金刚石薄膜的制备及其性能研究概述

金刚石薄膜是工业界继高温超导材料之后又一研究热点，近年来的研究工作已经取得了重大进展，文章对国内外学者在金刚石薄膜的制备，特性，生长机理以及摩擦特性等方面的研究进行了综合论述，以推动国内外金刚石薄膜基础研究和应用的发展，并提出要重视金刚石薄膜在摩擦学领域中的应用研究，使之为人类社会带来巨大的经济效益。     

P型掺杂金刚石电极双电层电容器研究

金刚石具有的一系列优良特性使其成电极材料的重要选择之一，采用P型掺杂金刚石薄膜电极可制备具有一定应用价值的双电层电容器．本文介绍了金刚石薄膜电极电化学双层电容器的基本原理、结构和主要参数．并通过对实验制备出的电容器进行相关参数的测定，证明了以P型掺杂金刚石为电极材料的双电层电容器具有优良的特性和良好的应用前景．     

快速沉积的金刚石薄膜生长特性

本文研究了用直流电弧等离子体喷射法快速沉积的金刚石薄膜的生长特性,并与用热解CVD法沉积的金刚石薄膜生长特性做了比较。     

CVD金刚石薄膜表面的卤素修饰

金刚石是一种集多种优良性能于一体的功能材料，但是，金刚石薄膜sp^3碳构造的高稳定性导致其表面活性不足，无法满足各种功能性表面的需要．本文从化学修饰角度，研究了卤素在金刚石薄膜表面导入的方法和修饰后的应用，并对修饰后的金刚石表面进行了XPS表征．结果表明，卤素已成功的修饰到了金刚石薄膜表面．     

离子注入对多晶金刚石薄膜场发射特性影响的研究

对等离子增强化学气相淀积多晶金刚石薄膜在Ｎ离子注入前后的场发射特性进行研究。研究发现,同一工艺条件下的淀积的多晶金刚石薄膜样口的发展射特性在离子注入前有较大的差异,离子注入后金刚石石薄膜场发射特性的差异基本上得到消除,而且在高场下发射电流密有一定程度的提高,场发射特性得到较大改善。     

等离子体增强化学气相沉积法制备类 金刚石薄膜研究综述

类金刚石薄膜由于其独特的物理化学特性,使得该薄膜在光学、电学、机械、医学、航空航天等领域得到了广泛应用。等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)制备类金刚石是近几十年兴起的新的制备类金刚石薄膜的方法,因其对沉积温度要求低,对基底友好,同时还具有沉积速率快和无转移生长的优势,获得了越来越多的研究者关注。详细介绍了类金刚石薄膜优异的特性,阐述了在等离子化学气相沉积条件下,不同沉积条件对沉积类金刚石薄膜结构特性的影响。衬底的选择直接影响着沉积类金刚石薄膜的性能,不同的衬底直接决定着生成类金刚石结构中sp³相的数量和质量;沉积参数是最为常见的控制条件,对沉积薄膜的总体效果影响也是最大的,改变沉积参数,沉积薄膜的表面将会变得更加光滑致密;常用的掺杂元素是硅和氮,掺杂元素的引入往往是为了降低沉积薄膜的内应力,提高与衬底间的结合力,延长使用寿命等;由于很难直接在金属上沉积类金刚石薄膜,所以常通过制备复合层来改善沉积效果。最后对类金刚石薄膜的发展以及今后研究方向进行了展望。     

磁透镜技术及其在沉积金刚石/类金刚石薄膜中的应用

阐明了磁透镜原理，依照磁透镜理论和几何光学理论，给出一种确定磁透镜位置的方法。并将磁透镜技术应用到直流等离子射流化学沉积金刚石薄膜／类金刚石薄膜装置中，很好地消除了边界效应，实现高速大面积沉积高纯度金刚石薄膜／类金刚石薄膜的目标。     

人工合成金刚石研究发展新动向

介绍了人工合成金刚石的发展历史、合成方法及其应用前景，指出了我国金刚石薄膜沉积技术的研究现状及今后的发展方向。     

碳基薄膜场致电子发射研究进展

碳基薄膜,如金刚石、类金刚石（DLC）和碳纳米管（CNT）等,具有独特的电子、力学、化学特性,且易制备,作为冷阴极场发射材料在平板显示领域有潜在的应用价值而引起了人们的极大兴趣。简要回顾了碳基薄膜的发展历史,综述了碳基薄膜的场发射机理及研究进展。     

微波等离子体CVD方法制备金刚石薄膜

采用微波等离子体化学气相沉积方法分别在CH4／H2，CO／H2和（CH4＋CO）／H2气体体系下合成了金刚石薄膜．结果表明，所合成的金刚石薄膜具有明显的柱状生长特性和较高的品质，（CH4＋CO）／H2体系合成的金刚石薄膜具有较高的生长速率和（100）晶面定向生长的特性．     

干摩擦条件下金刚石复合膜摩擦学性能

在干摩擦条件下利用 SRV磨损试验机比较了在硬质合金基体上金刚石薄膜、石墨 /金刚石复合膜以及硬质合金 3种试样的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜观察了试样和磨痕的表面形貌。利用表面形貌仪测试了磨损体积。研究了振动频率对试样的摩擦学性能影响。结果表明 ,在干摩擦条件下 ,金刚石薄膜与石墨 /金刚石复合膜的摩擦学性能差别不大 ,二者的磨损机理均为微断裂磨损。在干摩擦条件下 ,高频时金刚石薄膜的耐磨性是硬质合金耐磨性的 8～ 10倍 ,其原因是硬质合金的磨损机理存在着从粘着磨损到微断裂磨损的转变     

纳米固体润滑干膜在重载车辆上的应用

通过研究添加纳米固体润滑干膜的摩擦学性能,表明添加纳米Al2O3可以大幅度提高固体润滑干膜的耐磨性,延长了固体润滑干膜的使用寿命,将其应用于重载车辆零部件,为添加纳米材料固体润滑干膜的广泛应用提供了有利依据。     

金刚石膜同步辐射X—射线掩模的研究进展

超大规模集成电路（VLSI）线宽不断缩小促进了光刻技术的发展和分辩率的提高，缩短光波长和改进掩模是提高分辨率的重要途径，探索采用X-射线光刻技术时，用金刚石薄膜作为掩模基膜的研究现状与发展方向，金刚石薄膜因其具有优异的机械、光学和热学性能，已成为新一代掩模基膜材料的理想候选材料，介绍了金刚石薄膜用作掩模基膜材料上取得的实验成果，面临的问题和可能解决的途径。     

电沉积镍-磷-纳米金刚石纳米复合镀层性能研究

利用电沉积法制备了镍-磷复合镀层和镍-磷-纳米金刚石纳米复合镀层,对镀层的结构和形貌进行了表征,研究了热处理温度对复合镀层硬度、摩擦性能的影响．研究发现,与电沉积Ni-P合金镀层相比,镍-磷-纳米金刚石复合镀层具有较高的酎磨性和较低的摩擦系数,硬化峰值出现在673K左右．另外,对纳米复合镀层性能改善的机理进行了讨论．     

建材加工用孕镶金刚石工具的磨损与控制

为了有效控制孕镶式金刚石工具的磨损行为和界面磨擦机制,以便高效率低成本加工建筑材料,综合分析了锯切加工中磨擦效应的特征以及如何使摩擦降低到最低程度,对加工过程中能量特征的定量分析表明,用于形成切屑的能量几乎可忽略;大约三分之一的能量消耗于岩屑流体与结合剂之间的作用,其余能量量消耗于塑性耕犁,优化和控制工具磨损主要是控制岩屑能耗和有效地控制磨粒达到其极限最佳切除负荷以抑制塑性耕犁效应。     

铝金属薄膜上制备OTS自组装分子膜的摩擦学特性

为研究铝金属薄膜上三氯十八硅烷(OTS)自组装分子膜的摩擦学特性,采用自组装的方法在铝金属薄膜上制备OTS自组装分子膜,分析了纳米尺度和毫牛尺度下载荷、滑动速度以及紫外照射对薄膜摩擦学特性的影响.结果表明:制备的OTS自组装分子膜具有疏水特性和良好的润滑性能.紫外照射5 min后,自组装分子膜摩擦力降低;紫外照射15 min时,自组装分子膜的网状结构受到破坏,减弱了润滑效果.在纳米尺度和毫牛尺度下,摩擦力随载荷和滑动速度的增大而增大;铝金属薄膜摩擦系数降低时,自组装分子膜磨损显著降低,摩擦副的耐久性略有提高.     

基于AlN/LiNbO3/diamond叠层结构的声表面波传播特性

金刚石材料具有最高的声速,与压电薄膜相结合可获得高声速的声表面波器件。该文以改进的传输矩阵计算方法系统研究了12种不同边界条件下AlN/LiNbO3/diamond叠层结构的声表面波波速和耦合系数与AlN和LiNbO3厚度的关系。结果表明:AlN/LiNbO3/diamond的一阶声表面波在一定范围内可保持约9km/s的波速而不随LiNbO3和AlN的厚度而变化;其中4种结构的一阶声表面波耦合系数均可达到8%以上,且可在多种厚度组合下获得。结果显示:AlN/LiNbO3/diamond叠层结构兼具AlN/diamond结构的高声速和LiNbO3/diamond结构高耦合系数的特点,而其一阶波模的稳定波速的特点可克服现有AlN/diamond和LiNbO3/diamond结构的波速与膜厚强关联的缺点,在未来的高频率、高速率无线通信系统中具有潜在的应用价值。     

含磷添加剂在植物油中的摩擦学性能

为了分析含磷添加剂在植物油中的摩擦学性能，选择磷酸三丁酯(TBP)和磷酸三苯酯(TPP)作为植物油添加剂，利用四球机对比法进行了摩擦磨损试验。分析了植物油与含磷添加剂之间的作用机理，含上述添加剂的植物油在摩擦过程中发生了摩擦化学反应，生成了由甘油脂和摩擦化学反应产物组成的边界润滑膜，从而改善植物油的摩擦学性能。结果表明，TBP和TPP能明显改善植物油的抗磨性，并有效提高植物油的承载能力。     

油酸铅的原位合成及摩擦学性能评价

在200SN中原位合成了油溶性油酸铅，并用FT-IR对其进行了表征。用四球及往复式摩擦试验机对其摩擦学性能进行了评价，结果表明：油酸铅具有良好的抗磨性能、显著的减摩性能和中中等的极压性能。为弄清其抗磨减摩机理，用SEM及XPS表征了磨斑表面，表征结果发现，摩擦学性能的改善是因油酸铅在摩擦副表面形成吸附膜和在摩擦条件下部分吸附膜发生摩擦化学反应产生了铅氧化物膜所致。     

多取代C60-聚苯乙烯材料的合成及微观摩擦学研究

为设计并合成具有优良摩擦学性能的润滑材料和研究其摩擦润滑机理 ,介绍了表面修饰的 C6 0 功能高分子复合新材料的摩擦学研究工作。采用自由基聚合方法合成了多取代 C6 0 -聚苯乙烯 ,对其物理化学性能做了表征 ,并采用 L B膜制备技术制备分子有序膜和原子力 /摩擦力显微镜测试微观摩擦学特性。测试结果表明 ,实验合成了目标产物 ,这种高分子材料可形成有序且紧密的 L B膜 ,可望成为有效的分子润滑材料