本文關(guān)鍵詞：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)、不同氮氣流量分別對金剛石(111)面、(100)面生長的影響,實現(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化學(xué)氣相沉積法制備高取向(111)面、(100)面金剛石薄膜,實驗前一組(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,通過采用SEM、XRD分析不同甲烷體積分?jǐn)?shù)下(111)面和不同氮氣流量下(100)面的生長形貌、晶粒尺寸以及金剛石晶面特征峰強弱,同時還使用Raman測試兩組分別改變甲烷體積分?jǐn)?shù)、氮氣流量工藝下金剛石特征峰、石墨峰的變化趨勢。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,H等離子體對金剛石表面刻蝕嚴(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,(111)面生長非常均勻,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。后一組隨著氮氣流量的增加,金剛石(100)面的生長非常整齊平滑,在氮氣流量為5 cm~3/min時,(100)面比較粗糙,由于有含氮基團的加入,其生長速率加快,進一步升高氮氣流量到10 cm~3/min時,含氮基團的擇優(yōu)生長促進(100)面占據(jù)整個界面,同時削弱了其他晶面的生長。結(jié)論前一組甲烷體積分?jǐn)?shù)為4.5%時,(111)面占據(jù)整個生長面,生長非常均勻,同時XRD測試金剛石(111)面特征峰也達(dá)到最強。后一組氮氣流量為10 cm~3/min時,(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) 氮氣流量 高取向 金剛石薄膜 表面形貌
【基金】：國家自然科學(xué)基金項目(51402220) 武漢工程大學(xué)青年基金項目(Q201501)~~
【分類號】：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)定長久的工作;摩擦系數(shù)

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本文編號：639808