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基于非平衡热力学耦合模型计算得到三元体系中生长金刚石的等温、等压及竖直截面相图.这些相图中的金刚石生长区的形状和大小随温度、压力及氧含量等条件的改变而变化.高温时,金刚石生长区变小直至消失;中等温度时生长区最大;低温时又变小.压力的升高促使金刚石生长区变大.氧的加入总是引起需要更多的碳并使金刚石生长区向温度降低的方向移动.

关键词: 金刚石薄膜 , 相图 , 化学气相淀积 , 生长条件

CVD金刚石涂层丝和涂层纤维

何贤昶 , 沈荷生 , 张志明 , 胡晓君 , 杨小倩 , 万永中

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2001.09.001

对近年来CVD金刚石涂层丝和涂层纤维以及金刚石涂层纤维复合材料的分类和发展状况做了较全面的介绍,并分析了它们的应用前景以及存在的问题.

关键词: 化学气相沉积 , 金刚石薄膜 , 涂层丝 , 涂层纤维

以CH4／H2体系为例，研究了气相生长金刚石和石墨的驱动力随温度和CH4的摩尔分数的变化情况若不考虑超平衡氢原子的作用，则石墨的生长驱动力总是大于金刚石的生长驱动力；如考虑超平衡氢原子的作用，则在一定的温度和CH4摩尔分数条件下，生长金刚石的驱动力将大于零且生长石墨的驱动力小于零。结果表明，此时气相中碳的化学势高于金刚石的化学势而低于石墨的化学势因此，气相中将只生长金刚石而不生长石墨，甚至出现金刚石生长的同时石墨被腐蚀的现象。

关键词: 金刚石 , vapor phase growth , chemical potential

C-H-N体系生长金刚石薄膜

万永中 , 张志明 , 沈荷生 , 何贤昶 , 张卫 , 王季陶

无机材料学报

通过热力学分析从理论计算上给出了C－H－N体系中低压生长金刚石的三元相图．该相图中存在金刚石生长区．不同温度和压强下金刚石生长区几乎都位于CH₄－N连线以下，并且随衬底温度的改变而有显著的变化．随着氮含量的增加，金刚石生长区向碳含量减少的方向移动．使用该相图对优化添加含氮气源生长金刚石的实验条件提供了理论依据．

关键词: 金刚石 , diamond , phase diagram , nitrogen

激活温度对C-H体系低压金刚石生长条件的影响

刘志杰 , 张卫 , 万永中 , 王季陶

无机材料学报

本文根据非平衡热力学耦合模型计算了不同激活温度下的金刚石生长相图，研究了不同激活温度下金刚石生长区的变化．激活温度升高，金刚石生长区变大，有利于生长金刚石．对干不同的衬底温度，随激活温度的升高，金刚石生长区的变化也有所不同．

关键词: 激活温度 , diamond , C-H system , phase diagram

碳—氢—氯体系金刚石薄膜生长条件预测

万永中 , 张剑云 , 刘志杰 , 张卫 , 王季陶

材料研究学报

首次计算了碳—氢—氯体系中生长金刚石薄膜的相图,研究了该体系中金刚石生长区随衬底温度及氯含量变化的趋势,与实验结果符合较好计算结果表明,C—H—Cl系相图中金刚石生长区被限制在两个小三角形(CH4—H—HCl和CCh—HCl—Cl)中变化.可能生长金刚石薄膜的碳氢纪组分被严格地限制在金刚石生长区内,并随生长温度和压力等条件而变化.当气相中氯含量与氢的含量相近时,金刚石生长区趋于消失金刚石生长区为实验提供了选择和优化碳氢级组分、生长温度及压力的理论依据.

关键词: 金刚石 , film , thermodynamics , halogen

含氮体系CVD低压金刚石薄膜淀积条件

刘志杰 , 张卫 , 张剑云 , 万永中 , 王季陶

无机材料学报

根据非平衡热力学耦合模型理论首次计算得到了碳氢氮体系的金刚石生长的非平衡定态相图与近几年在国际上发表的该体系实验结果相符合，可以为今后的实验研究提供定量化的理论依据．根据理论相图讨论了系统压力和体系中氮的添加对金刚石薄膜淀积条件的影响．

关键词: 金刚石 , null , null , null , null

大面积平整金刚石薄膜的制备

杨小倩 , 沈荷生 , 张志明 , 胡晓 , 万永中 , 何贤昶

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2001.03.004

用热丝CVD的方法在3英寸的硅衬底上生长均匀的金刚石薄膜，应用了在热丝上方加石墨电极，在形核阶段相对于热丝施加一直流负偏压的预处理方法，使金刚石的成核密度达到1010－ 1011/cm2。在3英寸镜面抛光的硅衬底上制备了平整的金刚石薄膜,生长的薄膜用SEM及喇曼光谱进行了测试。实验发现电极的位置是影响金刚石薄膜均匀性的重要因素。

关键词: 热丝CVD , 金刚石薄膜 , 成核

CVD金刚石薄膜在钨丝和碳纤维上的制备

何贤昶 , 沈荷生 , 张志明 , 胡晓君 , 杨小倩 , 万永中

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2001.03.005

用CVD方法在钨丝和碳纤维上沉积金刚石薄膜。约含有10000根纤维的纤维束经特殊处理后分离为单根。生长条件使碳纤维中心在CVD生长结束后仍保持固态。CVD金刚石在纤维上生长的平均激活能为93.15kJ/mol。SEM照片给出了纤维涂层在不同生长条件下的表面和中心的形貌。纤维内部的石墨碳和外部的金刚石层有很大的不同。钨丝的断裂强度和杨氏模量的测量表明，具有金刚石涂层的钨丝的断裂强度为0.567GPa，非常接近不具有金刚石涂层的钨丝的断裂强度。但具有金刚石涂层的钨丝的断裂应变为4.8％，比没有金刚石涂层的钨丝的断裂应变7％要小得多。这表明了金刚石涂层可以减少钨丝的断裂应力，提高其机械性能。

关键词: CVD金刚石 , 涂层 , 丝 , 纤维