金刚石膜的生长特性及界面结构研究

众所周知,金刚石具有优异的电学、热学及机械特性,气相合成金刚石方法作为一种新的金刚石合成技术具有广阔的发展前景。目前用各种化学气相沉积(CVD)方法已合成出了具有不同用途的金刚石膜。随着气相合成金刚石薄膜制备与应用研究的发展,人们在气相合成金刚石薄膜的机理研究和物性研究方面作了许多工作,其中Williams等人对微波CVD     

Fe-C(H)系高温高压合成金刚石的研究及意义

Fe-C(H)系高温高压(HPHT)合成金刚石的形态、微形貌、微成分及微结构的研究表明, 所合成金刚石大多为八面体, 且自中心→边缘以片层式生长方式为主; HPHT合成金刚石粒度小, 极有可能与其形成仅经历了早期成核-长大阶段有关, 中后期会因为所合成金刚石小晶粒表面能的差异而聚结, 致使长大受限; Fe-C(H)系HPHT合成金刚石中聚合态氮的出现, 与氢可以有效降低单替代氮向聚合态氮转变的活化能有关; 目前, 通过氮聚合转变的计算获得天然金刚石的形成时间达到若干亿年, 这一问题值得商榷; 在充分关注氢的影响基础上, 从 HPHT 热力学的角度围绕表面能对金刚石长大的影响进行研究, 不但有利于解决金刚石HPHT合成中存在的问题, 而且可以在HPHT合成金刚石与天然金刚石形成的解释中建立桥梁.     

金刚石薄膜的阴极荧光特性研究

自从Setaka等人利用CVD方法在硅等非金刚石衬底上合成出具有清晰结晶晶面的金刚石晶体及多晶金刚石薄膜以来,金刚石的合成技术在近几年取得了迅速的发展。同时,气相生长金刚石的材料性质研究及应用研究也取得了较大的进展。     

低压气相合成金刚石薄膜及其评价技术

50年代开始的高温高压法合成金刚石,使金刚石在机械工业及其有关方面得到了较为广泛的应用。从70年代开始,不少科学家又尝试用低压气相法合成金刚石,相继取得了成功。     

含有微量硼元素的石墨对金刚石合成影响的研究

实验表明,在合成原料石墨中掺杂含硼材料可以合成出含硼金刚石。因此,了解这些摻杂物对高温高压金刚石合成过程及其存在形式和特征,对于进一步研究这种金刚石的形成机理以及有关性能方面的一些问题和对原料石墨进行选择是十分必要的。本文报道掺杂硼化物原料石墨合成金刚石的若干研究简况。     

金刚石薄膜与Si衬底间界面状态的研究

近十多年来,气相法合成金刚石薄膜的研究已取得了很大的进展.金刚石薄膜的应用已处于商业化的初期阶段,但金刚石薄膜的生长机理还不清楚,薄膜的结构与合成条件间的相互关系研究还有待深入.尽管能在多种衬底上合成出金刚石薄膜,但薄膜与衬底间的结合强度在一些情况下还是非常弱的.因此,了解金刚石薄膜与衬底间的界面结构,分析早期在衬底上     

采用巴基管涂层化学气相沉积金刚石

关于热丝法气相沉积金刚石的研究已经进行了多年,迟滞这种工艺进一步发展的主要技术障碍是沉积速度低,如何提高热丝法沉积金刚石的速率,成为合成金刚石薄膜领域中的一个迫切需要解决的课题.富勒烯族分子(C_(60),C_(70),巴基管)均是由碳原子构成的大分子.近年来,在能够合成这些分子之后,它们即被用于合成金刚石的研究,但是以富勒烯族分子为涂层材料的化学气相     

多晶金刚石团块的形成和触媒金属的推移现象

一、引言自然界中存在少量的如巴拉斯、黑金刚石之类的多晶金刚石团块。鉴于它们有独特的机械性质,试图理解这类金刚石的形成机制并在实验室中进行合成,便成为人们十分感兴趣的问题。我们用金属触媒方法进行了这类金刚石合成的尝试,观察团块形成的条件与特征、触媒在试样中的运动以及与所形成团块的性能的关系。     

氢气在氢-氧-乙炔火焰法合成金刚石薄膜中的作用

金刚石薄膜的研究进展很快,利用富乙炔的氧(O_2)-乙炔(C_2H_2)火焰在大气中沉积金刚石是一种简单的快速沉积金刚石的方法。 在用O_2-C_2H_2火焰沉积金刚石时,两种气体的体积比O_2/C_2H_2≤1,合成条件十分苛刻。发现所合成出的金刚石膜中还有石墨     

直流弧光放电等离子体化学气相法生长高品质金刚石薄膜

金刚石薄膜是高新技术特种功能材料。目前国内、国际上对其制备方法、应用开发竞争激烈。金刚石薄膜的研制成功将为金刚石独特的光学、声学、电学、热学及机械性能的应用开拓广阔的前景。现已有多种化学气相法合成金刚石薄膜。直流弧光放电等离子体化学气相法合成金刚石薄膜具有生长速度快,结晶质量好的优点,因此该方法的开发应用具有重要的意义。     

金刚石薄膜的气相生长

金刚石不仅是最好的超硬耐磨材料,而且是一种新型的功能薄膜材料,具有优异的电学,光学、热学和力学性质。 1976年Derjaguin等用化学输运反应方法在非金刚石基板上首先合成出金刚石,1982年Matsumoto等用热灯丝化学气相沉积法(CVD),1983年Kamo等用微波等离子体化学气相沉积方法在硅等基板上制备出金刚石薄膜。近年来,金刚石薄膜的研究得到迅速发展,建立了各种制备方法和制备技术,在各种基板材料上合成出大面积均匀的金刚石膜,而且在应用研究方面取得了有意义的结果。     

用热解化学气沉积法选择性生长金刚石薄膜的研究

一、引言 金刚石薄膜作为一种新型多功能材料,其制备和应用研究在近几年内取得了飞速的发展.目前,用各种化学气相沉积方法(CVD)合成的金刚石薄膜在一些领域内已取得了初步的应用.金刚石薄膜的选择性生长就是在衬底表面上按照所需图形生长金刚石薄膜,因此选择     

超高压下掺杂烧结含硼金刚石多晶体的研究

超高压掺杂烧结金刚石多晶体的成本低,用途广,在某些性能上超过了合成金刚石大单晶和天然金刚石,在不同的工业和超高压技术的研究工作中已显出其应用前景。研制具有耐磨性好和耐热性高的多晶金刚石的途径,有着重要的实际意义和理论的意义,受到人们的关注。     

金刚石合成中成核与温度和压力的关系

作者曾由金刚石合成实验的结果得出金刚石成核数与温度的定性关系曲线(图1),并对此作了动力学方面的讨论。所示曲线表明,在获得金刚石的整个合成温度范围内,成核数随温度升高而单调减少。曲线左端B点处,即所用金属或合金与碳的低共熔点附近,有一突变,实际上这一突变的斜率比图1中虚线AB所示的斜率要     

超硬材料研究新进展

超硬材料由于在工业领域的重要应用而受到全世界的广泛关注.1955年美国科学家Hall合成金刚石和1957年美国通用电气公司科学家Wentorf合成立方氮化硼被认为是超硬材料发展史上的两个里程碑.然而,金刚石不能用来切割钢铁,苛刻的合成条件使立方氮化硼的价格非常     

低压气相CVD制备六方金刚石薄膜及其鉴定

六方金刚石的存在是由Ergun和Alexander在1962年预言的。他们指出,象立方金刚石中那样与四个等距碳原子成键的碳原子,可能有另外一种堆积方式——六方晶体结构。六方金刚石中碳原子的键长及键角与立方金刚石完全相同,所以,二者有相同的密度及相近的物理、化学性质,但二者可以由X射线衍射加以区分。后来,人们分别用静压法、爆炸法合成了六方金刚石,并在陨石中发现了六方金刚石,陨石是天然六方金刚石的唯一来源。     

人造金刚石晶体的生长机制

一、引言金刚石晶体具有某些优异的性能,是近代科学技术上引人注目的一种重要原材料,是固体物理学超高压高温下物质相变与新材料合成等研究工作中值得重视的一个对象。自然界中常见到的碳可分为金刚石晶型碳(如立方金刚石和六方金刚石)和非金刚石晶型碳(如无定形碳和石墨)等两类。人造金刚石就是通过改变压力、温度等条件,使非金刚石晶型     

人造金刚石单晶生长碳源问题的探讨

利用线膨胀系数和弹性常数计算了金刚石和石墨在高温高压下的晶格常数, 根据固体与分子经验电子理论(EET)计算了金刚石、石墨以及它们主要晶面的价电子结构. 以程氏理论(TFDC)提出的原子界面边界条件为判据, 分析了金刚石和石墨主要晶面之间电子密度的连续性, 发现其在一级近似条件下均不连续, 不满足金刚石晶体生长的边界条件. 分析得知, 在高温高压触媒法合成金刚石单晶生长过程中, 所需的碳源并非直接来自石墨, 从电子结构角度对金刚石单晶的生长机制进行了探讨.     

直流电弧等离子体射流法沉积金刚石薄膜

金刚石以其卓越的理化性能而受到人们普遍重视。近年来兴起的低压气相合成法,为金刚石在各领域中的更广泛应用提供了光明的前景。但诸多种低压合成法的不足之处在于金刚石的沉积速率还比较低,在某种程度上限制了它的应用范围。直到80年代末,才在日本出现了一种高速沉积金刚石薄膜的方法,就是直流电弧等离子体射流方法,其沉积速率比其它低压法要高几倍到几十倍。     

一维纳米金刚石的制备、性质及应用

一维金刚石纳米材料除了具有金刚石固有的物理化学性质以外,其形貌及尺寸的改变也使其拥有一些块体金刚石所没有的特性.如既硬又弹的力学性能、高的比表面积、尖端效应,以及通过掺杂和空位缺陷实现的独特性能等.近年来,一维纳米金刚石材料优异的性能让研究者产生了浓厚的兴趣,并促进了其合成方法及应用的发展.本文对一维纳米金刚石的制备方法进行了简要总结,介绍了一维纳米金刚石阵列在量子信息器件、药物传输、化学与生物传感器、高性能电极、分析传感器等诸多领域近期的研究进展,并讨论了一维纳米金刚石应用所面临的技术挑战和未来的研究方向.