掺硼金刚石薄膜涂层刀具的制备及试验研究

采用偏压增强热丝化学气相沉积法,以硼酸三甲酯为掺杂源,以WC-Co硬质合金刀具为衬底,制备了不同掺硼浓度的金刚石薄膜涂层刀具.通过采用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱及压痕测试对涂层刀具的表面形貌、薄膜质量和膜-基附着力进行了研究,分析了硼元素对薄膜质量和刀具性能的影响.研究结果表明:硼掺杂可以有效抑制刀具表层钴的扩散,改变金刚石薄膜的成分;掺硼金刚石薄膜的晶粒取向主要是{111},随着掺硼浓度的增加,金刚石薄膜的晶粒变小,平均晶粒尺寸从10 μm下降到2 μm;金刚石薄膜的拉曼光谱中心声子线随着掺硼浓度的增加向低频方向漂移,强度降低,且出现多晶石墨峰;涂层的膜-基附着力在硼碳摩尔比B/C=3×10-3时最佳.通过对碳化硅颗粒增强铝基复合材料的切削加工试验表明,在适当的掺硼浓度下金刚石薄膜涂层刀具的切削性能得到了显著改善.     

硼掺杂对金刚石薄膜载流子浓度的影响

采用固体三氧化二硼,在硅衬底上用HFCVD 法生长金刚石薄膜.对CVD 金刚石薄膜的进行了表面形貌和结构进行了研究,并测试了不同硼掺杂浓度的金刚石膜载流子浓度及其电阻率.结果表明:金刚石膜结构致密,硼掺杂有利于改善膜质量,膜中载流子浓度随着掺杂浓度的提高不断提高.     

CVD金刚石薄膜的掺硼研究

主要介绍硼掺杂金刚石膜的生长．采用热灯丝CVD法在硅上制备金刚石薄膜，采用三氧化二硼制备硼掺杂金刚石膜．利用拉曼光谱分析硼掺杂金刚石膜的生长情况．结果表明：硼的掺杂质量分数随生长时间延长而增大；利用SEM观察硼掺杂金刚石膜的表面晶粒变小；利用银浆在掺杂金刚石膜表面制备电极，测试电流随温度升高而变大.     

甲烷浓度对大面积金刚石膜生长的影响

采用电子辅助热灯丝化学气相沉积(EA.CVD)方法沉积大面积金刚石膜,在金刚石膜的沉积过程中,碳源浓度的变化会直接影响着金刚石膜的生长和质量.使用Raman,SEM等手段对金刚石膜的生长特性进行了表征.     

甲烷浓度对大面积金刚石膜生长的影响

采用电子辅助热灯丝化学气相沉积(EA.CVD)方法沉积大面积金刚石膜,在金刚石膜的沉积过程中,碳源浓度的变化会直接影响着金刚石膜的生长和质量。使用Raman,SEM等手段对金刚石膜的生长特性进行了表征。     

丙酮对金刚石膜生长速率的影响

采用灯丝热解化学气相沉积方法，在不同的碳源气体气氛中合成金刚石薄膜，并研究不同工艺条件下的金刚石膜生长速率．结果表明，在较低的灯丝分解气体温度和较近的灯丝与衬底距离条件下，以丙酮为碳源气体合成的金刚石膜具有较高的生长速率和较好的质量．     

甲烷浓度对光学级金刚石膜生长的影响

采用微波PCVD系统进行了高品质透明金刚石膜的制备,在金刚石膜的沉积过程中,碳源浓度的变化直接影响着金刚石膜的生长和质量。用Raman,SEM等手段对金刚石膜的生长特性进行了表征。     

低粗糙度金刚石薄膜的制备及其光学性能的表征

采用热丝化学气相沉积（HFCVD）方法,在反应气压、衬底温度一定的情况下,通过改变碳源浓度以制备低粗糙度金刚石薄膜.扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）测试结果表明,随着碳源浓度适当增加（从2％增加到3％）,金刚石薄膜表面晶粒尺寸减小到纳米量级,平均粗糙度从45 nm降低到21 nm,同时光学透过率下降.椭圆偏振光谱拟合结果显示,随着碳源浓度的增加,薄膜折射率n稍有偏离理想值.拉曼散射光谱显示随着碳源浓度的增加,薄膜中非金刚石相含量增加,一定程度上影响了薄膜的光学质量.结果表明,在表面粗糙度相差不大的情况下,薄膜的质量决定了其光学性质.     

声表面波器件金刚石薄膜基片的制备工艺

为制备高质量的声表面波器件,探索金刚石薄膜的沉积工艺,采用直流电弧等离子体喷射化学气相沉积技术和特殊的复合衬底技术,在单晶硅衬底上制备了大面积、高质量的金刚石薄膜,成功解决了单晶硅衬底在沉积金刚石薄膜过程中产生的变形问题.研究了甲烷浓度和沉积温度对金刚石薄膜质量的影响,优化了沉积工艺.结果表明,甲烷气体体积分数为1.8%时,晶粒最为细小,同时金刚石薄膜的表面粗糙度最小,表面最为光滑.衬底温度为1000℃时生长的金刚石薄膜的晶粒尺寸较小.     

钨和钽丝碳化后的结构变化及其对金刚石成膜质量的影响

本文利用金相分析、Ｘ射线衍射等方法，对ＨＦＣＶＤ法沉积金刚石薄膜时使用的钨丝和钽丝在不同碳化条件下灯丝成分和结构变化作了分析研究，解释了碳化钽丝表面色泽金黄的原因，并在相同沉积条件下，比较了使用碳化和未碳化灯丝对生长金刚石薄膜的影响。结果表明，使用碳化灯丝生长的金刚石薄膜的石墨含量少，金刚石膜的质量和生长速度有所提高。     

碳基片上沉积的金刚石涂层多孔电极的特性(英文)

采用化学气相沉积法(CVD)在多孔活性碳基体上制备掺硼金刚石涂层多孔电极。用扫描电子显微镜(SEM)法表征了金刚石膜的表面微观结构,采用循环伏安法和交流阻抗法研究了电极的电化学性质。结果表明,金刚石表面形态为球形,金刚石膜电极具有很宽的电势窗口,在酸性、中性和碱性3种介质中分别为4.4V、4.0V和3.0V。在铁氰化钾电解液中,金刚石膜电极表面在反应过程中始终保持良好的活性,在表面进行的电化学反应具有良好的准可逆性。     

在铁基底上以Au/Cu为过渡层沉积金刚石膜

采用热丝法化学气相沉积以碳纳米管为形核剂在Ａｕ／Ｃｕ 镀膜为过渡层的铁基底上沉积金刚石膜,研究了以Ａｕ／Ｃｕ 作为过渡层的铁基底上沉积金刚石膜质量的影响因素。试验结果表明, Ａｕ／Ｃｕ 过渡层可以在铁基底上沉积出质量很好的金刚石膜,涂料、基底预处理以及沉积工艺对金刚石膜质量的改善具有明显的作用。     

电镀晶种法合成金刚石单晶实验研究

目的寻求一种合成金刚石大单晶的有效方法。方法采用在金刚石单晶上面电镀一层金属镍膜作为触媒,镀有镍膜的金刚石晶种被规则地放在石墨片上预先刻好的洞中,每两个洞之间保持相等的间距,然后与其他石墨片交替组装在高温高压下进行实验合成。结果实验结果表明,在合成压力、温度和时间分别~5.8 GPa、~1 460℃和14 min的条件下,合成后的单晶尺寸约是原晶种的3倍。与传统的合成工艺相比较,合成后的金刚石单晶具有较好的形貌与质量。结论采用电镀晶种法合成对高品级金刚石大单晶的合成具有一定参考意义。     

MPCVD金刚石薄膜形貌与晶向

以甲烷、氢气做为气源,利用微波等离子气相沉积的方法在硅片上沉积金刚石薄膜。研究了不同浓度的甲烷对金刚石薄膜形貌和晶向的影响。结果表明:当甲烷浓度为2.44%时,金刚石薄膜晶粒尺寸小,晶形较差,晶面取向以(111)、(220)面为主;甲烷浓度为0.50%时,金刚石薄膜晶粒尺寸较大,晶粒棱角分明,晶面取向以(111)面为主。     

铜基底上外延生长金刚石薄膜的密度泛函理论研究

基于密度泛函理论对铜上外延生长的金刚石薄膜的几何结构及其能量特征进行了计算,计算结果表明外延生长金刚石薄膜的几何参数与体金刚石的几何参数相似(特别是(111)面);在铜多晶基体的<111>方向更有利于金刚石薄膜的外延生长.     

Effect of additive boron on type-Ib gem diamond single crystals synthesized under HPHT

The boron-doped type-Ib gem diamond crystals were synthesized successfully by adding amorphous boron into a system of graphite and Kovar catalyst under high pressure and high temperature (HPHT).The effect of additive boron on type-Ib gem diamond was extensively studied including the growth characteristic,morphology and nitrogen concentration.The synthesized boron-doped type-Ib gem diamond crystals were characterized by optical microscope (OM),scanning electron microscope (SEM) and infrared spectrometer (IR)...     

Superconductivity in diamond

Diamond is an electrical insulator well known for its exceptional hardness. It also conducts heat even more effectively than copper, and can withstand very high electric fields. With these physical properties, diamond is attractive for electronic applications, particularly when charge carriers are introduced (by chemical doping) into the system. Boron has one less electron than carbon and, because of its small atomic radius, boron is relatively easily incorporated into diamond; as boron acts as a charge acceptor, the resulting diamond is effectively hole-doped. Here we report the discovery of superconductivity in boron-doped diamond synthesized at high pressure (nearly 100,000 atmospheres) and temperature (2,500-2,800 K). Electrical resistivity, magnetic susceptibility, specific heat and field-dependent resistance measurements show that boron-doped diamond is a bulk, type-II superconductor below the superconducting transition temperature T(c) approximately 4 K; superconductivity survives in a magnetic field up to Hc2(0) > or = 3.5 T. The discovery of superconductivity in diamond-structured carbon suggests that Si and Ge, which also form in the diamond structure, may similarly exhibit superconductivity under the appropriate conditions.     

钢基底上预镀中间层沉积金刚石膜

利用表面预镀中间层在４５号钢上化学气相沉积（ＣＶＤ）得到了金刚石膜。钢基底表面金刚石涂层具有许多潜在应用价值，但直接在钢上沉积生长金刚石面临长的形核期，铁原子的触媒作用和热膨胀不匹配等严重问题。文中采用钢基底表面预镀中间层的方法，阻止碳向基底中扩散，增强膜基结合和抑制ＳＰ２杂化碳的沉积。分别研究了直接在钢基底上、表面预镀铜膜和表面预镀硅膜钢基底上热丝法沉积金刚石膜的工艺特点。通过ＳＥＭ、Ｒａｍａｎ谱和划痕法检验表明，钢基底表面预镀硅膜作为中间层，是一种在钢上沉积金刚石膜的有效方法。     

熔盐中用电解方法沉积碳薄膜

开发了一种新的、从熔盐中获得活性碳原子以制备碳薄膜的电解沉积方法,并在镍衬底上合成了碳薄膜．发现了碳酸盐离子的浓度是获得碳薄膜的一个重要因素,采用脉冲电解和适当减少碳酸盐离子浓度有利于获得活性碳原子、加速沉积涂层和提高涂层质量．在不同的衬底上的试验结果显示,适当的试验条件下碳膜能够在镍、铜、铁和钛衬底上用电解沉积方法获得．