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用燃烧火焰法在TC4 Ti 合金和单晶Si(001)面上沉积了金刚石薄膜。对合成的膜进行了扫描电镜、激光喇曼光谱分析。结果表明,金刚石薄膜的结构和形貌强烈取决于沉积温度、O_2/C_2H_2流量比等工艺参数。研究了衬底表面预处理对金刚石薄膜形核及长大的影响,并对表面预处理影响形核的原因进行了初步探讨。

关键词: 燃烧火焰法 , diamond film , surface pretreatment , nucleation density

氮化硅及Sialon陶瓷基材上金刚石膜的沉积

陈岩 , 黄荣芳 , 闻立时 , 师昌绪

材料研究学报

本文用热丝CVD 法在氮化硅复合陶瓷及Sialon 陶瓷上沉积了金刚石薄膜,用X 射线衍射、拉曼光谱、扫描电子显微镜、表面形貌仪、划痕实验仪对所形成的膜及基体进行了分析。初步探讨了膜与基材的附着性影响因素。

关键词: 热丝CVD , diamond film , thermal expand coeffcient

Growth of Diamond Film by Hot-filament CVD and Its Interface Research

HUANG Rongfang CHEN Yan LI Daming GUANG Yiming WEN Lishi SHI Changxu ** Institute of Metal Research , Academia Sinica , Shenyang , 110015 , China+ To whom correspondence should be addressed

材料科学技术（英文）

关键词: HF-CVD , null , null

利用扫描电镜观察了CVD自支撑金刚石薄膜的表面形貌组织,利用X射线衍射技术检测了薄膜织构。研究表明,不同衬底温度条件下制备的金刚石薄膜形成不同的织构和表面形貌组织,衬底温度升高使生长速率参数α减小,金刚石晶体最快生长晶向由〈100〉晶向向〈011〉和〈111〉晶向转变,使得薄膜中{011}和{111}织构随温度提高不断增强。高频率孪晶使薄膜中没有形成{100}织构,而是形成了{122}和{522}织构。

关键词: 金刚石薄膜 , 衬底温度 , 织构 , 表面组织

沉积温度及其变化对金刚石膜内黑色缺陷产生过程的影响

姜春生 , 刘政 , 郭世斌 , 李晓静 , 唐伟忠 , 吕反修 , 郭辉

材料热处理学报

用高功率直流电弧等离子体喷射方法研究金刚石膜沉积温度稳定性对膜中黑色缺陷产生的影响.结果表明,在温度稳定条件下制备的金刚石膜中,黑色缺陷的密度较低;当沉积温度大幅度变化时,在膜中产生大量黑色缺陷.形成大量黑色缺陷的原因是:沉积温度变化时,在金刚石晶粒的表面形成贯穿型孪晶,而在随后的生长过程中,这些孪晶的长大将抑制金刚石膜局部生长环境中活化的反应气体与其下晶界位置的金刚石组织接触,导致其生长缓慢并保留在金刚石膜中,从而形成大量黑色缺陷.

关键词: 金刚石膜 , 黑色缺陷 , 孪晶 , 电子背散射衍射

一种提高MPCVD法制备金刚石膜均匀性的方法

涂昕 , 满卫东 , 游志恒 , 阳朔

硬质合金 doi:10.3969/j.issn.1003-7292.2014.02.004

采用自制的1 kW石英钟罩式微波等离子体化学气相沉积装置,以氢气和甲烷作为气源在镜面抛光的(100)面单晶硅片上沉积了金刚石薄膜.实验共制得两个样品,其中一个样品在制备的过程中加装了难熔的金属钽环,利用等离子体易吸附于金属钽环表面的特性,缩小了硅片中间与边缘等离子体密度差异,另外一个样品没有加装难熔的金属钽环.利用激光拉曼光谱仪和扫描电子显微镜(SEM)对制备的样品进行了表征,发现没有加装金属钽环的样品中间位置沉积的金刚石膜质量明显高于边缘位置沉积的金刚石膜,中间位置、离中间5mm位置、边缘位置沉积膜层的厚度差别很大;加装了金属钽环的样品中间位置与边缘位置沉积的金刚石膜质量差不多,中间位置、离中间5 mm位置、边缘位置沉积膜层的厚度差别不大,上述结果证明金属钽环的加入是一种提高MPCVD法制备金刚石膜均匀性的方法.

关键词: 微波等离子体化学气相沉积 , 金刚石膜 , 均匀性 , 方法

CVD金刚石膜产业化应用问题分析及展望

宋彦军 , 陶隆凤 , 王礼胜

硬质合金 doi:10.3969/j.issn.1003-7292.2013.08.009

CVD金刚石膜材料具有优异的力、热、声、光、电学等性质并由于尺寸可控从而弥补了天然金刚石在尺寸、杂质方面的应用限制,因而具有广阔的发展前景.结合当前金刚石膜应用发展中遇到的技术及经济问题,从金刚石膜产品质量的提高及生产成本的控制两方面讨论了CVD金刚石膜在今后大规模产业化应用中应注意的细节.在提高金刚石膜产品质量上,应努力缩短与国外厂家在CVD设备设计及制造方面的差距,提高金刚石膜材料的机械强度以及增强金刚石膜与衬底材料间的结合力;在控制金刚石膜产品价格上,可通过循环利用反应气体,改进反应腔结构,合理调配功率等手段降低生产成本以增强CVD金刚石膜的市场竞争力.今后应针对金刚石膜材料的光学、声学、化学、电学以及生物学等领域不断开发更广泛的新用途.

关键词: 金刚石膜 , 化学气相沉积 , 质量 , 成本

EACVD摆动衬底空间流场有限元模拟研究

王鸿翔 , 左敦稳 , 卢文壮 , 徐峰 , 陈拥军

人工晶体学报

根据EACVD系统的实际几何特点和工艺参数建立了该系统的三维流场有限元模型,研究了衬底温度及摆动周期、热丝参数、进气口参数对衬底表面流场均匀性的影响.结果表明:衬底低速摆动情况下摆动周期的变化对衬底表面流场的分布没有影响,衬底温度,热丝参数,进气口参数对衬底表面流场都有一定的影响,其中,热丝的排列方式以及进气口气体流量对衬底表面流场的影响最大.最后,采用一组优化的沉积参数进行金刚石膜衬底表面流场的仿真计算,结果表明:采用优化的沉积参数可以使衬底表面气体流速和流场的均匀性都得到很大提高,此研究结果为制备高质量金刚石膜提供理论依据.

关键词: EACVD , 金刚石膜 , 流场 , 有限元模拟

CVD自支撑金刚石薄膜中的宏观织构与微观孪晶

毛卫民 , 朱宏喜 , 陈冷 , 冯惠平 , 吕反修

无机材料学报

采用背散射电子取向成像、扫描电镜、X射线衍射等手段研究了CVD自支撑金刚石膜的宏观织构、微观组织及晶粒取向的演化过程. 薄膜制备时的气氛纯度较低, 这是引起本文金刚石膜中发现大量孪晶的一个重要原因. 杂质原子会降低金刚石的层错能, 从而降低孪晶界的形成障碍, 促进孪晶生成. 频繁的孪晶导致{100}织构转向{122}织构, 并弱化薄膜织构, 使性能趋向各向同性. {110}取向的晶粒孪晶后仍具有{110}取向, 因而在多重孪晶出现时仍可保持一定的稳定性.

关键词: 金刚石膜 , texture , microstructure , twins