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HFCVD法生长金刚石薄膜中的热丝技术

本工作研究了在热丝(HF)CVD法生长金刚石薄膜中的热丝技术,给出了一种通常  (本文共4页) 阅读全文>>

上海交通大学
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热丝化学气相法合成金刚石的温度场仿真及试验研究

CVD金刚石薄膜具有十分接近天然金刚石的硬度、高的弹性模量、极高的热导率、良好的自润滑性和化学稳定性等优异性能,从而使其在工模具领域具有广阔的应用前景。然而,形核不均匀和生长速率低仍是目前HFCVD生长大面积、高质量金刚石薄膜和金刚石单晶颗粒尚未完全解决的两个重要问题。大量的实验理论研究己经表明,HFCVD体系中大面积金刚石薄膜形核和生长的均匀、成功与否,主要取决于衬底表面大面积均匀温度场的建立。若衬底温度分布不均匀,温度值过高或过都会导致沉积得到的金刚石晶粒大小不均匀,表面凸凹不平,使得金刚石薄膜表面十分粗糙,影响了金刚石薄膜的许多应用,高粗糙度的薄膜表面会造成工模具摩擦磨损加剧,导致使用寿命明显减小,严重影响加工精度和表面质量,因而对热丝CVD衬底温度场的研究已经成为目前的一个研究热点。本文通过目前使用较多的有限元法,利用有限元软件分别对HFCVD法合成金刚石涂层刀片,合成金刚石单晶颗粒以及沉积金刚石涂层拉拔模具这三个过程中...  (本文共101页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
南京航空航天大学

纳米金刚石薄膜的制备机理及其机械性能研究

化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)金刚石膜是集优异的力学、电学、热学、声学和化学性能于一体的材料,在高科技领域有着广泛的应用前景。为了探索纳米晶对CVD金刚石薄膜机械性能的影响,本文对热丝CVD(Hot Filament CVD, HFCVD)法纳米金刚石薄膜的设备、工艺及机理等开展深入系统的研究,并对所制备的纳米金刚石薄膜的微结构和机械性能进行分析与评价,为CVD纳米金刚石薄膜的应用奠定基础。本文完成的主要工作和取得的成果如下:①系统分析了微米晶粒的金刚石薄膜存在的缺陷和面临的不足以及纳米金刚石薄膜的优势与应用前景,研究了纳米金刚石薄膜的表征技术、沉积工艺与机理研究的发展。②对双偏压HFCVD纳米金刚石薄膜制备系统开展了系统的研究,分析了HFCVD系统基本热交换过程,建立了气相和衬底温度场的三维有限元模型,综合分析了多种因素对衬底气相温度场的影响;设计了衬底多点无电刷测温装置和多试样连续...  (本文共153页) 本文目录 | 阅读全文>>

武汉工程大学
武汉工程大学

气相化学对热丝CVD金刚石薄膜影响的研究

采用热丝化学气相沉积法,分别使用甲烷、丙酮与氢气作为反应气源,研究了沉积气压、反应碳源、气体流速对金刚石薄膜沉积的影响,并采用发射光谱在线诊断了反应过程中的等离子体状态,分析了活性基团的变化情况与薄膜沉积的关系。在自制的约束空间沉积装置下,研究了不同气流速对约束空间内薄膜沉积的影响。在较低衬底温度660℃下研究了金刚石薄膜较低温度的制备。采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope)、拉曼光谱对结果进行了表征。研究表明:(1)在氢气、甲烷系统下,较低的沉积气压可以获得更高的活性基团浓度与能量,二次形核率高,呈现纳米尺寸晶粒,获得较高的沉积速率,但薄膜非金刚石相含量较高。随着气压增大,电子温度降低,薄膜生长速率减小,晶粒尺寸增大,由于活性氢原子与含碳基团浓度相对比逐渐增大,对非金刚石相选择性刻蚀效果提高,薄膜质量逐渐优化。(2)采用等体积分数的丙酮与甲烷分别作为沉积碳源时,丙酮系统沉积速率显著大于甲...  (本文共92页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安理工大学
西安理工大学

金刚石薄膜制备及其在改善电力电子器件热特性方面的研究

采用辅助偏压热丝CVD技术,制备择优生长的多晶金刚石薄膜,研究了金刚石薄膜的成核及生长机理,并将其应用于功率电子器件的热沉。将热丝CVD技术与PECVD技术相结合,在薄膜的成核和生长阶段分别给反应区再施加一个直流和射频电场,同时改进反应气体的进气方式,制成具有下列两大特点的金刚石薄膜生长系统:(1)反应功率由热丝和直流电场或热丝和射频电场共同提供,两者互相补充,可精确控制,大大提高了反应区的等离子体密度;(2)能精确控制反应气体的分布、流量及流速。为了在Si衬底上生长高质量的金刚石薄膜,对在镜面抛光Si表面上的成核进行了深入的实验研究,对衬底偏压(正、负)的增强成核作用给出了自己的解释。总结出了在硅衬底上金刚石成核的最佳工艺条件。本文还研究了金刚石薄膜的生长工艺问题。在大量实验基础上,总结出了金刚石薄膜稳定生长的工艺条件,即反应气体流量比CH_4/(H_2+CH_4)=2%,N_2/(CH_4+N_2)=15%,热丝温度1950...  (本文共144页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
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金刚石薄膜电极的电催化性能及应用

金刚石薄膜作为一种新型的电极材料有常规电极不可比拟的优势,具有高析氧电位、低背景电流、吸附惰性和高物理化学稳定的特点,因而成为电化学电极的优良之选,并且获得了在电合成、电化学催化、电分析方面的应用。本论文利用掺硼金刚石(BDD)薄膜电极较高过电势而能高效率产生强氧化性中间物种的优势,探讨了其在电催化降解有机物方面的应用,并成功将其应用于实际工业超高化学需氧量(COD)有机废水的处理。利用热丝(HFCVD)、微波等离子体(MPCVD)和直流等离子体喷射(DC plasma jet CVD)化学气相沉积方法制备不同特性的金刚石薄膜。除了在常规掺杂衬底Si上制备外,在相对高电导率的Ta、Ti、Nb等金属材料上亦沉积成功金刚石薄膜。在特定的工艺条件下,XRD、SEM和Raman测试表明沉积薄膜为良好的sp3键结构的多晶金刚石,非金刚石相成分较少。在成功制备金刚石薄膜的基础上探讨了沉积工艺条件如功率、气压和碳源量对成膜质量的影响。利用循环...  (本文共163页) 本文目录 | 阅读全文>>