调整金刚石层表面形貌来改善金刚石复合膜使用性能
发布时间：2021-10-07 17:59
因具有优异的特性,金刚石复合膜在新型高功率电子器件和精密机械加工等高科技领域正不断被开发和利用。遗憾的是,金刚石层表面形貌不适使得金刚石复合膜使用性能不佳,难以满足工况要求。为改善金刚石复合膜使用性能,本文首先考察了氩气体积比对金刚石层表面形貌的影响,其后利用化学气相沉积技术和磁控溅射技术制备不同金刚石层表面形貌的Diamond/ZnO及Ti/Diamond复合膜,探讨了金刚石层表面形貌对金刚石复合膜使用性能的影响。主要结论有:（1）考察氩气体积比对金刚石层表面形貌的影响。利用化学气相沉积技术在硅基体表面沉积金刚石层,考察了四种氩气体积比（20%、40%、60%、80%）下金刚石层的表面形貌。随氩气体积比增大,金刚石层表面形貌由粒状形貌转变为类团聚体形貌,晶粒尺寸从1.38μm减小至0.12μm,晶粒呈（111）择优取向,表面粗糙度先降低后升高。Ar/（Ar+H2）为60%时,金刚石粒径为0.35μm,金刚石层表面粗糙度最低,为35.2 nm。（2）调整金刚石层表面形貌改善Diamond/ZnO复合膜使用性能。利用射频磁控溅射技术在四种形貌的金刚石层表面上沉积氧化...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金刚石晶体结构示意图
论文撰写思路图
122实验部分2.1实验设备2.1.1热丝化学气相沉积系统选用热丝化学气相沉积设备（型号HF800，河北廊坊西伯尔钻石技术有限公司）制备金刚石薄膜。该设备主要包括气路系统、气体流量质量控制系统、热丝加热电源系统（直流）、温度监测系统（热电偶）、基体及真空腔体水冷系统等。本实验采用用直径0.4mm的热丝7根并联构成70×200mm2的有效加热面积。图2-1示出HFCVD设备的实物图；表2-1列出沉积系统的主要配置参数。图2-1HFCVD设备实物图表2-1沉积系统的主要配置参数。名称参数镀膜方式HFCVD（热丝化学气相沉积）真空室尺寸Ф800×680mm2抽气时间从大气压抽到5Pa≤10分钟（空炉）极限真空度5.0×10-4Pa工件架立式公上下活动结构给气系统三路质量流量控制器真空测量三合一真空计加热系统最高加热温度2000oC，二位式控温
【参考文献】：
期刊论文
[1]自组织分层金属掺杂类金刚石薄膜的研究进展[J]. 崔丽,孙丽丽,郭鹏,柯培玲,汪爱英. 表面技术. 2019(11)
[2]氩气对金刚石膜碳价键、粒径和表面形貌的影响[J]. 严尚飞,于翔,张静. 润滑与密封. 2019(08)
[3]微细硬质合金刀具沉积金刚石薄膜的形核研究[J]. 孔维星,巩春志,田修波. 真空与低温. 2019(03)
[4]金刚石涂层模在高碳钢拉丝中的应用研究[J]. 邱从怀,吴建峰,刘红芳. 现代冶金. 2018(04)
[5]高气压不同碳源浓度对纳米金刚石薄膜生长影响研究[J]. 白傲,汪建华,何硕,熊刚,周程,梁天. 真空与低温. 2018(02)
[6]LMPET/PET皮芯复合型纤维纺丝生产技术[J]. 张明成,张卉. 聚酯工业. 2018(01)
[7]氮掺铟锡锌薄膜晶体管的制备及其光电特性[J]. 李治玥,吕英波,赵继凤,宋淑梅,杨波波,辛艳青,王昆仑,杨田林. 发光学报. 2017(12)
[8]喷丝头模具异型孔的加工方案研究[J]. 徐文文. 机电工程技术. 2016(07)
[9]硼和氮掺杂金刚石单晶的合成与Raman光谱研究[J]. 胡美华,毕宁,龚春生. 人工晶体学报. 2016(06)
[10]惰性气体对HFCVD沉积金刚石气相基团的影响[J]. 范咏志,王传新,易成,代凯,马志斌,王升高,吴超. 强激光与粒子束. 2015(12)
博士论文
[1]纳米ZnO/金刚石复合结构的制备与性质的研究[D]. 于琦.吉林大学 2013
[2]ZnO纳米棒/金刚石复合结构的制备及电学性质研究[D]. 桑丹丹.吉林大学 2012
[3]ZnO/金刚石多层膜结构的高频SAW滤波器关键技术的研究[D]. 李翠平.天津大学 2012
[4]金刚石涂层工具制备及其应用研究[D]. 马玉平.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]ZnO/金刚石双层结构及场发射性质研究[D]. 贾钰欣.太原理工大学 2018
[2]金刚石涂层刀具的膜基结合力改善途径与性能研究[D]. 熊超.华南理工大学 2018
[3]微型异面针镀碳膜研究[D]. 蔡胜挺.中国地质大学(北京) 2017
[4]超深钻探井底动力机具磨损失效及复合金刚石薄膜改性[D]. 张志强.中国地质大学(北京) 2017
[5]使用单孔喷丝头通过NIPS结合气体生成制备中空纤维膜[D]. 张玉.天津工业大学 2017
[6]探索碳膜在不同工况环境中的摩擦学性能[D]. 艾杰.中国地质大学(北京) 2015
[7]应用于SAW器件的多层膜的生长及特性研究[D]. 康强.河北工业大学 2015
[8]热丝化学气相法合成金刚石的温度场仿真及试验研究[D]. 左伟.上海交通大学 2008
本文编号：3422514
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金刚石晶体结构示意图
论文撰写思路图
122实验部分2.1实验设备2.1.1热丝化学气相沉积系统选用热丝化学气相沉积设备（型号HF800，河北廊坊西伯尔钻石技术有限公司）制备金刚石薄膜。该设备主要包括气路系统、气体流量质量控制系统、热丝加热电源系统（直流）、温度监测系统（热电偶）、基体及真空腔体水冷系统等。本实验采用用直径0.4mm的热丝7根并联构成70×200mm2的有效加热面积。图2-1示出HFCVD设备的实物图；表2-1列出沉积系统的主要配置参数。图2-1HFCVD设备实物图表2-1沉积系统的主要配置参数。名称参数镀膜方式HFCVD（热丝化学气相沉积）真空室尺寸Ф800×680mm2抽气时间从大气压抽到5Pa≤10分钟（空炉）极限真空度5.0×10-4Pa工件架立式公上下活动结构给气系统三路质量流量控制器真空测量三合一真空计加热系统最高加热温度2000oC，二位式控温
【参考文献】：
期刊论文
[1]自组织分层金属掺杂类金刚石薄膜的研究进展[J]. 崔丽,孙丽丽,郭鹏,柯培玲,汪爱英. 表面技术. 2019(11)
[2]氩气对金刚石膜碳价键、粒径和表面形貌的影响[J]. 严尚飞,于翔,张静. 润滑与密封. 2019(08)
[3]微细硬质合金刀具沉积金刚石薄膜的形核研究[J]. 孔维星,巩春志,田修波. 真空与低温. 2019(03)
[4]金刚石涂层模在高碳钢拉丝中的应用研究[J]. 邱从怀,吴建峰,刘红芳. 现代冶金. 2018(04)
[5]高气压不同碳源浓度对纳米金刚石薄膜生长影响研究[J]. 白傲,汪建华,何硕,熊刚,周程,梁天. 真空与低温. 2018(02)
[6]LMPET/PET皮芯复合型纤维纺丝生产技术[J]. 张明成,张卉. 聚酯工业. 2018(01)
[7]氮掺铟锡锌薄膜晶体管的制备及其光电特性[J]. 李治玥,吕英波,赵继凤,宋淑梅,杨波波,辛艳青,王昆仑,杨田林. 发光学报. 2017(12)
[8]喷丝头模具异型孔的加工方案研究[J]. 徐文文. 机电工程技术. 2016(07)
[9]硼和氮掺杂金刚石单晶的合成与Raman光谱研究[J]. 胡美华,毕宁,龚春生. 人工晶体学报. 2016(06)
[10]惰性气体对HFCVD沉积金刚石气相基团的影响[J]. 范咏志,王传新,易成,代凯,马志斌,王升高,吴超. 强激光与粒子束. 2015(12)
博士论文
[1]纳米ZnO/金刚石复合结构的制备与性质的研究[D]. 于琦.吉林大学 2013
[2]ZnO纳米棒/金刚石复合结构的制备及电学性质研究[D]. 桑丹丹.吉林大学 2012
[3]ZnO/金刚石多层膜结构的高频SAW滤波器关键技术的研究[D]. 李翠平.天津大学 2012
[4]金刚石涂层工具制备及其应用研究[D]. 马玉平.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]ZnO/金刚石双层结构及场发射性质研究[D]. 贾钰欣.太原理工大学 2018
[2]金刚石涂层刀具的膜基结合力改善途径与性能研究[D]. 熊超.华南理工大学 2018
[3]微型异面针镀碳膜研究[D]. 蔡胜挺.中国地质大学(北京) 2017
[4]超深钻探井底动力机具磨损失效及复合金刚石薄膜改性[D]. 张志强.中国地质大学(北京) 2017
[5]使用单孔喷丝头通过NIPS结合气体生成制备中空纤维膜[D]. 张玉.天津工业大学 2017
[6]探索碳膜在不同工况环境中的摩擦学性能[D]. 艾杰.中国地质大学(北京) 2015
[7]应用于SAW器件的多层膜的生长及特性研究[D]. 康强.河北工业大学 2015
[8]热丝化学气相法合成金刚石的温度场仿真及试验研究[D]. 左伟.上海交通大学 2008
本文编号：3422514
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