高功率准分子激光沉积类金刚石膜的热稳定性

在不同温度下(200~ 800 ℃) 将高功率准分子激光溅射方法沉积的类金刚石膜进行退火实验. 利用Raman和XPS光谱分析类金刚石膜在退火过程中的化学键合结构变化. 结果表明, 类金刚石膜是由少量的sp² C键和大量的sp³ C键组成的非晶态碳膜. 在退火温度小于600 ℃范围内, 类金刚石膜的热稳 定性较好； 退火温度高于600 ℃时, 类金刚石膜中的sp³ C键逐渐向sp ² C键转变, 当退火温度升到800 ℃时, 类金刚石膜中sp³ C键含量由 退火前的大约70%下降到40%. 可见, 高温退火能导致类金刚石膜的石墨化趋势.     

类金刚石碳膜的微结构与光学特性

利用付里叶变换红外(FTIR)光谱仪和X射线激发的CKLL俄歇电子谱的一次微分表征了类金刚石(DLC)膜的微结构。指出在高离子轰击能量和低CH_4压强下,射频等离子体沉积所制得的DLC膜具有好的热稳定性,膜内主要以sp~3 C-C键为主,折射率(红外)、光学带隙几乎为常数。     

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     

超硬纳米类金刚石膜的结构特点及其形成机制的探讨

研究了超硬碳膜的力学性质、波谱性质及结构性质 ,指出有一种无氢类金刚石膜是由石墨碎片、布基葱和金刚石晶粒以新型的共价键组成的网架结构 ,具有良好的力学性能 .由于石墨碎片中的π键变形 ,石墨碎片和布基葱边缘的不饱和悬键与金刚石晶粒周围的悬键结合成新型的共价键 .金刚石晶粒只能由激发态碳原子在非平衡重组过程中产生 ,而石墨碎片既可以在碳原子重组过程中产生 ,也可以在蒸发石墨过程中产生 .     

验证键应弛豫模型的一个特例

在绝热近似下利用两种独立的紧束缚模型计算了Si单晶(金刚石结构)沿其自然解理面(111)面解理所需的能量。结果表明,单位1×1面积所需的解理能正好等于晶体中Si原子之间紧束缚键能的一半。这一结果验证了本文作者最近提出的键应弛豫模型。     

N离子注入金刚石膜方法合成的CNx膜的成键结构

使用N离子(能量分别为10keV,60keV)注入金刚石膜方法合成CNx膜,用Raman光谱和XPS光谱研究注入前后金刚石膜的成键结构.结果表明,金刚石膜经10keVN离子注入后,在Raman光谱中出现一个较强的金刚石峰(1332cm-1)和一个弱的石墨峰(G带,～1550cm-1).而XPSN15资料显示两个主峰分别位于～398.5eV和～400.0eV.金刚石膜经60keVN离子注入后,N15XPS光谱中的主峰位于～400.0eV;相应地,Raman光谱中的石墨峰变得较强.通过比较,对注入样品的XPS谱中N15的成键结构作如下归属～400.0eV属于sp2C-N键;～398.5eV则属于sp3C-N键.     

采用磁过滤MEVVA源制备DLC膜的研究

采用磁过滤MEVVA沉积技术以石墨为阴极在几种衬底表面(单晶硅、不锈钢和工具钢等)上制备高质量类金刚石(DLC)薄膜.实验结果表明,沉积能量对薄膜的sp3键含量的影响为先随能量的增加而增加,达到最大值后,再增加沉积能量含量反而下降.硬度测试结果表明,非晶金刚石薄膜具有极高的硬度,为70～78GPa,远远高于衬底材料的硬度值.对非晶金刚石薄膜的摩擦性能试验结果表明,非晶金刚石薄膜的摩擦因数为0.16～0.2,大大低于衬底材料.     

N离子注入金刚石膜方法合成的CN_x膜的成键结构

使用 N离子 (能量分别为 1 0 ke V,60 ke V)注入金刚石膜方法合成 CNx 膜 ,用 Raman光谱和 XPS光谱研究注入前后金刚石膜的成键结构 .结果表明 ,金刚石膜经 1 0 ke V N离子注入后 ,在 Raman光谱中出现一个较强的金刚石峰 (1 332 cm- 1)和一个弱的石墨峰 (G带 ,～ 1 550 cm- 1) .而 XPS N1s资料显示两个主峰分别位于～ 398.5e V和～ 40 0 .0 e V.金刚石膜经 60 ke V N离子注入后 ,N1s XPS光谱中的主峰位于～ 40 0 .0 e V;相应地 ,Raman光谱中的石墨峰变得较强 .通过比较 ,对注入样品的 XPS谱中 N1s的成键结构作如下归属 :～ 40 0 .0e V属于 sp2 C— N键 ;～ 398.5e V则属于 sp3C—N键 .     

金刚石晶型统计模型及单位质量晶粒数计算式

单位质量金刚石晶粒数是计算金刚石工具结构和特征参数的一个必不可少的基本参数，目前尚无准确可靠的计算该参数的公式或推荐值．根据有关金刚石颗粒粒度分布的国家标准GB6401．1－86，提出并界定了简化粒径d=(90d01+10d02)／100(mm)，其特点是代表性好，计算简便，且无需产品中各粒群的实际质量分数．通过建立正六八面体金刚石晶型几何统计模型，推导出了简便易行的单位质量金刚石晶粒数计算式Z=341／d3(粒／g)．经手工计数统计法验证，误差较小(±0．63％～5．31％)，能满足实际工作需要．对于不同品级或不同杂质含量的产品，单位质量金刚石晶粒数Z值亦有变化，可采用在公式中增加经验修正系数的方法解决．     

温度对Ni-Cr-P/金刚石烧结体组织和性能的影响

以金刚石和Ni-Cr-P预合金粉末作为磨料和合金钎料，采用钎焊工艺制备Ni-Cr-P/金刚石复合烧结体. 研究不同钎焊温度对Ni-Cr-P/金刚石烧结体的界面及磨削性能的影响. 利用差热分析仪（DTA）表征Ni-Cr-P合金的熔化特性，扫描电镜（SEM）观察Ni-Cr-P合金对金刚石的润湿效果及界面结构，XPS分析金刚石表面与合金的成键情况. 结果表明，钎焊温度为940 ℃时，金刚石表面部分碳元素向液态钎料中迁移形成Cr—C键，在金刚石表面生成一层致密的Cr3C2，有效改善了Ni-Cr-P合金对金刚石表面的润湿性. 940 ℃钎焊后金刚石单颗粒抗压强度为36.83 N，钎焊磨头的磨削比为64.2，相比于850 ℃钎焊时分别提高了18.27%和72.58%.     

金刚石薄膜自支撑窗口试样的制备与实验研究

以氢气和丙酮为原料，采用电子增强热丝CVD法，在硅片(100)基底上涂覆一层金刚石薄膜，在传统的硅平面加工工艺的基础上发展了一种新的在沉积好的基片上制备自支撑窗口试样的方法，并采用光刻法和湿式各向异性刻蚀技术制备得到金刚石薄膜自支撑窗口试样．研究表明，所制备的金刚石薄膜自支撑窗口的形状比较规则，膜内残留内应力小，能很好地满足鼓泡实验的要求，可以用来定量检测金刚石薄膜膜基界面结合强度和综合评价薄膜力学性能，对于促进金刚石薄膜材料在半导体器件中的应用和推广具有积极的意义．     

金刚石膜生长中的活性物质

在CVD法生长人造金刚石膜的过程中,活性物质是其生长的基础。通过本论文的实验证明,H.CH4是金刚石膜生长过程中的活性物质。本文并详细分析了H.CH4是如何在金刚石膜生长过程中产生金刚石的原子结构和键能,从而形成金刚石膜的。     

纳米级金刚石聚晶复合片PCD生长方法的研究

试验在6＊1650T、Φ465mm缸径压机上进行,压力在5.8GPa,温度在1550°C,烧结时间5min,采用CO,SI做添加剂烧结完成PCD样片,经过5轮试验,多次修改配方电镜扫描结果显示,样品里均匀的分布金刚石与金刚石（D-D）键结合和金刚石与金属结合剂的键结合（D-M-D）。     

蔡斯盐及相关Pt（Ⅱ）配合物中配位键的量子化学研究

在RHF／Lanl 2DZ水平从头算的基础上对蔡斯盐及相关pt(Ⅱ)配合物PtCl3(X2Y4)一(X=C，SiY=H，F)的成键特征进行了细致的分析．用能级位移算符逐步剔除分子片空轨道能级的方法代替分子片轨道冻结，使KSM能量分解的耦合项得以消除．能量分析结果表明，PtCl-3与C2H4成键是由σ供键，σ反馈键与π反馈键组成的，σ供键占主要地位，σ供键与π反馈键的强度比是2．14，σ反馈键的强度大约是π反馈键的一半．PtCl-3与C2F4成键是由σ供键与丌反馈键组成的，π反馈键占主要地位，σ供键与丌反馈键的强度比是O．80．PtClf与Si2n4成键是由σ供键与丌反馈键组成的，口供键与π反馈键的强度比是3．39，σ供键占绝对主要地位．     

晶界处碳含量对超纳米金刚石的结构及电学性质影响的第一性原理计算

采用MedeA.软件中基于密度泛函理论(DFT)下的平面波赝势方法的VASP软件包进行模拟,计算了不同晶界处碳含量对超纳米金刚石电子特性和结构特性的影响。从对优化后的结构分析来看,晶界处碳含量的增加会增加超纳米金刚石中sp~2-C的含量,并且会使金刚石晶粒最外层的原子产生一定程度的位移或改变其键角。分析不同晶界处碳含量超纳米金刚石的能带发现,晶界碳含量的增加会减小结构的带隙,并且会在带隙里引入悬键能级和与sp~2-C相关的π*能级。对3个结构态密度的分析发现,晶界含量的增加不仅会减小结构的带隙,还会增加带隙里悬键能级和π*能级的能态密度,减小电子从低能级跃迁到高能级所需的能量,从而增加超纳米金刚石的导电性。     

磁控溅射法制备非晶碳膜及其光学特性

利用射频磁控溅射法成功制备了类金刚石薄膜,研究了溅射功率和基片温度对所沉积薄膜的的影响,对所制备的类金刚石薄膜用拉曼光谱、紫外光谱进行表征,所沉积的类金刚石碳薄膜是簇状分布的ＳＰ＾２碳键和网状分布的ＳＰ３碳键互相随机交织的一起的非晶 研究了非晶碳膜的光学性质和电学性质,探索了制备各种不同带隙非晶碳膜的工艺条件,为该类的实际应用提供了可靠的实验依据。     

石墨化在金刚石多晶高压烧结中的作用

用镍钛合金作助烧结剂,在7.7G P_(?)压力和1300—1700℃温度下进行了金刚石的多晶烧结.对所得烧结体作了显微组织观察、相结构和相成分分析、致密度测量以及耐磨性和抗压强度的测试.结果表明,金刚石的石墨化是烧结过程的中心环节,它对金刚石晶粒间通过合金结合剂的粘结以及金刚石晶粒间直接键合具有重要的意义.     

聚脂膜衬底上的类金刚石薄膜

X光电子能谱和硬度分析测试表明:利用MEVVA离子注入机在聚脂膜(PET)表面注入或沉积C,可形成类金刚石(DLC)薄膜.根据C1s XPS谱可直接计算出DLC中sp3键所占比例.沉积法生长的DLC中sp3键所占比例明显高于注入法.与衬底PET相比,表面薄膜硬度提高了1个量级,大大改善了PET的性质.对DLC膜中的碳氧化合物污染进行了讨论.     

提高烧结多晶金刚石的耐磨性与抗氧化性研究

根据作者之一提出的烧结多晶金刚石的粘结机理及含硼金刚石能够耐高温的理论模型,我们以黄金刚石粉为原料,使用粘结能力强的含钴溶液、硅和硼做粘结剂,采用高堆积密度的金刚石粒度配比的方法在DSO_(29)B型压机上制得了性能优良的多晶金刚石。它的耐磨性与抗氧化性均好于一般方法生产的烧结多晶金刚石,且在工业生产中取得了明显的经济效果。     

单源低能离子束辅助沉积类金刚石薄膜摩擦性能研究

采用单源低能离子束辅助沉积的方法，制备了非晶碳薄膜，分别用喇曼光谱，俄歇电子能谱了薄膜的结构，薄膜为无定形的类金刚石薄膜，薄膜中石墨键（ＳＰ＾２）所占的比重较大，沉积时随着离子束能量及束流的增加，薄膜的显微硬度，摩擦系数，摩擦寿命均增加，类金刚石薄膜具有较好的摩擦性能。