金刚石薄膜的研究与制备情况
人造金刚石
人造金刚石的特性及应用
1）力学性能
高硬度
高热 传导率
高耐 磨性
高化学 稳定性低膨 胀率低摩 擦来自数+散热快
+
透光性
切削工具 宇航高速旋转的特殊轴承
军用导弹的整流罩材料
2）电学性能
宽带隙
高击 高电子 高空穴 高电子 小相对 穿电压 空穴密度 迁移率 饱和速度 介电常数
半导体电子材料
3）热学性能
金刚石是世界上所有物质中热导率最高的物质。用金刚 石作为传热或散热材料具有最好的性能。比如金刚石薄膜， 它可以在硅、锗等多种材料上沉积，制作为高导热高绝缘的 热沉膜层，可大幅度提高集成电路的功率。此外，在半导体 激光器件和高频震荡器件中，为了使器件本身产生的热量迅 速发散，也可以采用金刚石材料迅速发散热量。
人造金刚石的特性及其应用
姓 名：熊 梅 学 号：201302703081
研究背景 人造金刚石的主要制备方法 人造金刚石的特性及应用 人造金刚石的未来发展
研究背景
1954年Hall.H.T利用Belt式装置在石墨中添加陨流铁成功的制出了 第一颗人造金刚石。 1961年，Decali, Jamieson等人在30GPa的压力下首次成功利用 爆炸法合成了金刚石。 1962年，Bundy.F.P又在3000-4000K温度和12GPa压力条件下实 现了无催化剂存在时的石墨向金刚石的转变。 1966年 ，Hall.H.T等人研制成功Mega的大颗粒宝石级人造金刚石， 掀起了宝石级人造金刚石的热潮。 20世纪80年代以后，又进入了对人造金刚石薄膜研究的高潮。
反应气体在高温下被分解，生成碳氢自由基，烃类分子和原子氢，气体组 分在气流的导向下，在沉积基体表面发生气-固相反应，生成金刚石薄膜。
金刚石薄膜磁性研磨抛光研究
如图 Ｉ 断示 ． 在磁扳 Ｎ和 Ｓ之 间 形 成 丁一 个
磁场 ： 如果在 磁场 中填充 种 既 有 磁 性 又 有切 削
一
般可达 几微 米 影响 了金 刚石 薄膜 的 许多应 用 例如 ． 金 能 力 的磨料 ． 料将 沿着 磨 刚石 薄膜 涂 层 刀具 和模 具都 要求 有 较 高的 表 而光 洁度 ， 磁力 线紧密 地 、 有规 则地 因而 金刚石 的后 期加 工技 术 【 包括抛 光 平整 、 金属 化 等 ） 变得越 来越重 要 。 于金 刚石薄膜 的抛 光 而言 ， 对 由于其 硬
ｉ ｕｉ ｉ ｆ ｍ ． ｇ ｅｉ ａ ｒｓ ｅｐｌ ｈｎ ｃ ｅ ｍ ｔｏ ， ｎ 。 ｅｃ ｅ ｅ ｅ ｅｔ Ｄ ａ ｏ ｄｃ ａ ｄｄａ 】ｇ ｎ ｒ ｇ ｔ ｎｉ ｓ Ｍａｎ ｔ ｂ ａｉ ｏ ｓ ｉ ｉ ａ ｆ ｉ ｅ ｄ ａｄ【ｎ ｒａｈ ａｂｔ ｒ ｆ ｃ ｉｍ ｎ ｏｔ ｒ “ ｊ ｎ ｈ ｌ ｃ ｖ ｉ ｇｓ ａｌ ｈ ａ ｔ ｆ ｅ ｗ
ｄｉｓ ｏ ｈ ｏ ｐ ｒｗｉ ｓｎ ｇ ｅ ｃ ａ ｒｓ ｔ ｏｉｈ ｎ ｙ ｐｏ ｏ ｇ ｔｅ ｗ ｒ ｎ ｉ ｉｈｔｔ ｅ ｉ ｓ ｔ ａ ｒ ｄｔｏ ａ ｅ ｆｔ ｅ ｃ ｐ ｅ ｒ ｕ ｉ ｇ ｍａ ｎ ｔ ａ ｉｅ ｐ ｌ ｉ ｇ ｍａ ｒ ｌ ｎ ｈ ｏ ｋｉｇ ｌｆ ｅ ｇ ｏ ｔｎ ｔ ｅ ｉ ｂ ， ｓ ｅ ｍｅ ｈ ｎ ｔａ ｉ ｎ ｌ ｉ ｃ ｍｅ ｔｄ ａｒ ｉ ｅ ｉｓ ｃ ｎ ｅ ｎｅ ｃ ｂ ｄ ｄｅ ． ａ ｍｅ ｔ ｔ ｅ ｅ ｎｄ ｆ ｓ ｏｈｎ ｓ ｆ ｈ ｉｔ ｒ ｒ ｈ ｌ ｎ ｒ ｗｉｇ ｄ ｅ ｒｎ ｏ ｐ ｒ ｗ ｒ ｅ ｈ ｄ ｍａ ｏ ｍｏ ｔ ｅ ｓ ｏｔ ｅ ｎ ｅ ｏ ｎｅ ｆｄ ａ ｎ ｉ ｓ ｄｕｉ ｇ ｃ ｐ ｅ ｉ ｅ ｔ ｉ
类金刚石薄膜制备及其结构和抗凝血研究
第２ ５卷 第 ３期
２０ ０ ８年 ７月
深圳 大学 学 报 理 工 版
Ｊ ＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｓ Ｏ ＨＥＮ ＨＥ Ｚ Ｎ ＵＮＩ ＲＳＴ Ｓ Ｉ ＣＥ ＡＮＤ Ｅ ＶＥ ＩＹ Ｃ ＥＮ ＮＧＩ Ｅ ＮＧ ＮＥ ＲＩ
Ｖ０ ． ５ １ ２ Ｎｏ ．３
的 ｓ 键 成 分影 响其抗 凝血 性 能 ，ｓ 键 成分越 高 ，其抗 凝血 性 能越好 ． ｐ
关键词 ：类金刚石薄膜；脉冲激光沉积 ；生物材料 ；生物相容性 ；拉 曼光谱
中 图分类号 ：Ｔ ３ １ Ｂ４ ；Ｒ ３ ８ 文献标 识码 ：Ａ
类 金 刚 石 薄 膜 （ ｉ ｏ ｄ１ ｅ ｃｒｏ ｌ ｓ ｄ ｍ ｎ ．ｋ ａｂ ｎ ｆｍ ， ａ ｉ ｉ
度 、表面功函数和生物相容性均有重要影响＿ ．因 ３ Ｊ 此研究沉积条件对类金刚石薄膜结构和抗凝血性能
的影 响 ，对开 发新 型生 物材料 和提 高 材料 抗 凝 血性
能具 有重 要意 义．
椭 圆偏 振测 量是 利用 光 的偏 振 特 性 ，测 定光 与
样 品相互 作用 （ 包括 反射 、透 射或 散射 等 ） 后偏 振
进 行血 液 相容性评 估 ，实 验周 期 较 长 ．本 文采 用 生 物 材料抗 凝 血评 价通用 的血 小 板 黏 附实 验研 究 类 金
刚石薄膜 的抗 凝血 性 能．
１ 实 验
１ １ 样 品制 备 ．
沉积条件相互独立 ，易于控制等优点＿ ．作为生物 ２ Ｊ
材料 涂 层 ，类 金 刚石 薄 膜 ｓ Ｃ含 量 对其 表 面粗 糙 ｐ
谱 ，研 究脉 冲重 复频 率对 脉 冲激 光沉 积 类 金 刚石 薄 膜 键结 构及 光学性 质 的影 响 ．材料 的血 液 相容 性 涉
大面积纳米金刚石薄膜的制备及场发射性能
大面积纳米金刚石薄膜的制备及场发射性能周文龙;张铭;宋雪梅;严辉【摘要】以CH4和H2为反应气，采用微波等离子体增强化学气相沉积方法在直径为10 cm的硅原片上制备纳米金刚石薄膜。
用X射线衍射仪、拉曼光谱、扫描电镜和原子力显微镜对薄膜的组成结构及性能进行表征。
结果表明：薄膜的平均晶粒尺寸约为13.8 nm，厚度可达10.8μm，表面粗糙度约为11.8 nm；其拉曼光谱是典型的纳米金刚石薄膜的特征峰峰形，同时在高真空条件下对所制备的薄膜样品进行场发射性能测试。
%Nanocrystalline diamond (NCD) films were synthesized on the silicon substrate with diameter of 10 cm by microwave plasma enhanced chemical vapour deposition using CH4 and H2 as the reactant gas. The film composition and performance were characterized by X-ray diffractometry, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy and atomic force microscopy, respectively. The results show that, the average grain size of the film is about 13.8 nm, the maximum thickness can reach 10.8μm and the surface roughness is 11.8 nm. The Ram an spectrum is the typical characteristic peak shape of nanocrystalline diamond films, and the field emission properties were measured under high vacuum conditions.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】5页(P2844-2848)【关键词】纳米金刚石薄膜;拉曼图谱;表面粗糙度;场发射性能【作者】周文龙;张铭;宋雪梅;严辉【作者单位】北京工业大学材料科学与工程学院，北京 100124;北京工业大学材料科学与工程学院，北京 100124;北京工业大学材料科学与工程学院，北京100124;北京工业大学材料科学与工程学院，北京 100124【正文语种】中文【中图分类】TB43金刚石薄膜在微电子学、光学、微观结构的电子材料等方面有着很好的潜在应用价值，随着化学气相沉积技术的日益发展，采用各种不同的化学气相沉积方法沉积金刚石薄膜得到广泛的研究。
直流等离子体-热丝化学气相沉积金刚石薄膜的研究
（ｃｏｌｆＭａ ｒ ｌａｄＥ ｖｏｍ ｎ Ｓｉ ｃ，ＱｎｄｏＵ ｉｒｔ ｏ ｉ ｃ ｎ Ｓｈｏ ｔｉｓ ｎ ｎｉ ｎ ｅｔ ｃｎｅ ｉ ａ ｎ ｅ ｉ Ｓ ｅ ｅａｄ ｏ ｅ ａ ｒ ｅ ｇ ｖ ｓｙ ｆ ｃ ｎ
Ｔｃｎ ｌ ｙ Ｓ ａ ｄ ｎ ｉｇ ａ ６ ０ ２， ｈ ａ ｅｈ ｏ ｇ ， ｈ ｎ ｏｇ Ｑｎ ｄ ｏ２ ６ ４ Ｃ ｉ ） ｏ ｎ
Ａｂｔ ｃ Ａ ｎｗｈｔ ｌｍ ｎ ｈｍｉ ａｏ ｅｏｉｏ Ｈ Ｃ Ｄ）ｗｔ ｉ ￣ ｃｒ ｎ ｐａｍ ｈｍｂｒ ａ ｅｉｎｄ ｈｓ ｅ ｓ ａｔ ｅ ｏ ｆａ ｅｔ ｅ ｅ ｖｐｒ ｐｓ ｉ ｒ ｉ ｅ Ｍ ｄ ｔ ｎ（ Ｆ Ｖ ｉｌ ｒ ｕｒ ｔ ｌｓ ａｃａ ｅ ｓ ｓ ｅ．Ｔ ｉｎ ｗ ｄ ｅｌ ｅ Ｉ ｗ ｄ ｇ
ｏ ｓｒｅ ｈ ｔ ｉｍｏ ｄｎ ｃｅｔ ｎｔｇｔｅ ｔ ｉｍｏ ｄｆ ｍｇｄ ｐ ｓ ｉｎｒｔ ｎ ｒａｅ ｉ ｐ ｌ ａｉｎｏ ｒｐ ｒｂａ ｏｔｇ ，ａ ｂ ｅｖｄ ｔａ ａ ｎ ｕ ｌａｉ ｅｈ ｒ ｈｄａ ｎ ｌ ｅ ｏｉｏ ａｅｉｃｅ ｄｗ ｔ ａ ｐｉ ｔ ｆ ｏ ｅ ｉｓｖ ｌ ｅ ｓ ｄ ｏ ｏ ｗｉ ｉ ｔ ｓ ｈ ｃ ｏ ｐ ａ
也随机取 向变 为（ １ ） １１ 定向生长。
关键词 直流等离子体； 热丝化学气相沉积； 金刚石形核及生长
中图分类号 Ｔ １４ Ｑ ６ 文献标识码 Ａ
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｉｍ ｏ ｄ ｆｌ ｂ ｉｅ ｔｃ ｒ ｅ ｔｃ ｔ ｏ ｅ ｈ ｔ ｔ ｄ ｆｄ ａ ｎ ｍ ｙ ｄ ｒ ｃ ｕ ｒ ｎ ａ ｈ ｄ － ｏ ｉ ｉ ａ ｎ ｈ ｍｉａ ａ ｏ ｅ ｏ ｉ ｏ ｆｌｍ ｅ ｔｃ ｅ ｃ ｌｖ ｐ ｒ ｄ ｐ ｓ ｉ ｎ ｔ
纳米金刚石薄膜的制备和应用
要 的评 述 。
２ 纳米金 刚石薄膜 的制备技术
普通金刚石 薄膜 的沉 积 方法 有 很 多种 ， 括 微 波 等离 子 包
Ｃ Ｄ法 （ Ｐ Ｖ ）热丝 Ｃ Ｄ法 （ Ｆ Ｖ ）直 流电弧法等等 ， Ｖ ＭＣＤ 、 Ｖ Ｈ ＣＤ 、 这
些方法也 同样应 用于纳 米金 刚石 薄膜 的制备 。然 而与 常规金
国内外 的纳米金 刚石膜制 备的研究状况做 了详细介绍 ， 并对纳 米金 刚石 薄膜 的应 用进行 了讨论。 关键词 纳 米金 刚石 薄膜 ；Ｃ Ｄ； Ｖ 制备和应用
中图 分 类 号 Ｔ １４ Ｑ ６ 文献标识码 Ａ
Ｐｒ ｐ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ ａ ｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ａ ｏ ｒ ｓａ ｌ ｅ ｄ ａ ｏ ｄ ｆｌ ｅ ａ ａ ｉ ｎ ｐ ｌ ｔｏ ｆｎ ｎ ｃ ｙ ｔ ｌ ｎ ｉ ｍ ｎ ｍｓ ｏ ｃ ｉ ｉ
了许多研究成果。 ，
纳 米金刚石薄膜 的质量越高 。因此 ， 内外学 者往往通过采 国
用加负偏压 、 同预处 理方 法 以及 调整 沉积 工艺参 数 （ 不 气体成
分、 温度 、 ） 压力 等手段或是提高形核 密度或是 提高二次形 核率
或者多种方法联合使用来达到制备纳米金刚石薄膜 的 目的。
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｎ ｎ ｃ ｙ ｔｌ ｎ ｉｍｏ ｉ ｌ ；ＣＶ ｙ ｒｓ ａ ｏ ｒ ｓ ｌ ｅ ｄ ａ ｔ ｆ ｍｓ ａｉ ｄｉ Ｄ；ｐ ｅ ａ ａｉｎ ａ ｄ ａ ｐｉ ａｉｎ ｒｐ ｒ ｔ ｎ ｐ ｌ ｔ ｏ ｃ ｏ
１ 引言
国外对纳米金刚石 薄膜的研 究始 于 ９ Ｈ Ｄ年代 初期 ， 遍认 普 为是美 国阿贡实验室 的 Ｇｕｎ等人 开创 了纳 米金 刚石 的研究 ｒｅ 领域 。１９ ９４年 Ｇｕｎ领导的研究组采 用微波等 离子体 Ｃ Ｄ工 ｒｅ Ｖ 艺 ， 少量 Ｃ 将 曲引入 Ａ 等 离子体 气氛 中， ７ ０ Ｃ的硅衬 底上 ｒ 在 ５。 成功地获得了纳米金 刚石膜 ， 均晶 尺 寸仅 为 ５—１ｒ 平 ３ ｍ…。 ｉ
氟化类金刚石薄膜疏水性能研究的开题报告
氟化类金刚石薄膜疏水性能研究的开题报告
一、选题背景和意义
金刚石具有硬度高、耐磨性强、化学稳定等特点，在工业制造领域广泛应用，但其表面易受到水、油等液体的粘附，导致表面污染，降低其表面性能，限制其应用范围。
因此，研究金刚石表面疏水性能的提高具有重要意义。
目前，氟化类化合物具有良好的疏水性能和化学稳定性，已被广泛应用于致密薄膜的制备，因此，研究氟化类金刚石薄膜的疏水性能对于提高其表面性能具有重要意义。
二、研究内容和方法
1. 研究目标：探究氟化类金刚石薄膜的疏水性能及其影响因素；
2. 研究内容：
（1）制备金刚石薄膜；
（2）采用CVD技术制备氟化类金刚石薄膜；
（3）研究氟化类金刚石薄膜在水、油等液体中的接触角及表面张力；
（4）研究不同氟化类金刚石薄膜表面形貌与疏水性能之间的关系；
（5）探究氟化类金刚石薄膜的化学稳定性。
3. 研究方法：
（1）采用化学气相沉积（CVD）技术制备金刚石薄膜；
（2）利用射频辉光放电等方法在金刚石薄膜表面分别沉积氟气、氟化氢等氟化类物质；
（3）采用接触角仪、表面张力仪等测试设备测定氟化类金刚石薄膜表面的接触角和表面张力；
（4）扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）等表面分析仪器观察氟化类金刚石薄膜表面形貌；
（5）通过化学实验等方法探究氟化类金刚石薄膜的化学稳定性。
三、预期成果和意义
通过研究氟化类金刚石薄膜的疏水性能及其影响因素，可以深入了解其表面性能特点，为提高金刚石材料的应用性能提供理论基础和实验依据，并为制备具有优异性能的材料提供新思路和方法。
同时，该研究成果对于探索新型高性能涂料、生物医学材料等领域的开发具有重要意义。
金刚石薄膜异质外延的研究进展
２ 研 究历 史
自２ ０世纪 ８ ０年代 初 日本 无机 材料 研 究所 的科学 家 成 功 地 使 用 化 学气 相 沉 积 （ ＶＤ） 制 备 金 刚 石 Ｃ 法 薄膜 以后 ， 即在世 界 范 围形 成 金 刚 石 薄 膜 研 究 热 。其 中一 个 重 要 的研 究 方 向 就 是 金 刚 石 薄 膜 外 延 研 立
５５ ｅ 禁带 宽 度 ， ． Ｖ 是作 为 耐高 温 、 高频 、 功 率半 导体 器件 的理想 材 料 ， 大 因而 金 刚石 薄 膜 具有 诱 惑 力 的 应
用是 微 电 子学方 面的应 用 。 由于 晶界 的不 和影 响 ， 电子 领域 使 用 的均 为单 晶材 料 ， 单 晶 Ｓ 、 Ａｓ 。 微 如 ｉＧａ 等
然而， 目前 用化 学气 相 法沉 积 的薄膜 都 是 多 晶膜 ， 此 金 刚石 薄 膜 微 电子 学方 面更 广 泛 的应 用研 究 的前 因 提是 制 备 出单 晶膜 ， 质外 延技 术 是制 备单 晶 膜 的一种 有 效方 法 。许 多 学者 一 直致力 于 金 刚石 外 延 膜 的 异 研究 ， 于 １９ 并 ９２年在 Ｓ 上 成功 获 得 多晶 金刚 石 膜 的 异 质 外 延 生 长¨Ｉ 。经 过 近 １ 研 究 ， 金 刚 石 薄 ｉ ２ Ｊ ０年 在
Ｋｅ ｒ ｓ ｄａ ｏ ｄ ｔｉ ｉ ： ｅｅｏ ｐｔｘ ； ｙｗｏｄ ： ｉ ｎ ｈｎｆｍｓ ｈ ｔｒｅ ｉ ｙ ＣＶＤ ｍ ｌ ａ
１ 引 言
由于金 刚石 具 有 良好 的化学 稳 定性 、 电阻率 、 高 高热 导 率 、 低介 电 常数 、 的载 流 子 迁 移 率 以及 高 达 高
ＤＥＶＥＩ ＰＭ ＿ ＮＴ Ｆ Ｅ ｏ ＲＥＳ ＥＡＲＣＨ ＥＳ ｏＮ 壬１ Ｒｏ ＥＰＩ Ｈ 、Ｅ ＴＡ Ｙ Ｌ ｏＮ Ｄ ＬＭ Ｓ Ｄ ＦＩ