军用纳米金刚石膜的研究与应用综述

对金刚石膜(及类金刚石膜)与传统光学材料的特性作了比较，分析了美军对于金刚石膜军用光学应用的需求以及金刚石膜在现有高科技武器装备中的应用前景，介绍了研制纳米金刚石膜的关键技术问题(主要是CVD和PLD方法)以及国内外研究和应用现状。     

MPCVD金刚石膜的品质对其在K-Ka波段微波介电性能的影响

针对MPCVD金刚石膜K-Ka波段(18～40 GHz)微波电子器件领域的应用需求,以及探索金刚石膜介电性能与品质之间的关系的需要,制备了5个金刚石膜样品,并建立了一套K波段分体圆柱谐振腔微波介电性能测试装置。使用Raman光谱表征金刚石膜质量,采用K波段分体圆柱谐振腔测量金刚石膜的介电性能,并与Ka波段的结果进行比较。结果表明,不同品质的样品介电损耗在3.8×10~(-5)～76.8×10~(-5)范围内,且介电损耗与Raman半峰宽密切相关。同时,高品质金刚石膜K波段介电损耗高于Ka波段,而低品质的则呈现相反的结果。这是由于高品质金刚石膜介电损耗主要由导电性引起,而低品质金刚石膜内较高的缺陷密度导致单声子声学振动吸收和瑞利散射较大。     

金刚石膜及类金刚石膜的光学应用研究进展

金刚石膜及类金刚石(DLC)膜由于具有宽光谱透过率高、硬度高、摩擦系数小、化学稳定性好等优点,可以作为多种光学材料如硅、锗、玻璃、硫化锌、MgF2,HgCdTe,KCl等的增透/保护膜,起到抗磨损、抗腐蚀、抗潮解和抗氧化的作用.金刚石膜及类金刚石膜已被应用于太阳能硅电池、高功率CO2激光器窗口、潜望镜红外(IR)窗口、飞机前视红外窗口、导弹头罩窗口和宇航探测器等.总结了这一方面的应用和研究进展,展示了金刚石膜及类金刚石膜巨大的优越性与广阔的应用前景.     

碳纳米薄膜材料的研究进展

碳纳米薄膜是一种新型碳纳米材料,因其具有优良的物理和化学性能、很好地应用前景而受到了广泛关注。综述了无定形碳膜、石墨烯膜、类金刚石碳(DLC)膜、金刚石膜、CNx膜和碳纳米管(CNT)膜的制备方法和结构的研究进展,总结了其在不同领域的潜在应用价值。探讨了该研究领域亟待解决的问题以及今后的发展前景。今后一段时间内对碳纳米薄膜材料的制备和应用研究将会更加深入,研究应致力于碳纳米薄膜制备方法的简单化,寻求价格低廉的碳源,同时对应用开发还要有所拓展。     

类金刚石膜在ICF研究中的潜在应用

类金刚石膜(DLC)是南sp3,sp2以及sp1键混合而成,具有优异的物理、化学性能.简要介绍了类金刚石膜的形成及性质,着重概括了它在惯性约束聚变(ICF)研究中的应用潜力,并进一步讨论了研究中存在的问题及今后发展的方向.     

金刚石高频SAW器件中关键材料的制备研究

采用热丝化学气相沉积(CVD)法制备了自支撑金刚石膜,再通过射频磁控溅射法沉积氧化锌薄膜在自支撑金刚石膜上。通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)以及原子力显微镜(AFM)测试自支撑金刚石膜的表面形貌,结果表明,自支撑金刚石膜的成核面非常光滑,粗糙度约为10 nm;拉曼光谱显示成核面在1 333 cm-1附近有尖锐的散射峰,与金刚石的sp3键相对应,非金刚石相含量很少;X-射线衍射分析(XRD)显示,沉积在自支撑金刚石膜上的氧化锌薄膜为高度的c轴择优取向生长。     

超快脉冲激光沉积类金刚石膜的研究进展

综述了脉冲沉积(PLD)类金刚石膜(DLC)的优势和局限,对其局限的补偿和突破,以及脉冲沉积法的重要发展方向——超快脉冲激光沉积(Ultra-fast PLD)类金刚石膜(DLC)的研究进展。     

电子能量损失谱在类金刚石碳膜结构表征中的应用

本文先介绍了类金刚石碳膜的结构特点及电子能量损失谱的原理和分类;然后着重评述了近年来电子能量损失谱在类金刚石碳膜(及有些金刚石膜)结构表征中的应用;同时也讨论了类金刚石碳膜经某些后处理后其能量损失谱的变化特征。     

黑色组织对直流电弧等离子体喷射金刚石自支撑膜光学、热学性能的影响

利用直流电弧等离子体喷射化学气相沉积法进行不同质量的金刚石厚膜的制备。金刚石膜用倒置荧光显微镜(OM)、高分辨电镜(HRTEM)、电子能量损失谱(EELS)、拉曼谱(Raman)进行表征,同时测量了不同质量金刚石膜的红外透过率和热导率。研究结果表明,黑色组织主要是金刚石膜中的夹杂物,成分主要是非晶碳和杂质氮。对于光学级透明金刚石膜,具有很高的红外透过率和热导率,黑色组织的存在明显降低了金刚石膜的质量,对金刚石膜的红外透过率和热导率的影响非常显著。     

磁约束微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜

采用国内研制的电子回旋共振化学气相沉积(ECRCVD)设备,在单晶硅衬底上沉积了金刚石薄膜。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和激光拉曼谱仪(RAM)的测试,证明所沉积的薄膜具有明确的金刚石特征。所采用的ECRCVD设备,具有低压沉积、大面积均匀和低温生长的优点。这种方法在合成金刚石光学膜、半导体膜以及其它薄膜方面,很有发展潜力。     

金刚石薄膜应用技术新进展

本文介绍了第一届国际金刚石薄膜应用会议上有关制备技术的最新发展,讨论了目前金刚石薄膜的应用方向、存在的问题,以及要进入市场所必须解决的关键技术。     

CVD金刚石（膜）制备技术及应用进展

化学气相沉积（CVD）方法是金刚石（膜）制备的主流技术,经过多年的发展,已从最初的微米金刚石膜发展到纳米金刚石膜,至目前高质量的单晶金刚石,应用领域不断扩展。除了工业和民用领域外,纳米金刚石膜在MEMS／NEMs、生物医学的应用进展引起业界关注,其中大尺寸单晶金刚石的制备是推动这些应用的关键。本文分析了MPCVD金刚石成膜特点,讨论了现阶段CVD金刚石膜商业化推广应用的制约因素,展望了今后金刚石膜的发展前景。     

碳纳米管在金刚石薄膜化学沉积上的应用

碳纳米管的端头部位,具有一定的金刚石结构。用于金刚石薄膜气相化学沉积,作为籽晶,可使薄膜沉积的速度加快,结晶的定向性强,生长的温度低等优点。本文探讨了碳纳米管的结构,初步研究了其在金钢石薄膜气相化学沉积上的应用,得到了较好的〈１００〉方向结果的薄膜。     

Control of polishing of diamond films using microactuation and an atmospheric pressure plasma

In this work, the diamond deposited by hot filament chemical vapor deposition (CVD) is polished using an atmospheric pressure plasma. In order to position the film relative to the plasma, a microactuator system is designed using a stack of domed piezoelectric actuators. A dynamic model based on the physical system is developed and the model parameters are measured experimentally. A system based on laser triangulation is used to measure the position of the diamond film relative to the plasma. Control techniques are used to reduce the oscillations during actuation and to eliminate the steady state positioning error. With the application of feedback control, the overshoot is reduced to 2% and the settling time is reduced to 0.3 s. A preliminary set of experiments is performed to relate process parameters to the final surface roughness of the diamond film. The parameters studied include the film's time of exposure to the plasma, the height of the film relative to the plasma, and the distance from the film to the center of the plasma. It is found that the optimum exposure time is 15 min and the reduction of surface roughness is greatest when the distance between the film and the plasma is at a minimum. The best results are obtained when the top of the film is even in elevation with the tip of the top electrode. The diamond film is translated laterally along the plasma. When feedback control is not used, there is no change in the surface roughness. With feedback control implemented, the surface roughness of the diamond film is reduced by 33%.     

金刚石膜表面微结构红外增透性能研究

CVD金刚石是一种性能优异的红外光学窗口材料，但其在红外波段的理论透过率仅能实现约71%。通过表面亚波长结构设计可进一步增强CVD金刚石膜的光学透过性能。该研究首先通过理论模拟，建立了金刚石微结构特征与光学增透之间的定量关系。基于此为指导，探讨了在具有微结构硅片表面，采用MPCVD方法复制生长出具有微结构的金刚石自支撑光学级薄膜，用于提升金刚石膜在红外波段的透过率。采用扫描电镜（SEM）观察了原始硅片和金刚石表面及微结构形貌，通过拉曼散射光谱评估了金刚石的生长质量及形核层影响，采用红外光谱仪测试了金刚石红外透过率。结果显示，单面构筑微结构后，金刚石膜在8~12 μm波段的透过率可从70%提升至76%，说明表面微结构能显著提升金刚石膜的光学透过性能。非金刚石形核层以及表面微结构的完整性不足可能是导致实验结果与理论模拟结果具有一定偏差的主要原因。     

微结构对CVD金刚石X射线探测器电性能的影响

制备了结构为Au/金刚石膜/Si/Al的光导型X射线探测器,研究了金刚石膜微观结构对器件暗电流-电压特性、电流-温度特性以及在稳态X射线辐照下响应特性的影响.研究表明,采用[001]结构金刚石膜制备的器件具有较大的暗电流和X射线响应.在高于500K的温度区域内,随着温度的上升,器件暗电流以指数式上升,这可能与Si占据金刚石格点产生1.68eV的激活能有关.     

化学气相沉积光学级金刚石薄膜的研究进展

化学气相沉积（CVD））金刚石薄膜优异的光学性能在近几年得到了广泛的重视，关于它的研究也在近几年取得了较大的突破。综述了CVD金刚石薄膜的光学性能，着重从成核、生长和后期处理三个方面对光学级CVD金刚石薄膜的制备进行了讨论，并对今后的研究作了展望。     

衬底温度对机械瓣膜上沉积的类金刚石薄膜的影响

为掌握机械瓣膜衬底温度对类金刚石薄膜的影响规律,在实验中保持其它实验参数不变,机械瓣膜衬底温度分别取室温和150℃时,用脉冲激光沉积法在机械瓣膜上制备类金刚石薄膜。用Raman光谱仪对薄膜的微观结构进行检测;用原子力显微镜对薄膜的表面形貌和粗糙度进行检测。结果表明：当其它实验参数不变时,机械瓣膜衬底温度从室温升高到150℃时,薄膜的微观结构没有发生明显改变;薄膜表面的粗糙度减小。类金刚石薄膜和机械瓣膜衬底之间具有很好的黏附性。