等离子喷射CVD金刚石膜制备过程中的断弧保护

通过对等离子体喷射CVD金刚石设备的控制电路的改进,增加了沉积过程中在断弧情况下对已经沉积的膜的保护.该部分是在不影响开机点火的前提下,从主电流(电弧电流)取信号来控制冷却系统,使已生成的金刚石膜缓慢地冷却到室温,减小金刚石膜与衬底因温度瞬间下降而造成的相互作用力,金刚石内应力的释放相对减少.宏观裂纹明显减少,提高膜的完整性和产品的利用率和出材率.     

大面积金刚石薄膜沉积系统的研究

介绍热丝化学气相沉积(HFCVD)法沉积大面积金刚石膜的设备的原理和设计,设备主要包括真空系统、水冷系统、热丝架、供气系统以及电路系统,给出了该设备的性能指标参数.该设备可以用于沉积高质量的大面积金刚石膜,沉积的金刚石薄厚膜直径最大可达220 mm,膜沉积速率为1~2μm/h.     

直接耦合式微波等离子体CVD金刚石膜装置的研究

利用实验室自行设计了直接耦合式微波等离子体化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)金刚石膜装置,并在石英管反应腔加上磁镜场来更好的约束等离子体,使等离子体球成为"碟盘"状,使沉积面积大、性能稳定、减少在石英管壁和观察窗的沉积,从而有效的提高电离的活性基团利用率,沉积出高质量的(类)金刚石膜.     

激光制备类金刚石薄膜过程的影响因素

类金刚石膜是一种碳膜,主要由 sp~2 和 sp~3 键构成,在空间结构上是长程无序的.由于含有一定数量的 sp~3 键,类金刚石膜具有一系列接近于金刚石的优异性能,如很高的硬度和很小的摩擦系数、良好的化学稳定性、抗腐蚀能力、较高的电阻率、电绝缘强度、红外和微波频段的透过性、高的光学折射率.类金刚石膜沉积温度较低,沉积面积大,膜面平     

直流电弧等离子喷射法沉积大面积金刚石厚膜的研究

在自行研制的直流电弧等离子喷射化学气相金刚石膜设备上,初步研究了衬底温度、甲烷浓度、输入功率和循环气量等工艺参数对沉积金刚石膜的影响.总结出了制备各种级别金刚石膜的一般规律.并以11μm/h的沉积速率制备了直径60mm、厚度均匀的高质量自支撑金刚石膜,热导率可达18W/cm·K,厚度为0.7mm,其热导率已接近天然金刚石.     

氮气流量对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,氮气流量对金刚石膜沉积的影响会直接影响着金刚石膜的生长和质量。用Raman等手段对金刚石膜的生长特性进行了表征。     

灯丝平面与衬底间距对金刚石膜沉积的影响

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,灯丝平面与衬底间距对金刚石膜沉积的影响会直接影响着金刚石膜的生长和质量。用Raman手段对金刚石膜的生长特性进行了表征。     

灯丝平面与衬底间距对金刚石膜沉积的影响

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,灯丝平面与衬底间距对金刚石膜沉积的影响会直接影响着金刚石膜的生长和质量.用Raman手段对金刚石膜的生长特性进行了表征.     

基片温度对直流电弧等离子体喷射沉积金刚石膜的影响

研究直流电弧等离子体喷射比化学气相沉积金刚石系统中，基片温度对金刚石膜生长速率和质量的影响。实验发现，金刚石膜的生长速率和结晶性随基片温度的增加而境调增加。     

气压对金刚石膜生长的影响

采用电子铺助热灯丝化学气相沉积（EA-CA）方法沉积大面积金刚石膜，在金刚石膜的沉积过程中，气压对金刚石膜沉积的影响会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。     

球形金刚石的生长机理研究

用热丝化学气相沉积设备研究了钢渗铬层、P-Si（100）基片和三氧化二铝基底表面形成的球形金刚石．研究结果表明：在不适合球形金刚石形成的工艺爷件下,在P-Si（100）基片和三氧化二铝表面沉积的晶形很好的金刚石膜中也存在球形金刚石团块（称为异常长大金刚石团块）;首次使用金刚石“异常晶核”解释了异常长大金刚石团块的形成．球形金刚石膜由异常长大金刚石团块组成．异常长大金刚石团块的形成不但与沉积工艺参数有关,而且与CVD金刚石生长特性有关．     

热丝法批量制备金刚石涂层钻头参数仿真优化

基于有限容积法,研究了采用热丝化学气相沉积法常规工艺在批量化YG6硬质合金钻头工作表面制备金刚石涂层过程中基体表面的温度场分布状况,并通过测温对照试验验证了仿真方法及仿真结果的合理性和正确性.在传统的等间距热丝排布方式基础上系统研究了不同热丝参数(间距D、长度L、半径r、温度T和高度H)对基体温度场分布的影响,并进一步提出了不等间距的热丝排布形式以提高批量化基体表面温度场分布的均匀性,据此确定了用于批量制备金刚石涂层钻头的最优沉积参数.采用最优参数批量制备的金刚石涂层钻头具有较好的涂层质量和一致性,进一步验证了基于仿真的沉积参数优化方法的可靠性.     

单晶硅衬底上金刚石成核密度的研究

本文研究了用热灯丝化学气相沉积方法在单晶硅衬底上制备金刚石薄膜时其成核密度与制备条件的关系。结果表明,衬底表面状态、衬底温度、灯丝温度、灯丝与衬底表面间距离等对金刚石成核密度有明显的影响,且表面状态的影响最大。     

人工合成金刚石技术比较

静压法是当前工业合成金刚石的主要的合成手段，合成工业用金刚石主要采用静压法中的静压触媒法，合成宝石级金刚石主要采用静压晶种触媒法生产，通过静压法中的直接变换法，纯净的多晶石墨棒可以在短时间内转化为多晶金刚石，二十世纪八十年代还出现了一种在低压下生长金刚石的新方法——化学气相沉积法(CVD)，目前只能用于制备金刚石薄膜，本文通过总结比较各种金刚石合成技术，提出了利用激光控制金刚石生长的设想，使用这种方法将提高金刚石的质量，     

沉积温度对BC2N薄膜的生长和附着性的影响

应用热丝辅助射频等离子体化学气相沉积法在硅、金刚石衬底上合成了BC2N薄膜,X－射线衍射、红外谱分析表明较高的温度有利于BC2N化合物的成核和生长。高温制备的薄膜的化学组分主要为BC2N,B,C和N原子间互相结合成键,但与硅衬底的附着力很差。选择热膨胀系数与硅接近的金刚石作为过渡层沉积BC2N多层膜,逐层提高生长温度,不仅提高生长温度,不仅提高了薄膜中BC2N的含量,而且提高了薄膜与衬底的粘 附力。     

CH4／CO2体系化学气相淀积金刚石的非平衡定态相图计算

用非平衡热力学耦合模型首次获得了由ＣＨ４／ＣＯ２体系化学气相淀积金刚石的相图。该相图与用经典平衡热力学得 结果不同,相图中出现了１个金刚石的生长区,相图中的金刚石生长区是实现金刚石气相生长的热力学基础,它的存在体现了超平衡氢原子等激活粒子对石墨的激活和对金刚石的稳定作用。     

CVD金刚石薄膜的织构与显微组织研究

对直流电弧等离子喷射化学气相沉积法(CVD)制备的自支撑金刚石薄膜,用X射线衍射测量了薄膜织构,并用扫描电镜观察了薄膜显微组织。发现金刚石薄膜的织构为{110}、{111}、{112}和{221}等纤维织构。实验结果表明,金刚石薄膜比较致密并且晶形比较完整,不同生长因子对应不同立方体-八面体几何形状。分析和讨论了金刚石薄膜的制备工艺参数如衬底温度和甲烷浓度对其织构和显微组织产生的影响。     

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．     

Atomic scale KMC simulation of {100} oriented CVD diamond film growth under low substrate temperature—Part Ⅰ Simulation of CVD diamond film growth under Joe-Badgwell-Hauge model

The growth of {100} oriented CVD (Chemical Vapor Deposition)diamond film under Joe-Badgwell-Hauge (J-B-H) model is simulated at atomic scale by using revised KMC (Kinetic Monte Carlo) method. The results show that: (1) under Joe's model, the growth mechanism from single carbon species is suitable for the growth of {100} oriented CVD diamond film in low temperature; (2) the deposition rate and surface roughness () under Joe's model are influenced intensively by temperature ()and not evident bymass fraction of atom chlorine; (3)the surface roughness increases with the deposition rate, i.e. the film quality becomes worse with elevated temperature, in agreement with Grujicic's prediction; (4) the simulation results cannot make sure the role of single carbon insertion.