吕反修
,
唐伟忠
,
刘敬明
,
宋建华
,
佟玉梅
,
于文秀
,
李国华
,
罗廷礼
,
张永贵
,
郭辉
,
孙振路
,
何其玉
材料研究学报
doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2001.01.007
介绍了一种新型的磁控/流体动力学控制的大口径长通道直流电弧等离子体炬,并据此设计建造了100千瓦级高功率DC Arc Plasma Jet CVD金刚石膜沉积系统.讨论了该系统采用的半封闭式气体循环系统的工作原理,以及在气体循环条件下制备大面积高光学质量金刚石自支撑膜的研究结果.
关键词:
直流
,
电弧等离子
,
体炬
,
气体循环
,
大面积
,
高光学质量
,
金刚石自支撑膜
吕反修
,
高旭辉
,
郭会斌
,
陈广超
,
李成明
,
唐伟忠
,
佟玉梅
,
余怀之
,
程宏范
,
杨海
人工晶体学报
doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2004.01.023
本文采用真空电子束蒸镀技术在多谱段ZnS衬底上沉积了适合金刚石膜沉积的致密陶瓷过渡层,并利用微波等离子体CVD金刚石膜低温沉积技术进行了金刚石膜沉积研究.发现在陶瓷过渡层上的金刚石形核极其困难,其原因可能是陶瓷涂层在沉积过程中龟裂导致ZnS蒸汽扩散逸出干扰金刚石形核所致.本文采用诱导形核技术在过渡层/ZnS试样表面观察到极高密度(1010/cm2)的金刚石形核,并对金刚石/过渡层/ZnS试样的红外透过特性进行了评价.
关键词:
硫化锌
,
金刚石膜涂层
,
陶瓷过渡层
,
诱导形核
,
微波等离子体CVD
周祖源
,
陈广超
,
戴风伟
,
兰昊
,
宋建华
,
李彬
,
佟玉梅
,
李成明
,
黑立富
,
唐伟忠
人工晶体学报
doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2006.03.010
运用光发射谱(OES)技术对大功率直流电弧等离子喷射CVD金刚石膜的气相沉积环境进行了原位诊断,研究了气相环境中主要含碳基团的浓度及分布与沉积参数的关系,发现了C2基元比其他基元对沉积参数更加敏感.利用光发射谱对C2基元发射强度的监测,实时调控沉积各参数,在大功率直流电弧等离子喷射CVD中实现了(111)晶面占优的金刚石膜的可控生长,I(111)/I(220)XRD衍射峰强度的比值达48.
关键词:
光发射谱
,
金刚石膜
,
直流电弧等离子喷射CVD
,
(111)占优晶面
陈良贤
,
李成明
,
陈飞
,
刘政
,
黑立富
,
宋建华
,
陈广超
,
唐伟忠
,
吕反修
材料热处理学报
研究了自支撑金刚石膜的生长取向特征、表面形貌和质量对断裂强度的影响.X射线衍射和断裂强度的结果表明,随着衍射强度比值I(111)/I(220)的增大,断裂强度呈下降趋势.堆积在晶粒间界处的二次形核生长的小晶粒,覆盖晶粒问界的缝隙,在柱状晶粒间形成类似的搭桥效应,增强柱状晶之间的相互作用能,提高柱状晶结构的抗破断能力,金刚石膜中出现的非金刚石相将降低金刚石厚膜的断裂强.
关键词:
金刚石自支撑膜
,
生长特征
,
断裂强度
周祖源
,
陈广超
,
周有良
,
吕反修
,
唐伟忠
,
李成明
,
宋建华
,
佟玉梅
人工晶体学报
doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2005.01.005
在100kW级DC Plasma Jet CVD设备上,采用Ar-H2-CH4混合气体,通过控制工艺参数,在Mo衬底上获得不同占优晶面和应力状态的膜体结构.研究表明:不同取向的晶面在膜体中的分布不同,但各晶面随沉积温度的变化规律是相似的,在900℃左右容易获得较大的(220)晶面占优的膜体结构;薄膜的内应力沿晶体生长方向逐渐减小,且随沉积温度或甲烷浓度的增大而增大;具有高取向度的膜体将获得较为平整的表面.
关键词:
自支撑CVD金刚石薄膜
,
晶面取向
,
内应力
,
表面粗糙度
陈广超
,
周祖源
,
周有良
,
杨胶溪
,
李成明
,
宋建华
,
佟玉梅
,
唐伟忠
,
吕反修
人工晶体学报
doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2004.04.046
在自支撑金刚石膜体中发现网状、河流状和环状三种裂纹形式,这几种裂纹形式依沉积温度不同而不同.首次采用了原子力显微镜分析了金刚石自支撑膜体裂纹断裂机制,发现了穿晶断裂和沿晶断裂两种机制,其中,在网状裂纹中,穿晶断裂机制占主要地位;环状裂纹中,沿晶断裂机制占主要地位,而河流状裂纹是两种机制的混合.对应X射线衍射结果,(111)晶面占优的膜体易于开启穿晶断裂机制,(220)晶面占优的膜体易于开启沿晶断裂机制.使用Raman 谱测试的膜体中的本征应力在几十到几百MPa之间,且在膜体中存在应力剖面分布.Raman谱的结果还显示低缺陷的膜体组织有利于阻挡裂纹扩展.通过建立简单力学分析模型,推测了膜体组织对断裂强度的作用.根据实验结果和力学模型,制备了最厚2mm、最大直径120mm的无裂纹自支撑金刚石膜.
关键词:
金刚石膜
,
无裂纹
,
晶体结构
,
直流等离子体喷射
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
于盛旺
,
李晓静
,
张思凯
,
范朋伟
,
黑鸿君
,
唐伟忠
,
吕反修
功能材料
使用自行研制的新型MPCVD装置,以H2-CH4为气源,在输入功率为5kW,沉积压力分别为13.33、26.66kPa和不同的甲烷浓度下制备了金刚石膜。利用等离子体发射光谱法对等离子体中的H原子和含碳的活性基团浓度进行了分析。用扫描电镜、激光拉曼谱对金刚石膜的表面和断口形貌、金刚石膜的品质等进行了表征。实验结果表明,使用新型MPCVD装置能够在较高的功率密度下进行金刚石膜的沉积;提高功率密度能使等离子体中H原子和含碳活性基团的浓度明显增加,这将提高金刚石膜的沉积速度,并保证金刚石膜具有较高的质量。
关键词:
新型MPCVD装置
,
金刚石膜
,
功率密度
,
生长速率
陈广超
,
李成明
,
张恒大
,
杨胶溪
,
佟玉梅
,
唐伟忠
,
吕反修
人工晶体学报
doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2003.05.023
为了解决用直流等离子体喷射法制备金刚石膜在脱膜过程中膜体开裂的问题,本文对3组脱膜开裂的金刚石膜组织结构进行了分析,发现由热应力作用产生的裂纹形貌随沉积温度的不同而呈现网状、河流状和环状,裂纹尖端的膜体具有最小的Raman 谱峰半高宽值.在所研究的温度范围内,膜体断口都是穿晶断裂和沿晶断裂的混合断口,而且断口面中的占优晶面都是{111}晶面.X射线和Raman谱结果还表明沉积温度愈高,膜体中的残余应力愈大.
关键词:
金刚石膜
,
裂纹
,
组织
,
晶面
,
直流等离子体喷射
杨胶溪
,
张恒大
,
李成明
,
陈广超
,
吕反修
,
唐伟忠
,
佟玉梅
人工晶体学报
doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2003.04.021
利用直流等离子体喷射化学气相沉积法制备掺氮的金刚石厚膜.本文研究了在甲烷/氩气/氢气中加入氮气对金刚石膜生长、形貌和质量的影响.反应气体的比例由质量流量计控制,在固定氢气(5000sccm)、氩气(3000sccm)、甲烷(100sccm)流量的情况下改变氮气的流量,即反应气体中氮原子和碳原子的变化比例(N/ C比)范围是从0.06到0.68.同时金刚石膜在固定的腔体压力(4kPa)和衬底温度(800℃)下生长.金刚石膜用扫描电镜(SEM)、拉曼谱和X射线衍射表征.结果表明,氮气在反应气体中的大量加入对直流等离子体喷射制备金刚石膜的形貌、生长速率、晶体取向、成核密度等有非常显著的影响.
关键词:
金刚石膜
,
氮气
,
形貌
,
晶体取向
,
成核密度
