃ－ＢＮ单晶衬底上制备出金刚石膜，并且在Ｃ－ＢＮ（１００）面上观察到金刚石的异质外延。     

硬度合金基体上CVD金刚石薄膜的形态表征

采用ＳＥＭ、Ｒａｍａｎ光谱、ＸＲＤ等测试方法，对直流等离子体射流ＣＶＤ法在硬质合金基体上合成的金刚石膜进行了形貌和结构分析。结果表明，该方法合成的金刚石膜形貌和质量受基体表面上的温度梯度、化学物质（原子氢、碳氢基团等）浓度梯度的影响较大。膜层内存在ＧＰａ数量级的残余压应力，微观应力很小。嵌镶块尺寸为纳米数量级，且随甲烷浓度增高而减小，由此而估算的位错密度统计平均值达１０＾１０ｃｍ＾－２数量级。综合     

掺硼金刚石膜的热敏特性

用微波ＰＣＶＤ法将掺硼金刚石膜淀积在Ｓｉ３Ｎ４基片上，用Ｔｉ薄膜作为欧姆接触电极蒸发在金刚石表面上，为防止Ｔｉ在高温下氧化，上面镀上了Ａｕ薄膜，从室温到６００℃范围内测试了这些金刚石膜样的电阻（Ｒ），发现Ｔ＾－１和Ｒ之间呈线性关系，若改变掺硼浓度以及热处理条件可以控制掺硼金刚石膜的热敏特性，结果表明掺硼金刚石膜显示了高的敏感性和好的稳定性，是一咱优良的热敏电阻材料。     

极板负偏压对类金刚石薄膜性质的影响

用射频－直流辉光放电系统制备类金刚石薄膜，研究了极板负偏压（Ｖ）对类金刚薄膜性质的影响。结果表明，类金刚石薄膜的性质明显依赖于极板负偏压，在所研究的范围（－３００－９００Ｖ）内，随Ｖ绝对值的增加，薄膜的折射率，消光系数，生长速率，及硬度增加，电阻率下降，Ｖ的变化使膜中Ｈ一及ｓｐ＾３／ｓｐ＾２的比例发生变化，从而使膜的性质发生变化。     

无支撑优质金刚石膜研制中的相关问题探讨

无支撑优质金刚石膜在微波真空器件和光学器件中的广泛应用,有赖于制备成本的下降和工艺的完善。结合微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)金刚石膜的工艺研究结果,本文就沉积速率、晶面取向以及内应力的相关问题进行了初步探讨。对于给定的设备,沉积速率与多种因素有关,包括膜的质量、膜厚均匀性和有效沉积面积、以及形核的密度。在通常情况下,金刚石膜呈(111)择优取向,而样品位置下移5mm后,观察到(100)取向。对内应力的初步研究表明,CH4/H2比例较低(1.5)时,金刚石膜的内应力趋向于压应力,而(100)取向的出现则有助于使内应力降到最低。     

氧等离子体对金刚石膜的刻蚀研究

用微波放电法产生氧等离子体，通过改变系统中氧的浓度和金刚石膜的温度研究了氧等离子体对CVD多晶金刚石膜刻蚀的影响。实验结果表明：随着氧浓度的增加和金刚石膜温度的提高，刻蚀作用加剧；而在较低的氧浓度和金刚石膜温度条件下金刚石膜的晶界处首先被刻蚀，说明金刚石膜的境界处含有较多的非金刚石碳相。并且从等离子体对(100)和(111)面的刻蚀现象可知(100)面的生长是二维生长，(111)面的生长是岛状生长。     

金刚石厚膜的制备及应用研究

用电子增强热灯丝ＣＶＤ（化学汽相沉积）方法制备出膜厚为０．１－２ｍｍ的金刚石厚膜，研究了金刚石厚膜的耐磨性和热导特性，用它制作了金刚石膜焊接刀具和半导体激光器用金刚石膜热沉。     

金刚石-硫化锌复合窗口的弹性应变研究

对于金刚石－硫化锌复合红外光学窗口，结构中存在的热应力和挠曲度的大小对其可靠性有很大的影响。利用弹性应变模型研究了在光学焊接中不同粘接温度和金刚石厚度下金刚石－硫化锌复合窗口将发生的最大应力、曲率和衬底到边缘的挠曲率。计算结果表明，当膜厚在极值附近时，复合结构明显弯曲、ZnS表面的应力极大；如何粘接温度较高，复合结构将严重变形，ZnS中所受的应力可能会超过其自身的断裂强度。当对金刚石－硫化锌复合红外窗口设计时，了解结构中存在的热应力和挠曲度的大小是很有用的。     

类金刚石（DLC）膜结构的研究概况

类金刚石膜是一种非晶结构的薄膜，关于其原子排列结构仍是目前研究的主要方向。本文从实验研究和理论研究两方面综合介绍类金刚石膜的研究概况，并介绍了类金刚石膜的实验研究方法和理论模型。     

用压痕试验法研究CVD金刚石膜的粘附性能

在观察与分析压入过程中CVD金刚石膜开裂方式的基础上,初步探讨了用压痕试验法评定CVD金刚石膜粘附性能的可行性．采用反映膜／基粘附性能的临界开裂或剥落载荷P_er和抗裂性参数dP／dX两指标评定了硬质合金基体表面经不同预处理方法和沉积工艺参数合成的金刚石膜的粘附性能;研究了粘附性能指标与沉积工艺参数（如甲烷浓度、沉积气压、沉积功率）之间的关系．适当的表面预处理、适中的甲烷浓度、较低的沉积气压、较高的沉积功率均有利于改善金刚石膜的粘附性能．     

喷丸、化学镀Ni－P对1Cr18Ni9Ti不锈钢抗应力腐蚀的影响

用三点加载试件研究了表面喷丸和化学镀Ｎｉ－Ｐ对１ＩＣｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢在１５４℃，４５％ＭｇＣｌ２中的应力腐蚀敏感性的影响。两种表面处理都大大增强材料抗应力腐蚀破裂的能力。当外加应力不超过喷丸造成的压应力时，喷丸对抗开裂非常有效；外加应力大于喷丸压应力后，随应力升高破裂时间缩短。化学镀Ｎｉ－Ｐ的保护效果主要决定于镀膜的完整性，在试件边核处受力较苛刻的部位，应力腐蚀最易产生。讨论了外加应力、膜的延性和附着性对破裂的影响。     

温度场对热丝化学气相沉积大面积生长金刚石膜的影响

用１００×１００ｍｍ大面积加热器进行了气相生长金刚石膜试验，对得到的金刚石膜样品作了拉曼光谱分析，并用扫描电镜观察了不同空间区域中金刚石形核的特点．拉曼光谱和扫描电镜观察的结果，均给出了与温度分布特点较好的对应．本研究的结果，指出厂热丝法大面积气相生长金刚石膜工业应用的可能性．