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  五.直流等离子体射流法 主要由真空系统(真空室、抽气系统)、进气系统、水冷样品台和等离子射流源构成。个中等离子射流源是该装备的关键。 其制备金刚石膜的过程以下:在杆状阴极和环状阳极之间施加直流电压,当气体经过时激发电弧,加热气体,高温收缩的气体从阳极嘴高速喷出,构成等离子射流。引弧的气体平日采取氩气,等构成等离子射流后,通入反应气体被离化,并抵达水冷样品台上的基片,在基片上形核、发展金刚石。 长处:等离子射流的温度高达上万摄氏度,其等离子体密度较其他方法高很多,其聚积速度在今朝已知方法中最高,最高可到达930μm/h。聚积速度快、质量好。 缺点:装备复杂、昂贵、进气量大年夜、功率大年夜、工艺控制较难、运转成本较高。 直流等离子射流CVD法制备金刚石膜表现图 1—阴极;2—阳极;3—磁铁;4—等离子射流;5—试样; 6—进气口;7—真空室;8—水冷样品台;9—真空系统 第三节 立方氮化硼薄膜的制备方法 CVD法:射频等离子CVD法、微波等离子CVD法、高温双等离子CVD法等 PVD法:空心阴极活性反应离子镀(HCD-ARE)法、离子化蒸镀法、IVD法等 罕见的立方氮化硼分化方法 一种化学气相聚积制备BN薄膜的试验系统,系统中有两个可疗养的进气阀,一个是NH3阀,另外一个是B10H14阀。 BN膜聚积条件如图 * 超硬资料薄膜技巧 第一节 金刚石薄膜的构成 C(碳源,CH4,CO等) C(金刚石) 高温高压 高温高压法天然金刚石 高温高压抑备金刚石肇端于1970年前苏联Deryagin,Spitsyn和Fedoseev等人的胜利试验,1980年前后,日本Setaka等人验证了在高压条件下非金刚石衬底上气相发展金刚石晶体是可行的。 道理: 反应气体在高温下被分化,生成碳氢自在基,烃类分子和原子氢,气体组分在气流的导向下,在聚积基底外表爆发气-固相反应,发展金刚石薄膜。 高温高压下化学相聚积(CVD)金刚石薄膜,是当今的一大年夜研究热门。 高温高压法天然金刚石 CVD金刚石膜作为切削刀具资料的有益条件是其无与伦比的硬度所招致的优良组合性质: 1. 好耐磨性和其尺寸动摇性。 2. 具有较小的摩擦系数。 3. 许可刀具接受的进攻性机械加工温度可达800℃。 4. 化学功用更动摇,抵御刀具切削液的腐化。 然则,今朝花费CVD金刚石膜,作为切削刀具应用尚处于试验阶段,有待进一步研究和开辟。 高温高压法天然金刚石 当今CVD聚积金刚石膜选用衬底多种多样,硅,不锈钢,钛基体,钛合金,铱,铬,铝,铜,钼,镍,铂等等多种衬底上聚积。 CVD金刚石涂层刀具 高温高压天然金刚石与高温高压天然金刚石比拟: 转化为金刚石的碳源分歧,高温高压时选用的是石墨等原料,而高温高压则是选用的甲烷,一氧化碳等碳源 高温高压下生成的金刚石是动摇相,而高温高压生成的金刚石长短动摇相 高温高压下分化的金刚石颗粒较大年夜,现在高温高低可分化尺寸较大年夜的单晶,然则高温高压下还没有完成,高温高压下分化的为多晶金刚石薄膜。 一.金刚石薄膜的构成机理 少量的甲基与基体外表和甲基之间相互感化,构成碳碳连接的共价键,进而在基体外表上构成金刚石晶核。在高能粒子的继续感化下,活性的甲基逐渐代替晶核中的氢,不时轮回下去构成金刚石薄膜。 气相发展金刚石平面表现图 在氢的感化下,石墨结构转化成金刚石结构 CH3—与石墨相互感化转化成金刚石 气相分化金刚石单晶体外形与分化条件的关系 1.金刚石膜的主要聚积方法和成膜发展概述 金刚石膜的聚积方法主要有两大年夜类,一是化学气相聚积;二是物理气相聚积。 化学气相聚积是制备金刚石膜的主要方法,而物理气相聚积则是制备非晶金刚石、类金刚石薄膜的主要方法。 本章主要评论辩论化学气相聚积金刚石膜的工艺。应用最多,开展最成熟的是:热丝化学气相法、微波化学气相法和直流等离子体射流化学气相法。 CVD装备图 2、金刚石薄膜发展阶段 第一阶段为金刚石的形核阶段,在这一阶段,含碳的气源在适宜的工艺参数下,在聚积基体上构成必然数量的孤立的金刚石晶核。 第二阶段为金刚石的发展阶段,在这一阶段里,金刚石晶核不时长大年夜,并连成一片,掩饰全部基体外表,再沿垂直标的目标发展,构成必然厚度的金刚石膜。 二.主要的聚积工艺参数对金刚石形核的影响 1、基体材质 基体分为天然金刚石、强碳化物构成元素非碳化物构成元素,对碳有较高消融度和高的分散系数的元素和化合物。 在天然金刚石基体上金刚石最易形核和发展。 在强碳化物构成元素基体上,平日首

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