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热丝化学气相沉积金刚石膜的研究

金刚石具有优异的力学、热学、光学、电学和声学性能,引起了各界科学工作者的广泛关注。对金刚石的研究已成为材料、物理和化学界的研究热点。本研究工作在自行设计的功率分别为1kW和10kW级的两个热丝CVD系统中进行。首先,在小功率热丝CVD系统中引入第二根灯丝,构成了“双灯丝”的试验装置,并和衬底之间构造了不同的辅助方法,分别在直流放电和射频放电的情况下比较分析了增强沉积金刚石生长机制。结果表明,没有衬底偏压而仅在双灯丝间激发等离子体时能够显著增强金刚石的生长,据此提出了CVD金刚石的活性络和物生长模型。其次,本文还研究了在Si_3N_4陶瓷和硬质合金两种常用基底上金刚石薄膜的结合性能,压痕试验表明,前者的粘结性能远高于后者,而且它们的剥落方式不同。重点对硬质合金YG6表面分别经酸蚀和氢原子原位脱碳预处理后沉积金刚石进行了研究,压痕试验表明:脱碳预处理的硬质合金上金刚石薄膜的粘结性能比酸蚀预处理法时提高了近一倍,并详细探讨了它们不同粘  (本文共79页) 本文目录 | 阅读全文>>

青岛科技大学
青岛科技大学

热丝化学气相沉积金刚石膜及碳氮膜的研究

本文主要以乙醇为碳源,在热丝化学气相沉积设备中制备金刚石薄膜。围绕金刚石薄膜的形核与生长,研究了乙醇用量、基体温度、反应压强对金刚石薄膜的形核密度、沉积速率和表面形貌的影响。本文运用正交实验研究了在乙醇用量为3.0-5.1 cm~3(形核),16.9—29.5 cm~3(生长)、氢气流量为200 sccm、基体温度为710-860℃、沉积压强为2.0-5.0 KPa、沉积时间为0.25-6 h等一系列条件下金刚石薄膜的形核和生长。运用扫描电子显微镜和X-射线衍射谱仪对金刚石薄膜进行了分析。因为乙醇的分解温度要低于甲烷的分解温度,以乙醇为碳源所制备的金刚石薄膜的形核时间要比甲烷为碳源所需要的形核时间短。在氢气流量为200 sccm、基体温度810℃、反应压强4.0 KPa,无基体偏压的条件下,以乙醇为碳源时,形核15 min,其形核密度达到10~(12)cm~(-2);而以甲烷为碳源时,形核30 min,其形核密度仅达到10~8c...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>

《青岛科技大学学报(自然科学版)》2004年01期
青岛科技大学学报(自然科学版)

等离子体辅助热丝化学气相沉积金刚石膜

采用等离子辅助热丝化学气相沉积 (PAHFCVD)装置进行了金刚石薄膜的制备。并运用X射线衍射 (XRD)和扫描电子显微镜 (SEM)测试手段对...  (本文共3页) 阅读全文>>

华南理工大学
华南理工大学

低合金钢表面化学气相沉积金刚石膜的研究

金刚石具有最高的硬度、高热导率、低摩擦系数、良好的抗腐蚀性和耐磨性等优异的物理化学性能,应用前景非常广阔。低合金钢是应用最广泛的结构材料,在其表面沉积结合力良好的金刚石涂层,能显著提高基体表面的硬度,有望作为刀具来使用。但因CVD金刚石沉积后冷却过程中存在很大的热应力和相变应力,很难沉积出高结合力的金刚石膜。制备中间过渡缓冲层是目前解决上述问题的有效方法之一。本文采用磁控溅射技术制备多种金属复合过渡层,采用固体渗硼工艺制备渗硼层,并对过渡层进行形核预处理,然后在热丝化学气相沉积(HFCVD)系统中制备钢基金刚石膜。结果如下:采用磁控溅射技术沉积Cr/Mo、Cr/Ti、Cr/Cu三种过渡层,进行900℃保温4h的热处理后,截面能谱线扫描曲线结果显示基体与Cr层间形成Fe、Cr互扩散区,Fe在Cr层中含量逐渐降低,2μm铬层可以有效的阻挡基体中的铁向外扩散。但是钼的脆性较大,Cr/Mo过渡层界面结合力不好,相比而言Cr/Ti、Cr/...  (本文共94页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

热丝化学气相沉积制备超薄纳米金刚石膜研究

纳米金刚石膜(NDF)不但具有多晶金刚石膜优异的物理化学特性,而且由于它由纳米金刚石晶粒组成,因而容易生成表面光滑、均匀、连续的超薄膜,无须抛光处理即可用作机械和光学器件的保护膜、机械部件的抗摩擦磨损膜,用于制造纳米器件中的部件、性能优异的电化学电极和场发射器件等。因此,NDF的生长技术、生长机理及其应用是目前CVD金刚石膜研究中的热点之一。本研究工作发展了一种用热丝CVD(HFCVD)方法,在不加偏压和气源中无Ar等惰性气体的常规条件下,在较低温度(<600℃)和较低气压(~7 Torr)下低成本生长超薄NDF的技术。HFCVD法具有设备简单、容易大面积或同时生长多片金刚石膜样品的突出优点。利用此NDF制备技术,结合本课题组已经成熟的大面积HFCVD金刚石膜生长技术,有望使NDF在工业上得到应用。本研究工作中合成NDF的HFCVD技术包括下列五个步骤:①充分的衬底表面超声波预处理;②最佳的HFCVD成核条件下成核;③原子态氢(...  (本文共218页) 本文目录 | 阅读全文>>

沈阳建筑大学
沈阳建筑大学

多功能热丝化学气相沉积金刚石涂层制备设备的设计与实验研究

金刚石在力学、电学、热学、光学等方面具有许多优异的性能,使得其在很多方面都有着广泛的应用前景。由于天然金刚石含量稀少,难以广泛应用,使用化学气相沉积(Chemical Vapour Deposition,简称CVD)法制备的金刚石膜的硬度、热导率、弹性模量等物理性能接近或达到了天然金刚石的性能,从而很好地解决了天然金刚石含量稀少的问题。然而由于在金刚石涂层设备设计与制造技术等领域研究的缺乏,使得化学气相沉积技术在金刚石涂层制备中的优势无法完全发挥。本文以热丝化学气相沉积金刚石涂层设备的设计与制造为研究对象,对化学气相沉积设备的设计与气相沉积工艺进行了系统的研究。针对化学气相沉积工艺的过程特性,设计和制造了一套用于金刚石涂层的设计和制备试验的多功能的热丝化学气相沉积设备。其中:设备主要由水冷真空腔体、气路系统(配吹扫气路)、二维(平面)样品台(可水冷、可旋转)、三维(立体)样品台(用于内孔薄膜沉积)、刀具样品台、样品水冷系统、样品...  (本文共76页) 本文目录 | 阅读全文>>