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。     

CVD金刚石薄膜抛光技术的研究进展

采用化学气相沉积 (CVD)方法在非金刚石衬底上沉积的金刚石薄膜 ,本质上为多晶 ,而且表面粗糙。然而 ,在金刚石薄膜的许多重要应用领域 ,如光学和电子学 ,都要求金刚石薄膜具有光滑表面 ,以便器件的制备或后续加工。本文论述了目前国际上出现的抛光CVD金刚石薄膜的主要方法 ,包括机械抛光法、热 化学抛光法、化学 机械抛光法、等离子体 /离子束抛光法以及激光抛光法等 ,深入分析了这些抛光方法的优点和不足 ,指出了今后需要重点解决的问题。最后 ,展望了CVD金刚石薄膜抛光技术的发展趋势     

大面积光学级金刚石自支撑膜制备、加工及应用

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.本文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,并报导了对所制备的光学级金刚石自支撑膜的光学、力学(机械)、热学、微波介电性能和抗激光损伤等方面的最新研究结果.     

微波等离子体化学气相沉积——一种制备金刚石膜的理想方法

综述了微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备金刚石膜技术,表明MPCVD是高速、大面积、高质量制备金刚石膜的首选方法。介绍了几种常用的MPCVD装置类型,从MPCVD装置的结构特点可以看到,用该类型装置在生长CVD金刚石膜时显示出独特的优越性和灵活性。用MPCVD法制备出的金刚石膜其性能接近甚至超过天然金刚石,并在多个领域得到广泛应用。     

大气下燃烧火焰法合成金刚石薄膜的结构与形貌

一、前言 金刚石具有一系列优异、独特的物理性质。已成为举世瞩目的特种材料。但不论是高温高压合成的,还是天然的金刚石,都不能制成膜状金刚石。因此,多年来人们只利用了金刚石超高硬度、高耐磨的特性,其它优异的功能性质均因形态所限而未能得到充分的开发利用。1958年,美国人Eversote用低气压气相法制备金刚石薄膜获得成功。进入80年代以来,成功地发展了多种化学气相沉积(CVD)金刚石多晶薄膜的制备方法,薄膜的生长速率、沉积面积和结构性质已逐步达到可应用的程序。 在各种激活的CVD方法中,利用氧—乙炔火焰喷枪沉积金刚石是一个非常有意义的新方法,它能在大气压下工作,且设备简单,操作较易。合成颗粒状金刚石时,合成速率最高为200μm/h,平均为30～50μm/h;合成薄膜时为100μm/h,合成类金刚石膜时为200～250μm/h,合成速度比热灯丝法或微波等离子体CVD法快10倍以上。用火焰法合成的金刚石质量优异,甚至可以得到透明的高质量金刚石。近三年来的研究发展情况表明,金刚石火焰合成法已经成为低压气相合成金刚石研究领域最受重视的方法之一。     

WC—Co硬质合金基体上金刚石薄膜的附着机理研究

金刚石涂层在硬质合金(WC-Co)基体上的附着力,是影响金刚石涂层刀具切削性能和使用寿命的关键因素.采用微波等离子体化学气相沉积(CVD)法在经酸浸蚀脱Co的硬质合金基体上生长金刚石薄膜.通过对金刚石膜/基界面的微观形貌和成分分析,初步认识了金刚石薄膜的附着机理:机械锁合作用对金刚石膜/基附着力有较大贡献;界面热应力和弱中间相的存在是导致金刚石膜自发剥离的主要原因.     

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．     

直流等离子体CVD法金刚石薄膜的Raman谱和内应力研究

本文给出了直流等离子体CVD法合成金刚石膜的实验结果。衬底温度900℃时,在Si(100)上最高生长速率为150μm/h。实验结果表明金刚石膜Raman特征峰随生长时间和晶粒增大移向低波数方向,这主要是膜内应力所致。Raman谱还表明金刚石膜内非晶碳成份随放电电流密度和生长时间增加而减少,并主要集中在晶粒界面之间。文中还对高速率生长金刚石膜的机理及内应力形成的原因进行了讨论。     

金刚石膜辐射探测器的研究进展

阐述了金刚石作为激发材料在辐射探测器中的应用范围,比较了硅、化学气相沉积(CVD)金刚石膜和天然金刚石作为探测器用激发材料的性能优劣,介绍了CVD金刚石膜辐射探测器的原理和结构,综述了金刚石辐射探测器的国内外研究进展,展望了CVD金刚石膜辐射探测器的应用前景.     

MPCVD金刚石膜装置的研究进展

微波等离子体(MPCVD)法因其独特的优势,成为高速、大面积、高质量制备金刚石膜的首选方法,MPCVD金刚石膜装置的研究受到科研人员和工业界的广泛关注。文章对金刚石膜的性质和各种制备方法进行了简要概述,论述了CVD金刚石膜的生长机理,着重阐述了各种MPCVD装置的结构特点及工作原理,并对各种装置的优、缺点进行了分析。研究结果表明:研制具有高品质因数谐振腔能激发均匀微波等离子体的MPCVD装置,是进一步开发金刚石膜工业化应用所需解决的主要问题。     

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.     

类金刚石膜的制备及其物理性质

我们分别用射频等离子体法和无质量分析低能碳氢离子束沉积法在p型和n型单晶硅衬底上形成了类金刚石膜,用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、二次离子质谱(SIMS)和X射线光电子谱(XPS)等方法对膜的晶体结构和成分等进行了分析,对膜的电阻率、导电类型及膜与衬底间的伏安特性等电学性质和折射率等光学性质进行了测试。不同条件下得到的碳膜都具有非晶结构;碳膜电阻率随沉积粒子不同和杂质含量,有较大变化,最大可达10~(12)欧姆·厘米左右;类金刚石膜的导电类型决定于杂质种类及其活化情况,膜中杂质主要是来源于系统的铝和由衬底扩散而来的硅、硼、磷等,含铝的类金刚石膜在离子轰击退火的情况下呈p型,而含磷的类金刚石膜则呈n型导电性;碳膜折射率随沉积条件有较大变化,对6328(?)波长的光,膜的折射率在1.5～2.4之间变化。     

基片位置对微波等离子体合成金刚石的影响

用自制的微波功率为5kW的微波等离子体(MPCVD)装置、用H2/CH4/H2O作为反应气体在较高的沉积气压(12.0kPa)条件下,研究了基片放置在等离子体球边缘附近不同位置对CVD金刚石沉积和生长的影响。结果表明,CVD金刚石的形核和生长对环境的要求是不同的;在等离子体球边缘处不利于金刚石的形核,但有利于高质量金刚石的沉积。     

在低合金钢基体表面沉积镶嵌结构界面金刚石膜

在低合金钢基体上磁控溅射镀Cr/Cu双层膜,电沉积铜-金刚石复合过渡层,在热丝CVD系统中沉积了连续的金刚石膜。用压痕实验研究了所沉积的金刚石膜/基结合性能,用扫描电镜(SEM)、X射线(XRD)、拉曼光谱表征了金刚石膜的表面形貌、相结构和内应力。结果表明,经CVD金刚石沉积后Cr层转化为铬铁碳化物层,阻止了Fe对界面金刚石的石墨化,并部分缓冲相变应力;较软的Cu层能有效缓解相变应力和热应力,降低了所沉积的金刚石膜内应力;用441N载荷对所沉积的金刚石膜进行压痕评估,压痕外缘只产生环状裂纹,表明膜基结合力较高。     

CVD金刚石膜的产业化应用与目前存在的问题

在863计划的大力支持下,我国CVD金刚石膜研究在工具、热沉和光学应用等方面都取得了十分显著的进展,不仅显著缩小了与先进工业化国家的差距,而且已使我国开始进入产业化应用进程。目前国内已有一些小型高技术型公司和企业出现,但大都仅局限于金刚石厚膜工具(金刚石厚膜钎焊工具和金刚石拉丝模模芯)。在金刚石薄膜涂层工具、金刚石膜热沉和金刚石光学应用研究等方面已取得实质性进展,尽管离产业化应用仍有一定距离,但已具备产业化开发和市场应用的条件。本文针对我国CVD金刚石膜的产业化前景和目前存在的问题进行了讨论,并提出了建议。     

CVD金刚石膜的产业化应用与目前存在的可题

在863计划的大力支持下，我国CVD金刚石膜研究在工具、热沉和光学应用等方面都取得了十分显的进展，不仅显缩小了与先进工业化国家的差距，而且已使我国开始进入产业化应用进程。目前国内已有一些小型高技术型公司和企业出现，但大都仅局限于金刚石厚膜工具(金刚石厚膜钎焊工具和金刚石拉丝模模芯)。在金刚石薄膜涂层工具、金刚石膜热沉和金刚石光学应用研究等方面已取得实质性进展，尽管离产业化应用仍有一定距离，但已具备产业化开发和市场应用的务件。本针对我国CVD金刚石膜的产业化前景和目前存在的问题进行了讨论，并提出了建议。     

电镀铬-金刚石复合过渡层提高金刚石膜/基结合力

在铜基体上沉积铬-金刚石复合过渡层, 用热丝CVD系统在复合过渡层上沉积连续的金刚石涂层. 用扫描电镜(SEM)、X射线(XRD)、拉曼光谱及压痕试验对所沉积的镶嵌结构界面金刚石膜的相结构及膜/基结合性能进行了研究. 结果表明, 非晶态的电镀Cr在CVD过程中转变成Cr₃C₂, 由于金刚石颗粒与Cr₃C₂的相互咬合作用, 金刚石膜/基结合力高; 在294 N载荷压痕试验时, 压痕外围不产生大块涂层崩落和径向裂纹, 只形成环状裂纹.     

大面积金刚石自支撑膜机械抛光的优化工艺研究

研究了一种用于抛光等离子体溅射CVD法制备的金刚石自支撑膜的高效安全的抛光工艺.试验探索了转盘转速、金刚石粉颗粒尺寸、磨盘表面形状对金刚石自支撑膜磨抛速率的影响.研究表明:带槽盘对金刚石自支撑膜的粗研磨效果明显,速率较高,平面盘对提高金刚石自支撑膜的表面粗糙度有利;不同颗粒的金刚石粉对应着各自合适的能充分利用其磨削能力的转速,在这个转速下,金刚石自支撑膜的磨抛速率在12μm/h左右.本文通过对新的工艺参数的探索,为金刚石自支撑膜后续加工提供有力的技术支持.     

金刚石膜红外光学性质的研究

采用热灯丝化学气相沉积(CVD)方法,通过独特的衬底表面预处理工艺及控制沉积参数,制备出了晶粒细、表面光滑的单片金刚石膜样品。采用SEM观察了样品生长面的表面形貌,通过激光Raman对样品进行了金刚石结构的确认。在450～4000cm~(-1)范围测试了金刚石膜样品的红外光学透过谱,通过分析认为:平均透过率随波长减小而衰减主要是由于金刚石膜生长面的表面粗糙度引起光谱散射造成的。     

用EACVD方法合成金刚石薄膜

本文报道了用电子助进化学气相沉积（ＥＡＣＶＤ）方法合成金刚石膜的结果．用ｘ射线衍射喇曼散射和扫描电子显微镜等对合成的薄膜的性质及形貌进行了鉴定和观察，给出合成金刚石膜的工艺参数范围并简要讨论了工艺条件对膜合成的影响。主题词；电子助进化学气相沉积（ＥＡＣＶＤ）低温等离子体　金刚石膜国家自然科学基金资助课题