气相法同质外延金刚石单晶薄膜的研究

本文以＜１００＞和＜１１１＞两种取向的金刚石为衬底，用微波ＰＣＶＤ法进行了同质外延实验，考察了衬底取向，反应气体，碳源浓度等因素对外延层形貌与结构的影响，给出了获得比较理想单晶外延层的实验条件。     

提升金刚石的韧性:同质外延生长周期性氮掺杂纳米多层单晶金刚石

采用微波等离子体化学气相沉积生长周期性氮掺杂纳米多层单晶金刚石。通过光发射谱判定腔室中气体（CH₄和H₂）的残余时间,确定纳米多层的生长工艺,进而获得周期性氮掺杂纳米多层单晶金刚石。当周期性氮掺杂纳米多层中单个氮掺杂层的厚度约为96 nm时,在杨氏模量为1000 GPa下,其断裂韧性为18.2 MPa?m1/2。周期性氮掺杂CVD层的断裂韧性约为HPHT籽晶的2.1倍。周期性的氮掺杂层产生了周期性的压应力和张应力,因此显著提高了金刚石的断裂韧性。高韧性的单晶金刚石在高压顶砧和刀具上具有广泛的应用。     

气相法生长金刚石薄膜过程和热解CVD实验

本文简述了气相法生长金刚石薄膜的基本过程,论述了反应气体系统及碳源浓度、激活源、基片温度和预处理等参数对金刚石结构和性能的重要影响.     

Ni单晶与外延生长In膜界面化合物的形成

用扰动γγ角关联方法研究了低指数Ni单晶衬底与外延生长In膜界面的互扩散和界面化合物的形成。与Ni/In薄膜系统的结果进行了比较.除观察到相图中已知的全部Ni/In化合物外,发现了一个新的Ni/In化合物.相出现的次序都是从富In相到富Ni相.单晶衬底情况下,相形成与In膜厚度及衬底取向有关.     

热丝化学气相法合成金刚石的温度场仿真及试验

为了对热丝化学气相法沉积金刚石薄膜的工艺进行优化,提出了以有限元法模拟金刚石薄膜沉积系统三维温度场的新方法.在有限元仿真中,分析了温度场中热丝温度、直径、热丝排布、热丝与衬底距离等参数对衬底温度及均匀性的影响.在此基础上,通过热丝化学气相法沉积金刚石薄膜和生长单晶金刚石颗粒的试验验证了仿真结果的正确性.实验和仿真结果一致表明,热丝排布以及热丝与衬底间距离是影响金刚石薄膜沉积温度场的主要因素.     

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.     

用热解CVD方法合成的金刚石的结晶特性

本文研究了用热解CVD方法合成的金刚石的结晶特性,并与用高温高压法合成的金刚石的结晶特性做了比较。     

CVD金刚石薄膜的织构分析

采用极图和取向分布函数法分析ＣＶＤ金刚石江膜的不同织构,分析表明,高的多重性因子使得｛１１０｝面织构有更高的出现概率,具体分析了｛２２１｝面织构出现的孪生机制,强调了织构与性能关系研究的重要性,并推荐使用先进织构分析手段。     

大面积CVD金刚石膜的热铁板抛光

研制成功国内第1台大面积CVD金刚石膜热铁板抛光机,它可以在10^-3pa真空条件下,加热到1100℃;抛光台可以在0－10r/min间实现无级调速,一次完成3片φ110mm的金刚石膜的抛光,金刚石膜在980℃,2h抛光的结果表明该装置有良好的抛光效果。金刚石膜在980℃抛光不同时间的Raman谱表明,金刚石热铁板抛光是金刚石石墨化和C原子不断扩散的过程。     

CVD金刚石膜场发射机制的探讨

通过分析CVD金刚石膜的结构,对CVD金刚石膜的场发射机制进行了研究,结果表明金刚石膜内含有一定数量的石墨,当电子通过石墨时从石墨的电场中获得能量增大了电子隧穿金刚石晶粒的系数,据此提出了金刚石膜内石墨相增强电子隧穿金刚石颗粒以增强金刚石膜场电子发射的机制,并且根据该机制解释了一些实验现象。     

化学气相沉积金刚石窗的热和电磁性能分析

CVD金刚石窗的好坏对ECRH系统稳定安全运行有直接的影响。在CVD金刚石窗通过HE11模式的情况下,以CVD金刚石为传输线的微波窗片的材料,利用热力学有限元分析软件对输出窗进行了稳态热流固耦合分析和结构静力学分析,得到了最佳的冷却水流速,使CVD金刚石窗片中心温度和热应力最小;得到半径为38mm,厚度为1.36mm 的CVD金刚石窗片,能承受的最大连续波功率为1MW左右。然后利用自由空间法测得CVD金刚石窗的介电性能,在中心频点为140GHz时有较好的介电参数。为ECRH系统CVD金刚石窗高功率测试提供了可靠的理论依据。     

WC—Co硬质合金刀片热丝法金刚石薄膜涂层附着力

用热丝法研究了ＷＣ－６％Ｃｏ硬质合金刀片金刚石薄膜涂层附着力。结果表明：采用温度为８０℃,（ＨＣｌ：ＨＮＯ３：Ｈ２Ｏ）（体积比）为１∶１∶１溶液对硬质合金刀片表面去Ｃｏ１５ｍｉｎ后,经４０ｕｍ金刚石粉及１．５ｕｍ金刚石加２０ｕｍＴａＣ混合粉进行超声预处理,结果表明,沉积的金刚石薄膜与硬质合金刀片基底具有良好的附着力,而经４０ｕｍ金刚石粉处理的薄膜涂层组织与附着力要好一些。     

CVD金刚石膜的压阻及其温度特性

在Fuchs-Sondheimer(F-S)薄膜理论的基础上，通过求解弛豫近似下的Bohzmann方程，求出了P-型金刚石膜的电导率。在价带分裂模型下得到了压阻的计算公式，计算了微应力作用下金刚石膜的压阻，压阻和应力的变化(△ε)有比较好的线性关系，张应力情况下压阻大于零，压应力情况下压阻小于零。从理论上给出了压阻和温度的关系，计算了压阻随温度的变化，压阻随着温度的上升而单调减小。     

直流辉光等离子体助进热丝CVD法沉积金刚石薄膜

要用直流辉光等离子体助进热丝CVD的方法，低温（550－620℃）沉积得到晶态金刚石薄膜。经X射线衍射谱扫描电子显微镜及Raman光谱分析表明：稍高气压有利于金刚石薄膜的快速、致密生长。