高取向金剛石薄膜的制備
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【摘要】:目的研究不同甲烷體積分?jǐn)?shù)、不同氮?dú)饬髁糠謩e對(duì)金剛石(111)面、(100)面生長(zhǎng)的影響,實(shí)現(xiàn)在最佳工藝下制備高取向金剛石薄膜。方法采用微波等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法制備高取向(111)面、(100)面金剛石薄膜,實(shí)驗(yàn)前一組(1~#—3~#)以CH_4/H_2為氣源,后一組(4~#—5~#)以CH_4/H_2/N_2為氣源,通過(guò)采用SEM、XRD分析不同甲烷體積分?jǐn)?shù)下(111)面和不同氮?dú)饬髁肯?100)面的生長(zhǎng)形貌、晶粒尺寸以及金剛石晶面特征峰強(qiáng)弱,同時(shí)還使用Raman測(cè)試兩組分別改變甲烷體積分?jǐn)?shù)、氮?dú)饬髁抗に囅陆饎偸卣鞣、石墨峰的變化趨?shì)。結(jié)果前一組隨著甲烷體積分?jǐn)?shù)的增加,金剛石(111)面逐漸清晰可見,低甲烷體積分?jǐn)?shù)為2%時(shí),H等離子體對(duì)金剛石表面刻蝕嚴(yán)重,形成少量表面粗糙的(111)面,當(dāng)甲烷體積分?jǐn)?shù)升到4.5%時(shí),(111)面生長(zhǎng)非常均勻,金剛石質(zhì)量較高,繼續(xù)提高甲烷體積分?jǐn)?shù),薄膜中非金剛石的含量增加,金剛石質(zhì)量下降。后一組隨著氮?dú)饬髁康脑黾?金剛石(100)面的生長(zhǎng)非常整齊平滑,在氮?dú)饬髁繛? cm~3/min時(shí),(100)面比較粗糙,由于有含氮基團(tuán)的加入,其生長(zhǎng)速率加快,進(jìn)一步升高氮?dú)饬髁康?0 cm~3/min時(shí),含氮基團(tuán)的擇優(yōu)生長(zhǎng)促進(jìn)(100)面占據(jù)整個(gè)界面,同時(shí)削弱了其他晶面的生長(zhǎng)。結(jié)論前一組甲烷體積分?jǐn)?shù)為4.5%時(shí),(111)面占據(jù)整個(gè)生長(zhǎng)面,生長(zhǎng)非常均勻,同時(shí)XRD測(cè)試金剛石(111)面特征峰也達(dá)到最強(qiáng)。后一組氮?dú)饬髁繛?0 cm~3/min時(shí),(100)面表面光潔度和平整度達(dá)到最佳。
【作者單位】: 武漢工程大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院;
【關(guān)鍵詞】: MPECVD 甲烷體積分?jǐn)?shù) 氮?dú)饬髁?/strong> 高取向 金剛石薄膜 表面形貌
【基金】:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51402220) 武漢工程大學(xué)青年基金項(xiàng)目(Q201501)~~
【分類號(hào)】:TQ163;TB383.2
【正文快照】: Received:2016-03-23;Revised:2016-08-06Fund:National Natural Foundation of China(51402220);Wuhan Institute of Technology Youth Fund Project(Q201501)金剛石具有許多優(yōu)異性能,如高硬度(50~100GPa),可應(yīng)用于切削工具[1],保證刀具在高溫條件下穩(wěn)定長(zhǎng)久的工作;摩擦系數(shù)
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,本文編號(hào):639808
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