复合金刚石薄膜的介电特性

利用热丝大面积金刚石薄膜气相合成（CVD）装备制备了复合金刚石薄膜，并对其表面和断面分别进行了扫描电镜（SEM），原子力显微镜（AFM）和Raman光谱表征，研究了该复合结构的介电性能，利用共振电路测量了高频下薄膜的介质损耗与频率的关系，结果表明，复合结构由普通多晶金刚石薄膜和纳米金刚石薄膜组成，薄膜的表层结构体现了纳 米金刚石的特征，复合金刚石薄膜不仅具有表面光滑的优点，介电性能也接近于常规的多晶金刚石薄膜，是一种较好的电子材料，可应用于金刚石薄膜半导体器件的制备。     

类金刚石碳膜和氮化钛的摩擦学性能研究

报道了在相同条件下用磁控溅射方法在硅片上制备类金刚石膜和氮化钛薄膜的研究结果,比较了两种镀膜在机械性能和结构上的效果.实验结果表明,氮化钛薄膜虽有很高的表面硬度,但其摩擦系数、表面粗糟度比类金刚石膜要高得多.而类金刚石膜虽有很低的摩擦系数和光滑的表面,但表面硬度比氮化钛薄膜小.因此,结合两种膜的优点有可能制备高硬度、耐磨性强、表面光滑的新型复合材料.     

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.     

高质量CVD金刚石薄膜涂层拉拔模的制备与应用研究

介绍化学气相法(Chemical Vapor Deposition,CVD)制备CVD金刚石薄膜涂层拉丝模方法,并在线材的拉拔生产过程中对其性能进行了应用研究.首先,采用热丝化学气相沉积法(Hot Filament Chernical Vapor Deposition,HFCVD)在硬质合金拉丝模的内表面(内孔直径为(φ)3.8mm)沉积了高质量的CVD金刚石薄膜.并采用扫描电镜、拉曼光谱对沉积在模具内孔表面的CVD金刚石薄膜的表面形貌、薄膜质量进行了检测和评估.在实际拉拔生产线上对制备的CVD金刚石薄膜涂层拉拔模具进行了应用试验.结果表明,金刚石薄膜涂层拉丝模的工作寿命比传统硬质合金模具提高了8～10倍,并且拉制的线材具有更好的表面质量.     

氮化硅表面生长金刚石薄膜及其摩擦磨损性能研究

目的研究金刚石耐磨涂层的摩擦磨损性能,以提高工件的使用寿命.方法利用微波等离子体化学气相沉积技术在氮化硅陶瓷基体表面制备金刚石薄膜.采用扫描电子显微镜、原子力显微镜和拉曼光谱仪对不同参数的金刚石薄膜进行结构表征,利用球-盘式摩擦磨损试验机在干摩擦条件下对薄膜的摩擦学性能进行研究.结果制备的金刚石薄膜表面粗糙度小,结合力良好;金刚石涂层有效降低了氮化硅表面的摩擦因数与磨损率,摩擦因数约为0.12~0.25.在微波功率8 k W、腔体气压6 k Pa、甲烷体积分数8%的参数下制得的涂层具有最低的摩擦因数(0.12)和磨损率(1.18×10-7mm3/(N·m)).结论在氮化硅基体表面沉积金刚石薄膜可以提高氮化硅材料的摩擦磨损性能,提高工件寿命.     

沉积温度对类金刚石薄膜性能的影响

液相法制备工艺简单、成本低等,已成为制备类金刚石薄膜的热点方法,但适合工业化生产的制备工艺参数尚不明确。以Si单晶为基底,通过液相沉积法在Si表面制备类金刚石薄膜,研究了沉积温度与其摩擦学性能之间的关系。结果表明:在40℃条件下制备的类金刚石薄膜表面光滑平整、硬度最高。此时类金刚石薄膜的干摩擦系数最小,耐磨性最强,具有良好的摩擦学性能。     

CVD金刚石薄膜微区孪晶的研究

采用扫描电镜观察了金刚石薄膜的表面组织形貌,使用电子背散射衍射(EBSD)技术检测了金刚石薄膜中的微区孪晶界分布.从晶体取向的角度研究了孪晶对金刚石薄膜微观织构影响的机理.结果表明,金刚石薄膜中存在大量孪晶,在薄膜生长过程中孪晶界比例逐渐增加.存在高阶孪晶转变现象,高频率孪晶会影响到薄膜的织构.     

衬底对沉积类金刚石薄膜结构和摩擦学性能的影响

利用直流-射频等离子化学气相沉积技术在玻璃、硅和钢表面沉积得到了薄膜,并用拉曼光谱和原子力对薄膜的结构和形貌进行了表征,用静动摩擦实验机对薄膜的摩擦学性能进行了测试．结果表明：沉积在硅和钢表面的薄膜具有典型类金刚石薄膜的特征,而沉积在玻璃表面的薄膜呈现类聚合物结构的特征,且沉积在玻璃表面的薄膜具有比较粗糙的表面,而沉积在硅表面的薄膜则比较光滑致密．摩擦学实验表明,沉积在硅表面的薄膜具有良好的摩擦学性能．     

碳源浓度对掺硼金刚石/多孔钛复合材料制备的影响

利用热丝化学气相沉积技术,在多孔钛膜上生长重掺硼金刚石薄膜,研究了碳源浓度对复合膜表面形貌及薄膜质量的影响.结果表明钛膜表面沉积的掺硼金刚石薄膜因碳源浓度的不同而不同,掺硼金刚石薄膜的质量随碳源浓度的减小而提高.金刚石/钛复合膜因碳源浓度的不同会产生复杂的变化,在重掺杂高碳源浓度下金刚石生长抑制碳化钛的形成.     

HIPIB烧蚀等离子体沉积DLC薄膜结构及性能

利用强流脉冲离子束(HIPIB)烧蚀等离子体在Si(100)基体上快速沉积类金刚石(DLC)薄膜．电压为250keV,柬流密度为250A／cm^2,脉宽为70ns的离子柬(主要由碳离子和氢离子组成)聚焦到石墨靶材上．使石墨充分电离产生稠密的烧蚀等离子体,在石墨靶的法线方向的Si基体上沉积出非晶的DLC薄膜,基片温度选择25℃和100℃,XPS分析显示DLC薄膜中sp^3C的含量达到40％．扫描电镜和原子力显微镜分析得知薄膜表面比较光滑,100℃时沉积的DLC薄膜的表面更光滑,表面粗糙度为0．927nm,其摩擦因数为O．10;TEM分析表明DLC薄膜的相结构是非晶的;X射线衍射分析得出薄膜的宏观残余应力为压应力,其大小约为4GPa．     

衬底负偏压热灯丝CVD金刚石薄膜在锥体上核化的研究

以ＣＨ４和Ｈ２为反应混合气体,用衬底负偏压热灯丝ＣＶＤ法在Ｓｉ（１００）面上制备金刚石膜,使用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）,Ｒａｍａｎ谱和Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）对在硅尖上的金刚石核化进行了研究,并着重讨论了沉积在硅尖上的金刚石颗粒的生长机理。     

Hydrogen distribution in CVD diamond films prepared by DC arcjet operating at gas recycling mode

Hydrogen distribution and content in diamond films deposited by DC arcjet under gas recycling mode was evaluated by nuclear reaction analysis (NRA). The films were characterized using scanning electron microscopy, X-ray diffraction and Raman spectrometry. The NRA results show that the hydrogen content in diamond films was approximately 0.6% (substrate temperature 770℃), and strongly depended on the substrate temperature. It was that the hydrogen content increased with the increase of the substrate temperature. The possibility of hydrogen trapping in the films was also discussed.     

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。     

EACVD中基片表面电子及氢原子能量分布

采用Monte Carlo方法,模拟了EACVD淀积金刚石薄膜中氢分解过程 .建立了电子碰撞使氢分解的模型,给出了在基片表面电子及氢原子的能量分布.结果对EACVD淀积金刚石 薄膜的研究有重要意义.     

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。     

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。     

Spin dynamics characteristics of nitrogen vacancy spins in diamond films using enhanced Raman shift with spin microscopy

The diamond films were deposited on a Si substrate with chemical vapor deposition MCVD using methanehydrogen gas.Raman active phonon and sp~2/sp~3 ratio in diamond/Si(100)films were investigated by Raman spectra in the difference scattering configurations.Furthermore,the Raman scattering spectrum of diamond/Si(100)hetero-junction was measured with different thickness to investigate the spin dynamics of nitrogen vacancy spins.The Fluorescence scanning microscopy indicated that nitrogen vacancy center electron spin was coupled to the host nitrogen nuclear spin by the electron spin resonance.The strong peak of 1332 cm~(-1)displayed the F_(2g)symmetry of diamond,while the broad E_(2g)mode peak of 1550 cm~(-1)was a broad band G mode,and 1150 cm~(-1)peak corresponded to the nano-diamond and disordered graphitic carbon form with disordered SP~2 hybridization.The Raman spectra of the diamond films were observed as a function of the residual stress,crystal size and their orientation.The peaks of 1132 cm~(-1)and 1480 cm~(-1)were associated with hydrogen bonding.The transport of diamond exhibited sp~3 spin related effect.The diamond/Si(100)PDOS is the results of spin-related couple of sp~3,p and d orbital hybridization.The spin dynamics was achieved by the orbital competition,strong crystal field and charge order.     

金刚石纳米粉引晶方法制备金刚石薄膜方法

利用金刚石纳米粉引晶法和常规研磨方法分别在单晶硅衬底上制备金刚石薄膜,并采用扫描电镜、激光拉曼方法对所制备样品进行表征,通过SEM和拉曼谱分析,与研磨法生长金刚石薄膜相比,利用金刚石纳米粉引晶方法可以大大提高金刚石薄膜的成核速度,生长速率达到2μm/h以上。对相同碳源浓度下生长的金刚石薄膜样品的SEM和拉曼谱分析,采用引晶法生长的金刚石薄膜质量明显高于研磨法。     

Field electron emission of diamond films on nanocrystalline diamond coating by CVD method

Generally, nucleation and growth of diamond were difficult on substrates without being pretreated when diamond films were prepared with the chemical vapor deposition (CVD) method. To improve nucleation, two methods were adopted; one is mechanically treating sur-faces of substrates with superhard particles, the other is introducing substrate bias to the substrates. However, these two processes were difficult to bring about industri-alization owing to their complicated procedures and the diffic…