单晶金刚石膜与多晶金刚石膜的制备工艺及性能

本文主要介绍了用微波等离子体化学气相沉积法(以下简称MP CVD法)以甲醇-氢气混合气和丙酮-氢气混合气为源气体,分别以单晶硅的(111)面和人造金刚石的(100)面为衬底材料,制备出了面积为20mm×20mm厚为10μm的多晶金刚石膜和面积为1.0mm×1.0mm厚为5μm的单晶金刚石膜。通过试验发现,源气体配比和衬底温度对薄膜质量起决定性作用。另外,衬底在反应腔中的位置对薄膜的生成也有很大影响。单晶金刚石膜制备过程中衬底金刚石的晶体取向与金刚石薄膜的生长及质量有密切的关系。在金刚石的(100),(110)和(111)面上分别获得了单晶金刚石膜和金刚石多晶粒子。选用扫描电镜、显微激光拉曼、反射电子衍射对多晶金刚石膜及单晶金刚石膜的性能进行了测试。     

Ⅰb型宝石级金刚石单晶的多晶种合成

高温高压下温度梯度法合成宝石级金刚石时,合成周期较长.单晶种合成效率低下,通过多晶种法可以直接有效地提高合成效率,因此文章对多晶种生长宝石级金刚石进行了研究,在高温高压条件下成功实现了多颗粒2～3mm级金刚石单晶的合成,优质单晶的平均增重速度最快可达1.88mg/h.     

Ib型宝石级金刚石单晶的多晶种合成

高温高压下温度梯度法合成宝石级金刚石时,合成周期较长。单晶种合成效率低下,通过多晶种法可以直接有效地提高合成效率,因此文章对多晶种生长宝石级金刚石进行了研究,在高温高压条件下成功实现了多颗粒2-3mm级金刚石单晶的合成,优质单晶的平均增重速度最快可达1．88mg／h。     

纳米金刚石的发展及其应用前景

利用负氧平衡炸药,在密闭爆炸罐内爆炸所获得的纳米金刚石单晶微粒尺寸一般在5～10nm.而以石墨为原料,通过TNT RDX混合炸药爆炸所制得的则是由纳米量级金刚石所构成的多晶金刚石.这两种类型的金刚石各有特点,它们均兼有金刚石和纳米材料的双重特性.文章就其发展历程、制备技术、应用领域及其潜在前景等做了简要的阐述.     

CVD金刚石薄膜技术发展现状及展望(上)

简要描述了CVD金刚石薄膜技术的发展历程.介绍了纳米特别是超纳米金刚石膜、CVD金刚石大单晶的技术特点及其应用.超纳米金刚石膜在MEMS(微机电系统)、电化学和生物医学上的应用和CVD金刚石大单晶是当前的研究热点.简言之,金刚石的发展向着更大或者更小的方向深入进行,即“非大即小”.     

Fe—C（H）系高温高压合成金刚石多晶的RAMAN与PL光谱研究

Fe-C(H)系高温高压合成金刚石多晶的FESEM,RAMAN和PL光谱研究表明:构成多晶的金刚石晶粒多为八面体形态,同时其形成环境比较稳定.在金刚石晶粒中存在与氮相关、与镍相关及塑性形变等缺陷,且不同金刚石晶粒中的缺陷不完全相同.基于镍易在金刚石中形成发光中心及氢可以加速金刚石多晶的形成,为了提高金刚石单晶的质量,应该尽量在压腔中使用纯铁作为触媒,且在引入氢的同时除氮.     

CVD金刚石薄膜技术发展现状及展望(下)

简要描述了CVD金刚石薄膜技术的发展历程。介绍了纳米特别是超纳米金刚石膜、CVD金刚石大单晶的技术特点及其应用。超纳米金刚石膜在MEMS(微机电系统)、电化学和生物医学上的应用和CVD金刚石大单晶是当前的研究热点。简言之,金刚石的发展向着更大或者更小的方向深入进行,即"非大即小"。     

金刚石微粉现场实时鉴别 便携显微镜

金刚石微粉是指颗粒度细于36/54微米的金刚石颗粒,有单晶金刚石微粉和多晶金刚石微粉。单晶金刚石微粉是由人造金刚石单晶磨粒,经过粉碎、整形处理,采用特殊的工艺方法生产。金刚石微粉硬度高、耐磨性好,可广泛用于切削、磨削、钻探等,是研磨抛光硬质合金、陶瓷、宝石、光学玻璃等高硬度材料的理想原料,但是价格较贵。     

CVD金刚石新近应用探析(工业金刚石战略发展思考之二)

概述工业金刚石从天然金刚石到HPHT金刚石再到CVD金刚石的发展。对比分析聚晶质CVD金刚石和单晶质CVD金刚石的力学性质与电子学性质。介绍聚晶质和单晶质CVD金刚石的新近应用,涵盖复合材料、医疗、电化学、热控技术、微电子机械系统(MEMS)、光学、电子学和声学等领域。阐述超纳米结晶金刚石(UNCD)的特性及其在MEMS、生物传感器、机械密封件与耐磨层以及超光滑金刚石薄膜应用的优异性能。     

纳米聚晶金刚石的研究进展

纳米聚晶金刚石(NPD)是由石墨在高温高压下直接转变而成的,具有良好的热稳定性、耐磨性、高于金刚石单晶的硬度,同时具有金刚石单晶所不具备的各向同性。NPD优良的力学性能及纳米尺度的微观结构又使其具有极高的加工精度和使用寿命,因而应用领域广泛。文章综述了NPD国内外最新的研究进展,重点论述了NPD的制备和结构性能,并在最后对NPD存在问题和发展方向进行了阐述和展望。     

金刚石单晶/镍基金属包膜界面的相结构和形貌

利用透射电镜和原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)研究了高温高压合成金刚石过程中金刚石单晶/镍基金属包膜的界面结构和形貌.分析表明:金刚石/金属包膜界面包膜一侧由Ni3C,Mn23C,γ-(Ni,Mn)和纳米级金刚石颗粒组成,未发现石墨结构;金刚石晶面的AFM形貌与所对应的包膜表面形貌相近,但又不互为负形;金刚石(100)晶面为细小的颗粒状表面,而(111)晶面呈现出有台阶的平直表面.结果表明:金刚石的生长不是源于石墨结构的直接转变.在高温高压下,金刚石/包膜界面至包膜熔体的温度梯度差异导致了金刚石晶面形貌的不同.     

不同晶形粗颗粒（0．8mm）金刚石单晶的高温高压合成

优质粗颗粒金刚石单晶(尺寸达0.8mm)在制备金刚石工具方面具有重要的应用,其合成条件相对于普通工业金刚石单晶更为苛刻.文章介绍了在具有高精密化控制系统的国产SPD 6×1670T型六面顶压机上进行优质粗颗粒金刚石单晶的合成研究.通过采用先进的旁热式组装和粉末触媒技术,并优化了合成工艺,在高温高压条件下(5.4GPa,1300℃～1435℃)成功合成出尺寸为0.8mm(20目)三种不同晶形的粗颗粒金刚石单晶.     

CVD法制备单晶金刚石的现状及研究进展

单晶金刚石因其独特结构而具有优异的物理化学性能,在许多科学技术领域具有潜在的重要应用价值,被广泛应用于工业、科技、国防、医疗卫生等众多领域。用化学气相沉积法实现高沉积速率、高质量、大面积的金刚石单晶的制备是目前研究的热点。本文对化学气相沉积法制备单晶金刚石的机理进行了分析,对比了化学气相沉积法合成金刚石的几种主要方法,总结了其优缺点,在已有研究工作和生产经验的基础上提出了合理化的建议,为单晶金刚石的产业化提供有价值的参考。     

高速生长CVD金刚石单晶及应用

文章简要地介绍了近年来国内外CVD金刚石单晶的高速生长和应用进展.实验中采用微波等离子体化学气相沉积(CVD)方法,同质外延高速生长金刚石单晶,通过改变反应腔压强、反应气氛(在CH4／H2中引入氮气N2、二氧化碳CO2、氧气O2、)等,调制单晶生长速率、质量、颜色、表面粗糙度、光谱等特性.利用高温氢等离子体进行退火,可使金刚石单晶的颜色有很大的改善.研制了CVD金刚石单晶刀具,用于金属材料的曲面镜面加工.     

硫化铋单晶纳米棒的模板法合成研究

文章以乙二醇为溶剂、硫代乙酰胺(TAA)为硫源、按文献报道的方法制备的单质铋纳米管阵列作为前驱体并作为自牺牲模板,通过常压沸腾回流法大规模合成了硫化铋单晶纳米棒。采用X-射线多晶粉末衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)等测试技术对所制备样品的结构和形貌进行了表征。结果表明样品为纯相正交晶型,直径30~60纳米,长达数微米。     

纳米金刚石合成的研发历史

回顾了40多年来纳米金刚石研发的历史,重点介绍了爆轰法合成纳米金刚石的发展过程和人们所从事的各方面的研究、开发和生产的工作.     

天然与Fe-C(H)系高温高压合成金刚石多晶的光学属性对比研究及意义

山东蒙阴天然金刚石多晶与Fe- C(H)系高温高压(HPHT)合成金刚石多晶的光学显微镜、拉曼光谱、光致发光谱及红外光谱等的对比研究表明,相似的金刚石晶粒形态、表面生长台阶、结构功能团及缺陷等决定着两者存在成因上的联系;而自金刚石多晶的深部至表面,缺陷的不同变化规律及金刚石晶粒间聚集方式的差异等暗示着两者的生长历史并不完全相同;天然金刚石多晶的形成可能经历早期快速成核—长大、中期长大及漫长的后期改造三个阶段;基于晶体成核、长大及后期改造的思想,从微结构、微成分的角度厘定金刚石多晶中的标型信息,有利于拓展金刚石找矿、地球深部重大科学问题探讨等的思路和方法,也有利于为高品级金刚石多晶的合成提供新的科学线索.     

天然与Fe-C(H)系高温高压合成金刚石多晶的光学属性对比研究及意义(下)

山东蒙阴天然金刚石多晶与Fe-C(H)系高温高压(HPHT)合成金刚石多晶的光学显微镜、拉曼光谱、光致发光谱及红外光谱等的对比研究表明,相似的金刚石晶粒形态、表面生长台阶、结构功能团及缺陷等决定着两者存在成因上的联系；而自金刚石多晶的深部至表面,缺陷的不同变化规律及金刚石晶粒间聚集方式的差异等暗示着两者的生长历史并不完全相同；天然金刚石多晶的形成可能经历早期快速成核一长大、中期长大及漫长的后期改造三个阶段；基于晶体成核、长大及后期改造的思想,从微结构、微成分的角度厘定金刚石多晶中的标型信息,有利于拓展金刚石找矿、地球深部重大科学问题探讨等的思路和方法,也有利于为高品级金刚石多晶的合成提供新的科学线索.     

碳的雨贡纽状态方程及动压合成金刚石机理——动压合成金刚石之二

动压法已经成为纳米金刚石和多晶金刚石的主要合成方法,按照方法的不同又可以分成爆轰法、爆炸法和激光法等多种方法。文章论述了碳的雨贡纽状态方程和碳的高压相图。分析了爆轰法、爆炸法和激光法等几种不同方法合成金刚石的原理。估算出石墨直接转化金刚石所必须越过的势垒值为8.565×104J·mol-1,其激光源的功率密度不应低于2.534×105 W·cm-2。     

特性爆炸纳米多晶金刚石及其新的理论技术(下)

文章对爆炸纳米多晶金刚石的结构形貌特性作了充分全面检测描述:X衍射曲线,Raman光谱曲线,X射线小角散射粒度测定,AFM,SEM,TEM电镜分析以及化学后处理后的各种成份含量分析。爆炸纳米多晶金刚石有三种颗粒形态:"晶核","原生聚晶颗粒"和"聚合聚晶颗粒"。"原生聚晶颗粒"呈球形由"晶核"集聚而成,但再不能用现代物理化学手段将其分离开来;"聚合聚晶颗粒"是由许多"原生聚晶颗粒"集聚而成的微米和亚微米级颗粒。"原生聚晶颗粒"的粒度是这种纳米多晶金刚石的特性显示,文中显示的"原生聚晶颗粒"粒度在50nm上下。开发了二种爆炸技术:成核爆炸技术和成核-聚合结合爆炸技术。由后者制作出的金刚石粉是最佳的抛光磨料,提出了有关爆炸纳米多晶金刚石的新理论。