915 MHz高功率MPCVD设备生长8-inch金刚石外延膜

金刚石外延膜具有良好的热学、光学和化学稳定性,同时能够满足大尺寸的制备需求,是红外窗口和散热应用中理想的材料。受限于目前金刚石应用中尺寸较小等问题,制备大尺寸高质量的金刚石一直是人们追求的目标。本文采用自行研制的915 MHz/75 kW的微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)设备,研究了不同沉积温度对直径8 inch(1 inch=25.4 mm)的金刚石膜沉积的影响,并通过SEM和Raman对其进行表征分析。结果表明,沉积温度会影响金刚石膜的晶体取向和结晶质量,过低的温度不利于金刚石膜规则地取向生长;而过高的温度会产生sp²石墨相,降低金刚石膜的结晶质量和取向生长。本文最终在1000°C的沉积温度和1.0%的甲烷浓度(甲烷与氢气流量之比为0.01)下成功制备了具有良好的结晶质量和厚度均匀的8 inch(111)取向的金刚石外延膜,该外延膜具有较低的氮杂质含量,生长表面均匀,无生长裂纹产生,晶粒尺寸在3～5 mm。红外透过测试结果表明12μm处的透过率达到了67.8%,8～12μm之间的平均透过率为67.3%。     

CVD金刚石膜与常用红外光学材料抗砂蚀性能对比研究

目的通过分析CVD金刚石膜与几种常用红外光学窗口材料在砂蚀过程中形貌特征以及红外透过率的变化规律,获得CVD金刚石膜在砂蚀过程中的材料去除机制及抗砂蚀性能的关键因素。方法采用喷射式冲蚀磨损系统,对CVD金刚石膜及其他几种常见红外光学材料进行砂蚀性能测试。通过扫描电子显微镜对材料冲蚀后表面形貌进行观察,电子天平测量红外材料砂蚀率。采用红外光谱仪对砂蚀前后红外光学材料进行测量,评价其冲蚀前后的红外性能变化。结果 CVD金刚石膜抗砂蚀能力远高于Ge、ZnS、MgF_2以及石英玻璃。在设定测试条件下,仅经过6 s冲蚀,除CVD金刚石膜外,其余光学材料的红外透过性能下降40%~60%。而CVD金刚石经受240 min的相同条件冲蚀,其红外透过率仅下降9.5%,显示出极佳的抗砂蚀能力。结论 CVD金刚石膜的冲蚀过程主要是微裂纹形成及扩张连接导致材料流失。其他材料的冲蚀过程既有裂纹扩展,也有反复的切削、犁削,而后者是这些材料被冲蚀的主要原因。     

氮掺杂纳米金刚石膜的结构和电学性能

目的研究不同氮气浓度对氮掺杂纳米金刚石薄膜结构和电学性能的影响。方法在N2-CH4-H2体系中,以单晶硅作为沉积基底,使用MPCVD法进行纳米金刚石膜的沉积。采用扫描电子显微镜对所沉积的纳米金刚石膜的表面形貌进行表征,采用拉曼光谱对纳米金刚石膜的质量进行表征,采用X射线衍射对纳米金刚石的N原子构型进行研究,采用电化学工作站对纳米金刚石膜表面电学性能进行表征。结果 N2浓度上升,线状纳米金刚石平均线长降低,在90%时转变为团聚状纳米金刚石晶粒。N2浓度上升,H2浓度下降,纳米金刚石膜的sp2键含量先上升后下降。随着氮气浓度的上升,纳米金刚石膜的晶粒尺寸先减小后增大,在85%时最小,为12.6 nm;表面电阻先下降后上升,在85%时最低,为9.2?。XPS高分辨率N1s结果表明,具有导电性能的吡啶氮和吡咯氮的含量随氮气浓度上升的变化趋势相反,但两者之和保持不变。结论纳米金刚石膜的电学性能主要受其平均晶粒尺寸的影响,晶粒尺寸降低,则晶界含量上升,电学性能上升;晶粒尺寸下降,则晶界含量下降,电学性能下降。     

CVD单晶金刚石的制备及红外性能研究

利用微波等离子化学气相沉积法,以H₂/CH₄/N₂为混合气源,在CVD金刚石单晶基底上同质外延生长金刚石。在一定的甲烷浓度下,分析衬底温度对金刚石结晶质量及光学性能的影响。利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)表征金刚石单晶,得到金刚石单晶的样品颜色、内部缺陷、表面形貌等信息。对金刚石样品进行抛光处理后,使用红外傅里叶变换光谱仪对金刚石进行检测,得到红外波段的光学透过率。结果表明:在生长温度为930 ℃左右时金刚石的结晶质量最好,红外透过率最高,可达70%以上;略高或略低的温度均会降低其红外透过率,相对来说略高的温度下生长的金刚石结晶质量和红外性能优于低温下生长的金刚石的。N₂的掺杂会导致单晶带有棕褐色,生长速率显著变快,严重降低红外波段的光学性能。      

多晶氧化铍陶瓷上金刚石薄膜的生长

采用热丝化学气相沉积(HFCVD)系统,以CH4和H2为反应气体,在多晶氧化铍陶瓷基体上沉积了金刚石薄膜.采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)和激光热物性测试仪进行检测分析,研究工艺参数对金刚石薄膜生长及膜/基复合体热学性能的影响.结果表明:随着CH4浓度的增加(或CH4浓度一定,反应气体总流量增加),金刚石晶粒尺寸逐渐减小,膜/基复合体的热导率逐渐降低;当CH4浓度为2%(体积分数),流量为30 cm3/min,压强为1.33 kPa时,沉积的膜/基复合体的热导率最高,可达2.663 W/(cm·K).     

直流电弧等离子体喷射法制备金刚石自支撑膜研究新进展

文章综述了以直流电弧等离子体喷射法制备自支撑金刚石膜的研究新进展,对电弧特性、金刚石晶体质量、力学性能、光学性能及热学性能进行了介绍。研究表明:不同电弧区域的金刚石膜结晶质量及应力状态有所差异,钛过渡层可以降低金刚石的残余应力;采用四点弯曲测得金刚石的断裂韧性为10.99 MPa·m1/2;一定温度范围内,金刚石吸收系数与温度的关系基本不受金刚石质量和厚度的影响;金刚石的光学性能越好,其热导率越高,且金刚石形核面热导率略高于生长面,500 K以上时多晶金刚石膜的热导率近似于单晶水平。      

光学级金刚石自支撑膜及其镀制Y2O3增透膜后的高温抗氧化性

为了提高金刚石膜的红外透过率和高温抗氧化性能,采用纯钇(Y)金属靶,使用直流反应磁控溅射法在光学级金刚石自支撑膜表面制备了Y2O3薄膜.对比研究了光学级金刚石自支撑膜和Y2O3/Diamond/Y2O3复合窗口的高温抗氧化性能,及氧化前后样品表面形貌和红外透过率的变化情况.热分析、扫描电子显微镜和傅立叶变换红外光谱仪的研究结果表明Y2O3薄膜对光学级金刚石膜有非常好的抗氧化防护性能,在高达950℃的温度暴露30s后对光学级金刚石膜表面没有造成明显损伤,且仍能保持良好的增透效果(透过率超过80%).     

硅表面金刚石膜红外增透性能研究

通过在大面积区熔硅表面沉积金刚石膜,制作硅的红外增透膜.经扫描电镜观察,金刚石膜的颗粒尺寸平均约2μm,晶体颗粒形状规则;测试单面镀膜的红外透过率最高达65％,双面镀膜红外透过率最高达84％;实验证明硅表面金刚石具有一定的抗热冲击性能;分析了硅表面金刚石薄膜的红外增透特性,提出了进一步提高金刚石膜红外增透性能的方法.     

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.     

CVD金刚石应用的方方面面

静压法合成的金刚石单晶由于尺寸的限制而难以在热学、光学和电子学等领域发挥作用。直到金刚石膜的出现,才突破了这种尺寸上的限制,为金刚石在这些领域中的应用提供了可能,因而受到人们的极大关注。材料科学家把CVD金刚石膜称之为21世纪材料。并断言,CVD金刚石膜将成为金刚石材料未来发展的主流,不仅可以带来巨大的经济效益,而更重要的是,CVD金刚石膜可以把金刚石材料全方位特性应用发挥到极致。     

论现代产权制度下的我国公立高校产权改革

公立高校投资主体的多元化要求建立与之相适应的现代产权制度。根据现代产权制度下公立高校产权清晰的要求来考察我国的公立高校产权现状,可知,我国公立高校产权有如下两个特征:一是投资主体逐步多元,但产权所有者仍虚置;二是公立高校未成为独立法人财产权主体。所以,谈论投资主体与公立高校间产权清晰的前提是缺位的。因此,要在我国公立高校中建立现代产权制度,可以从以下两个方面着手:一是设立独立于政府之外的公立高校理事会,明晰公立高校投资主体(或称为教育财产所有者)财产权利,以促进公立高校产权结构多元化;二是通过规章和交易的途径改革公立高校内部的权利机制,建立公立高校内部的科学治理结构。     

20Mn2SiVB钢的组织性能与抗震性能

为提高钢材的多次反复弯曲性能,对不同热处理工艺后的20M n2SiV B钢进行了试验研究,结果表明:20M n2SiV B钢等温处理的试样比连续冷却的试样塑性较高,硬度和强度相差不多。经过550℃等温处理后力学性能最佳,其强延积最大,反复弯曲能力强。得出了抗震性能应该具有的组织和性能。     

20Mn2SiVB钢的组织性能与抗震性能

为提高钢材的多次反复弯曲性能，对不同热处理工艺后的20Mn2SiVB钢进行了试验研究，结果表明：20Mn2SiVB钢等温处理的试样比连续冷却的试样塑性较高，硬度和强度相差不多。经过550℃等温处理后力学性能最佳，其强延积最大，反复弯曲能力强。得出了抗震性能应该具有的组织和性能。     

有限元模拟在泡沫铝力学性能研究上的应用现状与展望

有限元法是工程领域中应用最广泛的一种数值计算方法,从力学分析问题的角度来看,已在弹性静力学问题、动力学问题、弹塑性与接触力学、蠕变、疲劳与断裂力学、流体力学和热力学等领域得到广泛的应用。泡沫铝材料的力学性能主要包括压缩性能、拉伸性能、弯曲性能、冲击性能、吸能性等。本文详细叙述了有限元模拟泡沫铝压缩性能的现状及成果,简单介绍了模拟泡沫铝弯曲性能和吸能性的现状和成果,最后针对现状提出了自己的观点和看法。     

水轮机的振动特性研究

以有限元的方法求解水轮机部件的流固耦合振动特性,给出了具有借鉴意义的结果以及应对水轮机振动所引发问题的相关对策。     

应用极值分析法推测车轮钢中最大夹杂物尺寸

随着钢纯净度的提高，钢中大尺寸脆性非金属夹杂物出现概率逐渐降低，常规的夹杂物检测方法很难捕捉到，但这些大尺寸脆性夹杂物对其疲劳寿命有重要影响。介绍了一种钢中最大夹杂物尺寸的分析方法--极值分析法，采用该方法推测车轮钢中的最大脆性夹杂物尺寸，并用能谱仪分析了大尺寸脆性夹杂物的元素成分。结果表明：基于Gumbel分布函数的极值分析法可以作为估计车轮钢中最大夹杂物尺寸的一种方法；当该方法用在实际大生产检验中，应注意累积分布概率F(x)的选取，即样本总量对评估结果影响较大；车轮钢中大尺寸B类夹杂物的化学成分一般为CaO+Al₂O₃。     

Influence of Impurity Germanium on Property of CZ-Si

ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＩｍｐｕｒｉｔｙＧｅｒｍａｎｉｕｍｏｎＰｒｏｐｅｒｔｙｏｆＣＺ－ＳｉＺｈａｎｇＷｅｉｌｉａｎ；ＬｉｕＣａｉｃｈｉ；ＷａｎｇＺｈｉｊｕｎａｎｄＪｉＺｈｉｊｉａｎｇ（张维连）（刘彩池）（王志军）（冀志江）（ＭａｔｅｒｉａｌＲｅｓｅａ...     

水基锆英粉涂料悬浮性的研究

研究了用天然有机物RZF粉作悬浮剂，解决水基锆英粉涂料的悬浮稳定性和再分散性问题．     

高性能双相钢的研究进展

双相钢以其低屈服点、高的加工硬化率,以及连续屈服行为等优良的冲压成型性能,已成为未来发展轻质量高安全性汽车的主要材料.本文通过对高性能双相钢的合金化特点、生产工艺、力学性能以及发展现状等方面的介绍,揭示了其在汽车工业中的广泛应用前景,并探讨了我国高性能双相钢研发的有效途径.