衬底偏压对四面体非晶碳膜结构和性能的影响

采用过滤阴极真空电弧技术并施加一定的衬底负偏压,在P(100)单晶硅片上制备出四面体非晶碳薄膜利用可见光Raman光谱研究薄膜的结构,通过BWF函数描述的单斜劳伦兹曲线拟合数据并获得表征曲线非对称性的耦合系数,从而反映了薄膜中sp3杂化的含量分别用原子力显微镜和纳米压入仪研究薄膜的表面形态和力学性能.结果表明:当衬底偏压为-80V时,薄膜中sp3杂化的含量最多,均方根表面粗糙度值最低(Rq=0.23nm),硬度、杨氏模量和临界刮擦载荷也最大,分别为51.49GPa、512.39GPa和11.72mN.随着衬底偏压的升高或降低,sp3键的含量减少,其它性能指标也分别降低.     

平面窗口气动热辐射效应数值模拟

采用有限元法研究飞行高度为15 km不同马赫数下CVD ZnS的温度场和应力场分布情况。随后,根据窗口的温度场分布,仿真得到窗口干扰辐射强度的分布,从而对窗口的气动热辐射效应进行评估。模拟结果表明,温度在初始阶段急剧升高,随后达到稳定,同时,应力响应在极短的时间内达到最大值,随后降低。可见,窗口的成像质量随马赫数的增加急剧降低,红外窗口的热辐射是制约红外成像质量的重要因素。     

微波等离子体化学气相沉积法合成高导热金刚石材料及器件应用进展

随着第3代半导体的应用,电子器件向高功率、小型化发展,由此带来的“热”问题逐渐凸显,金刚石由于其超高的热导率及稳定的性质,被认为是最优的散热材料之一。简要介绍了微波等离子体化学气相沉积装备的原理及发展历程,对比分析了不同种类生长设备的差异,对单晶、多晶及纳米晶金刚石在器件散热应用中的现状进行总结,结合第3代半导体总结了金刚石增强散热产业化过程中将面临的性能与尺寸方面的瓶颈问题及金刚石材料“大、纯、快”的发展方向,并对散热应用的未来研究方向做出展望。     

类金刚石薄膜电极的电化学行为研究

类金刚石(DLC)薄膜以其优异的物理化学性能引起了人们的研究兴趣.导电的DLC薄膜可以作为电极材料并表现出宽的电势窗口,低的背景电流,良好的电化学活性,表面易修饰,从而有望用于生物电分析及污水检测等方面.从薄膜的制备、薄膜与基底界面、薄膜表面修饰等几个方面综述了DLC薄膜电极的制备技术和电化学行为研究,并对其应用前景进行展望.     

CrMoWVNbTi系耐磨铁基堆焊合金的量化设计和结构研究

从硬度、抗裂性和耐磨性等试验着手,通过分析堆焊层的显微结构,明 确其合金化机理及形成条件,进而实现强化机构的量化设计、达到堆焊层显微结构的取利避害,解决高硬度和抗裂性之间的矛盾,并研制出综合性能优异的铁基耐磨堆焊合金。     

非晶金刚石与非晶碳化锗复合增透保护膜系的设计与实现

为了有效保护硫化锌等红外光学元件并提高其在工作波段的透过率,根据薄膜光学原理进行增透设计,从而获得膜系光学参数;采用射频磁控溅射技术制备非晶碳化锗薄膜,通过调整甲烷流速比调整薄膜的折射率,根据流速比和沉积时间控制膜厚,再用过滤阴极真空电弧技术制备非晶金刚石薄膜,分别改变衬底偏压和沉积时间控制薄膜的折射率和膜厚.利用光谱椭偏仪和台阶仪表征薄膜折射率和膜厚,通过小角X射线反射和X射线光电子谱测试非晶金刚石薄膜的密度和非晶碳化锗薄膜中的锗含量,使用纳米压痕仪和傅里叶红外透射谱仪确定薄膜的硬度和红外透过率.试验表明,非晶金刚石和非晶碳化锗薄膜的折射率分别与薄膜的密度和薄膜中的锗含量密切相关,非晶金刚石与非晶碳化锗复合膜系是硫化锌等红外光学元件性能优异的增透保护膜.     

不同厚度四面体非晶碳薄膜的拉曼表征和内应力

为了探讨膜厚对四面体非晶碳薄膜拉曼结构表征和内应力的影响规律，进而确定应力与拉曼光谱之间的关系，采用过滤阴极真空电弧技术以相同的工艺条件在P（100）单晶抛光硅衬底上制备了从3nm～350nm不同厚度的四面体非晶碳薄膜。利用表面轮廓仪和原子力显微镜测试膜厚，表面轮廓仪确定曲率半径并计算薄膜应力，共聚焦拉曼光谱表征薄膜的结构细节。实验发现，随着膜厚的增加，四面体非晶碳薄膜的应力持续下降，当膜厚超过30nlll时，应力的下降趋势变得平缓，并保持在小于5GPa的较低水平。随着膜厚的增加，可见光拉曼光谱中衬底硅的一阶和二阶谱峰强度逐渐降低，在50nm～80nm膜厚范围，半高宽最窄，峰强最高，能够最有效地获得拉曼结构信息。随着膜厚的增加和应力的下降，非晶碳一阶谱峰的峰位表现为逐渐向低频偏移。     

金刚石光学窗口相关元件的研究进展

金刚石光学窗口相关元件是一种将金刚石优异的光学性能,与其他优异的力学、热学、电学性能和化学性能相结合,通过微波等离子体化学气相沉积工艺等多种合成方法制备的具有不同几何结构、可在极端条件下使用的一类光学器件。本文将以X射线、深紫外到微波范围内不同波段对应的不同种类的光学元件应用为基础,对近年来国内外发展起来的金刚石光学元件的种类、制备与加工进行综述,总结了光学窗口元件的研究现状,并对未来的发展方向进行了展望。     

铱衬底上异质外延单晶金刚石:过程与机理

金刚石因其独特的物理化学性质,在探测器、光电子器件等领域得到了广泛的应用,单晶金刚石更是因为具有大幅度提高这些器件功能的潜力而引起了众多学者的关注。目前在铱(Ir)衬底上异质外延生长的单晶金刚石具有最大尺寸和较为优异的生长质量。本文介绍了可用于外延金刚石的不同结构的衬底以及金刚石在铱(Ir)衬底上的形核和生长过程,重点阐述了金刚石偏压辅助形核(BEN)和外延横向生长(ELO)的机理,以及衬底图形化形核生长技术,指出了目前研究存在的不足,并对金刚石异质外延理论和实验研究方向进行了展望。     

过滤阴极真空电弧制备非晶金刚石红外保护膜

采用过滤阴极真空电弧技术,通过施加不同衬底偏压制备了非晶金刚石薄膜.利用纳米压痕仪和光谱椭偏仪测试薄膜的力学性能和光学性能,利用KLA-Tencor台阶仪测试硅衬底在薄膜沉积前后的曲率半径,并根据Stoney方程计算薄膜应力,利用可见光拉曼光谱和电子能量损耗谱研究了薄膜的微结构.实验表明:当衬底负偏压为80 V时,薄膜的硬度、弹性模量、光学带隙和折射率均达到最大值,随着偏压的升高或降低,各参量分别降低;此时,薄膜的sp3杂化含量最高,斜坡系数却最小;在宽红外波段范围内,薄膜的消光系数趋近于零,即红外透明;另外,薄膜具有接近金刚石的高硬度和高模量,并且其微结构以及光学和力学性能可调,因此是一种优异的红外光学窗口增透保护薄膜材料.