HFCVD法制備金剛石薄膜

1、1HFCVD法制備金剛石薄膜胡衎 蘇峰 王智文 胡巍巍 王仲濤 張彧 周傲 鞠江偉內(nèi)容v金剛石薄膜簡(jiǎn)介vHFCVD法制備金剛石薄膜v結(jié)構(gòu)及性能分析v小結(jié)2簡(jiǎn)介v 金剛石薄膜的許多優(yōu)異性能是其它材料所無法比擬的，它具有天然金剛石般的硬度和彈性模量，極高的熱導(dǎo)率，非常好的化學(xué)穩(wěn)定性，以及優(yōu)越的光學(xué)特性，在很寬的光波范圍內(nèi)透明，并具有很高的折射率，另外它的禁帶寬度高，介電常數(shù)非常低。這些優(yōu)良的特性使它被廣泛用于工具涂層、半導(dǎo)體制造及光學(xué)窗口等領(lǐng)域。34金剛石薄膜的合成方法v碳的平衡相圖5各種化學(xué)氣相沉積方法的比較67HFCVD純度高成核密度高微晶取向一致晶粒尺寸均勻裝置簡(jiǎn)單成本低v優(yōu)點(diǎn)反應(yīng)過程8反應(yīng)

2、氣體過飽和的活性基團(tuán)熱、光子等離子表面 反應(yīng)H氣化或溶解金剛石石墨CH4/H2H,CH3,CH2,C2H29v實(shí)驗(yàn)裝置v襯底預(yù)處理： 劃痕 研磨結(jié)構(gòu)及性能分析10金剛石薄膜的SEM圖金剛石薄膜的AFM圖11金剛石薄膜的拉曼光譜金剛石薄膜的XRD圖譜12不同工藝參數(shù)下樣品的透射光譜( a) 碳源濃度( b) 反應(yīng)室壓強(qiáng)( c) 襯底溫度( d) 生長(zhǎng)時(shí)間沉積參數(shù)數(shù)值碳源濃度2%反應(yīng)室壓強(qiáng)/kPa2.4襯底溫度/750沉積時(shí)間/h113v工件材料： 石墨v切削速度：15500r/minv進(jìn)給量：2000mm/minv切削深度： 0.2mm 硬質(zhì)合金銑刀在加工過程中的后刀面磨損 金剛石薄膜涂層銑刀在

3、加工過程中的后刀面磨損小結(jié)v采用AFM、激光拉曼光譜儀和XRD對(duì)金剛石膜表面形貌、成分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，表明HFCVD法制備的薄膜金剛石成分含量高，晶粒清晰均勻。v采用傅立葉紅外光譜儀對(duì)金剛石膜紅外透射率進(jìn)行了測(cè)量,工藝參數(shù)為碳源濃度2% ，反應(yīng)室壓強(qiáng)2.4 kPa，襯底溫度750 ，生長(zhǎng)時(shí)間1h時(shí)樣品紅外透射率良好，在波數(shù)為28003500 cm-1時(shí)透射率超過60%；v在硬質(zhì)合金銑刀表面沉積一層金剛石薄膜能夠有效地增強(qiáng)其耐磨性。在加工石墨的試驗(yàn)中，經(jīng)過88米的銑削后，金剛石薄膜涂層刀具的后刀面磨損寬度仍不到30m，僅為未涂層硬質(zhì)合金銑刀的一半左右。14參考文獻(xiàn)v梁繼然，常明，潘鵬，熱絲CVD

4、法制備金剛石膜J,天津理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005,21(1):41-43;v任瑛，熱絲化學(xué)氣相沉積法制備納米金剛石薄膜D,大連：大連理工大學(xué)，2009，20-22；vSarangi S K，Chattopadhyay A，Chattopadhyay A K” Effect of pretreatment methods and chamber pressure on morphology，quality and adhesion of HFCVD diamond coating On cemented carbide inserts”J ,Applied Surface Science，2008，254/13：3721v許春，左敦穩(wěn)等，光學(xué)玻璃上HFCVD法沉積金剛石膜的實(shí)驗(yàn)研究J，硅酸鹽通報(bào)，2010，29(6):1280-1283；v沈彬，孫方宏等，CVD金剛石薄膜涂層整體式刀具的制備與應(yīng)用J，金剛石與磨料磨具工程，2011,2（1）：15；vJ. Liu, D. S. Grierson,” Preventing Nanoscale Wear of Atomic Force Microscopy Tips Through the Use of Monoli