化学气相沉积的金刚石膜标准制定中应考虑的问题

静压法合成的单晶人造金刚石和人造金刚石微粉，就品种，技术条件，包装，杂质检验，抗压强度测定方法，粒度组成等有关问题，已经建立了国家标准。化学气相沉积法制取的金刚石膜因出现的时间短还未建立起有关标准。化学气相沉积金刚石膜的方法有热丝法，微波法和直流电弧等离子体喷射法三类，本就直流电弧等离子体喷射化学气相沉积的自支撑人造金刚石膜标准的制定中应考虑到的一些问题提出了我们的看法。     

直流电弧等离子体喷射在金刚石膜制备和产业化中的应用

综述了北京科技大学在直流电弧等离子体喷射CVD金刚石膜沉积系统研制和改进及大面积高质量(包括光学级)金刚石自支撑膜沉积的研究进展和产业化状况.用同样技术研发出了可用于复杂形状硬质合金工具金刚石膜涂层工具批量生产的强电流直流伸展电弧等离子体CVD金刚石膜涂层系统,讨论了利用该设备研发金刚石膜涂层硬质合金工具及其现场切削试验的结果.     

直流电弧等离子体喷射金刚石厚膜生长不稳定性问题

采用高功率直流电弧等离子体CVD工艺制备了不同厚度的金刚石自支撑膜。观察到在金刚石厚膜生长过程中出现形貌不稳定性,并往往导致膜层组织疏松,强度降低。本文从理论和实验观察两个方面进行了讨论。生长不稳定性在任何高速沉积CVD过程中都可能发生,而直流电弧等离子体的高温造成碳源高饱和度以及高温等离子体射流对衬底表面的冲击,使之比其它CVD金刚石膜沉积工艺具有更大的不稳定生长倾向。基于实验研究结果,建议在较低的气体压力下沉积,以减小金刚石厚膜生长的不稳定性。     

微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜的进展

评述了用微波等离子体化学气相沉积法制备高质量人造金刚石薄膜的最新动态和发展趋势，介绍的内容包括：制备仪器、应用领域、沉积条件等。     

大面积光学级金刚石自支撑膜制备、性能及其在高技术领域应用前景

大面积光学级金刚石自支撑膜的制备和加工是近年来在CVD金刚石研究领域的最重要的技术进展之一;在军事和民用光学领域有非常重要的应用前景.综述了北京科技大学近年来在CVD金刚石膜光学应用领域的研究进展;给出了采用高功率直流电弧等离子体喷射(DC Arc Plasma Jet) CVD工艺制备大面积光学级金刚石自支撑膜的研究结果;对所制备的光学级金刚石自支撑膜的光学、力学(机械)、热学、微波介电性能、抗氧化、抗热震、抗砂蚀和抗激光损伤等方面的最新研究结果,及其在高新技术领域中的应用前景及前沿问题进行了讨论.     

微波CVD金刚石薄膜用作LED散热片的制备

由于金刚石具有室温下最高的热导率,因此用化学气相沉积(CVD)制备的金刚石膜是大功率发光二极管(LED)理想的散热材料.本文利用微波等离子体CVD研究了不同沉积工艺下金刚石薄膜的生长.用扫描电子显微镜(SEM)和拉曼光谱对得到的金刚石薄膜进行了表征,并将金刚石薄膜用作LED散热片的散热效果进行了检测.结果表明:在硅衬底上沉积20-30μm的CVD金刚石薄膜可以有效地降低LED的工作温度;在相同的制备成本下,提高薄膜的厚度(甲烷浓度4%)比提高薄膜的质量(甲烷浓度2%)更有利于提高LED的散热效果.本研究表明微波等离子体CVD制备的金刚石薄膜是大功率LED的理想散热衬底材料.     

甲烷浓度对等离子喷射金刚石厚膜生长稳定性的影响

采用高功率直流电弧等离子体CVD工艺制备了不同厚度的无裂纹自支撑金刚石厚膜．实验中观察到在金刚石厚膜生长过程中出现了形貌不稳定性,其程度随甲烷浓度的不同而变化．从理论和实验两个方面对这种不稳定性进行了讨论,认为直流电弧等离子体的高温造成碳源高饱和度是生长不稳定性的根本原因．实验结果表明,在沉积金刚石厚膜时,为了稳定地获得高质量的厚膜,甲烷浓度不宜过高．     

圆柱形谐振式MPCVD装置的模拟及调控

目的 在实验室自制的5 kW圆柱形单模微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)装置上,系统研究各放电参数对等离子体的影响.方法 采用模拟计算与实验调控相结合的方式,分析微波等离子体、基团的运动和分布与放电参数之间的关系.利用发射光谱诊断等离子体环境,同时,利用SEM和Raman对所沉积的金刚石膜的形貌和质量进行表征,以验证MPCVD装置的调控原则.结果 气压和温度满足Tg=8/3 P关系时,吸收功率密度可达最大.单独提高微波功率和工作气压,能很大程度地增强等离子体的电子密度及改善等离子体球的均匀性,而两者相互之间匹配升高能极大地增加等离子体的电子密度,同时激发更多Hα、Hβ、CH及C2这类适合高质量金刚石膜沉积的活性基团.得到了MPCVD装置长时间稳定运行的等离子体稳定边界,并成功制备出高质量的金刚石膜.结论 功率气压及温度相匹配可以提高吸收功率密度、等离子体密度及均匀性.在圆柱形装置稳定运行的边界条件下,能沉积得到较高质量的金刚石膜.     

CN1632165一种在硬质合金工具上制备金刚石涂层的方法

本发明提供了一种在硬质合金工具上制备金刚石涂层的方法。采取等离子体CVD技术，由含有氢、碳和硅元素的气体混合物为反应气体，在硬质合金工具上沉积含有金刚石相和硅的金刚石涂层；其中，硅是在金刚石涂层的CVD过程进行的同时，被沉积到金刚石涂层中以及金刚石涂层与硬质合金工具的界面处的；硅元素在金刚石涂层与硬质合金工具界面处的存在与富集使金刚石涂层对硬质合金工具形成高的附着力。所述的CVD技术包括：微波等离子体CVD技术、热丝CVD技术、直流电弧等离子体CVD技术。本发明的优点在于：有效地提高金刚石涂层的附着力并简化了涂层的制备工艺。     

半开放气体循环方式制备化学气相沉积金刚石膜

直流电弧等离子喷射化学气相沉积金刚石膜是一种先进的人工合成技术.其成膜面积大,均匀性好,质量高,沉积速率快,产业化前景非常广阔.但在其生产过程中,所需要的气体消耗量很大,生产成本较高,在相当程度上制约了生产规模的进一步扩大.经过分析和实验,发现沉积系统所使用的各类气体中,用量最大、价格最昂贵的氢气和氩气在整个沉积过程的前后并没有发生任何变化.如果措施得当,经回收利用后可以大幅降低生产成本.针对这个问题,我们设计了一种半开放式气体循环沉积系统并已经投入生产应用,与开放式沉积系统相比,其气体消耗量减少了80%,显著降低了金刚石膜的生产成本,所制备的高质量CVD金刚石膜,热导率可达20 W/(cm·K)以上,磨耗比可达40万以上,工业级别CVD金刚石膜,根据产品的不同要求,生产速率可达10～25μm·h-1,自支撑膜厚度为300～3000μm,大大促进了人造金刚石膜的大规模产业化发展.     

Growth of Free-standing Diamond Films on Graphite Substrates with Ti Interlayers

DIAMOND has many remarkable chemical andphysical properties,such as extreme hardness,highthermal conductivity,high electrical resistively andexcellent optical transparency and so on.For diamond,approximately5.5ev is required to excite an electronfrom the valence band to the conduction band,compared with1.1ev for Si and0.7ev for Ge m.Therefore,Diamond is a wide band gap material.Furthermore,due to the high vibration energy of carbonatoms in diamond,the frequency of infrared absorptionis abn…     

CVD金刚石大单晶外延生长及高技术应用前景

CVD（化学气相沉积）金刚石大单晶生长是CVD金刚石膜研究领域在过去十余年中所取得的重大技术进展之一,在一系列高新技术领域有极其重要的应用前景。针对CVD金刚石大单晶的制备和应用进行了综述。首先对CVD金刚石大单晶生长技术进行了概括性的描述,然后对CVD金刚石单晶制备方法进行详细介绍和评述。并对CVD大单晶在高性能辐射（粒子）探测器、金刚石高温半导体器件、高压物理试验、超精密加工以及在首饰钻戒等方面的应用现状与前景进行了介绍与评述。最后针对CVD高仿钻戒与天然钻戒的鉴别进行了评述,并提出了新的建议。     

YG6金刚石涂层刀片衬底真空渗硼预处理新技术研究

本文研究了真空渗硼预处理硬质合金基体的表面组织、形貌、粗糙度，并在处理过的YG6刀片基体上，用强电流直流伸展电弧等离子体CVD法沉积金刚石薄膜涂层。结果表明，真空渗硼预处理不仅可以有效的消除或控制钴在金刚石沉积时的不利影响，而且，还显著粗化硬质合金基体表面。因此，提高了金刚石薄膜的质量和涂层的附着力。     

金刚石膜机械和机械-化学抛光

化学气相沉积(CVD)法生成的金刚石膜具有天然金刚石的基本性质，在机械、电子、光学等领域都有着广泛的应用。但CVD金刚石多晶膜表面凹凸不平，表面粗糙度较大，限制了它的广泛应用，因此，金刚石膜的抛光成为必不可少的工艺步骤。但是，金刚石膜的硬度非常高，且厚度薄，整体强度低，易破裂或剥落，抛光难度很大。国内外学者通过实验和研究，提出了多种金刚石膜抛光的理论和方法。本文详细论述了几种典型的机械、化学、机械-化学抛光方法的机理、工艺和特点。     

Effects of residual stress distribution on the cracking of thick freestanding diamond films produced by DC arc jet plasma chemical vapor deposition operated at gas recycling mode

Chemical vapor deposited diamond thick films for electronic and optical applications must be released without cracks from substrates as freestanding wafers. In the present investigation, the residual stress distribution of diamond thin films deposited by DC arc jet plasma chemical vapor deposition (CVD) at gas recycling mode was analyzed based on wave number shifts in their Raman spectra. The results show that residual compressive stress concentrates at the film's edge, and this residual stress increases with the increase in deposition temperature. Experimental observation also showed that cracks initiated at the edge of the diamond thick wafer and then propagated towards the center. Effects of the residual stress distribution on diamond thick films detachment were discussed. To release the residual stress, sandwich structure was designed and the metal interlayer was inserted between the diamond films and the substrate. Thick freestanding diamond films (more than 1 mm thick, 60 mm in diameter) were produced by DC arc jet plasma CVD process using Mo substrate with Ti interlayer.     

强电流直流伸展电弧CVD纳米金刚石涂层微型工具

本文研制了强直流伸展电弧金刚石涂层沉积设备,它可产生长达400 mm的等离子体弧柱,可沉积金刚石涂层的区域大,能够在复杂形状硬质合金刀具上沉积金刚石涂层,有利于实现金刚石涂层硬质合金工具的产业化生产.在直径1 mm的微型铣刀上沉积了纳米金刚石涂层,研究了沉积压力对金刚石涂层组织的影响,沉积压力对金刚石涂层的晶粒尺寸和表面形貌有显著影响.随着沉积压力的降低,沉积的金刚石涂层晶粒尺寸减小,当沉积压力为0.80 kPa时,可沉积出纳米金刚石涂层.涂层的厚度均匀,其表面光滑、平整,且与硬质合金基体之间有较好的附着力.用激光Raman对金刚石涂层进行了表征.     

CVD金刚石膜的抛光研究进展

化学气相沉积的金刚石膜表面一般比较粗糙,需要经过抛光才能实现其具体的工业应用。本文介绍了各种抛光CVD金刚石膜的方法及近来研究进展,分析了各种技术的优缺点,并结合工业应用对CVD金刚石膜的抛光前景作了展望。