CVD金刚石大单晶外延生长及高技术应用前景_吕反修
文献综述常见错误 1.正文的参考文献标注不对 ------------------ 例如，下面的错误标法： 经钝化后的刀具能有效提高刃口强度、提高刀具寿命和切削过程的稳定性。[1-2]大家知道刀具是机床的“牙齿”。 正确标法： …程的稳定性[1-2]。大家知道刀具是机床的“牙齿”….. --------------------------- 例如，下面的错误标法： 使其锋值减少或消除，达到圆滑平整，既锋利坚固又耐用的目的。[3] 正确标法： 使其锋值减少或消除，达到圆滑平整，既锋利坚固又耐用的目的[3]。 ------------------------- 例如：下面的错误标法： 1.1 金刚石膜的切削性能[20] （文献不要标注在各类标题上。） 金刚石膜涂层刀具为在硬质合金（Y G6）基体上通过非平衡磁控溅射镀制的一层约 12μm厚的金刚石薄膜，金刚石尺寸晶粒≥3μm。 正确标法： 1.1 金刚石膜的切削性能 金刚石膜涂层刀具为在硬质合金（Y G6）基体上通过非平衡磁控溅射镀制的一层约 12μm厚的金刚石薄膜，金刚石尺寸晶粒≥3μm[20]。 2.多数同学的参考文献书写不正确。 主要问题是参考文献的格式不对，不够规范。请严格按照我给出的模板修改。因为学校的检查主要针对格式是否符合要求。论文格式是否规范，也是各位同学的毕设论文得分的关键！ --------------------------- 例如，下面的错误标法： [3]祁瑞广. 发动机用刀具钝化机的研发与应用[A]. 工具技术,2008,2:15~16,3:25~26 （文献来源写错了）
正确写法： [3] 祁瑞广. 发动机用刀具钝化机的研发与应用[D]. 吉林大学学位论文，2008 -------------- 例如，下面的错误标法： [3] 杨振祥. 硬质合金可转位刀片刃口钝化方法及刃口圆弧半径的测量[J].工具技术，1990年第24卷第10期（按标准格式写文献，补全页码，英文标点后面加空格）正确写法： [3] 杨振祥. 硬质合金可转位刀片刃口钝化方法及刃口圆弧半径的测量[J]. 工具技术，1990，24（10）：2-7 -------------------------------- 例如，下面的错误标法： [6] 桂育鹏，于启勋. 刀具刃口钝化技术的探讨[J]. 北京市技术交流中心，1970-01-01（刊名不对，作者单位不是刊名。刊名是这篇文章的期刊名称，补全页码） 正确写法： [6] 桂育鹏，于启勋. 刀具刃口钝化技术的探讨[J]. 机械工人：冷加工，2004（6）：43-44 ---------------------------------- 例如，下面的错误标法： [3] 杨振祥. 硬质合金可转位刀片刃口钝化方法及刃口圆弧半径的测量[J]. 工具技术，1990，24（10）：2 正确写法： [3] 杨振祥. 硬质合金可转位刀片刃口钝化方法及刃口圆弧半径的测量[J]. 工具技术，1990，24（10）：2-7 ------------------------------------------ Fang N, Wu Q. The effects of chamfered and honed tool edge geometry in machining of three aluminum alloys [J]. College of Engineering, Utah State University（刊名不对，作者单位不是刊名）, 2005, 45:1178-1187 正确写法： Fang N, Wu Q. The effects of chamfered and honed tool edge geometry in machining of three aluminum alloys [J]. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2005, 45:1178-1187 3.存在错别字和不通顺的语句。 特别是某些段落是copy现有文章的，copy时存在很多错字和没有识别的文字。要求各位
金属1001 覃文远3080702014 单晶硅制备方法 我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用，晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。 单晶硅，英文，Monocrystallinesilicon。是硅的单晶体。具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导材料。纯度要求达到99.9999%，甚至达到99.9999999%以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。 用途：单晶硅具有金刚石晶格，晶体硬而脆，具有金属光泽，能导电，但导电率不及金属，且随着温度升高而增加，具有半导体性质。单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺入微量的第ЩA族元素，形成P型半导体，掺入微量的第VA族元素，形成N型，N型和P型半导体结合在一起，就可做成太阳能电池，将辐射能转变为电能。 单晶硅是制造半导体硅器件的原料，用于制大功率整流器、大功率晶体管、二极管、开关器件等。在开发能源方面是一种很有前途的材料。 单晶硅按晶体生长方法的不同，分为直拉法（CZ）、区熔法（FZ）和外延法。直拉法、区熔法生长单晶硅棒材，外延法生长单晶硅薄膜。直拉法生长的单晶硅主要用于半导体集成电路、二极管、外延片衬底、太阳能电池。 直拉法 直拉法又称乔赫拉尔基斯法（Caochralski）法，简称CZ法。它是生长半导体单晶硅的主要方法。该法是在直拉单晶氯内，向盛有熔硅坩锅中，引入籽晶作为非均匀晶核，然后控制热场，将籽晶旋转并缓慢向上提拉，单晶便在籽晶下按照籽晶的方向长大。拉出的液体固化为单晶，调节加热功率就可以得到所需的单晶棒的直径。其优点是晶体被拉出液面不与器壁接触，不受容器限制，因此晶体中应力小，同时又能防止器壁沾污或接触所可能引起的杂乱晶核而形成多晶。直拉法是以定向的籽晶为生长晶核，因而可以得到有一定晶向生长的单晶。 直拉法制成的单晶完整性好，直径和长度都可以很大，生长速率也高。所用坩埚必须由不污染熔体的材料制成。因此，一些化学性活泼或熔点极高的材料，由于没有合适的坩埚，而不能用此法制备单晶体，而要改用区熔法晶体生长或其
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 金刚石(Diamond) C【化学组成】成分中可含有N、B、Si、Al、Na、Ba、Fe、Cr、Ti、Ca、Mg、Mn 等元素。其中N、B 最为重要，是目前金刚石分类的基本依据。首先 根据是否含N 分为两类：一是含N 者为Ⅰ型，Ⅰ型又据N 的存在形式进一步 分为Ⅰa 型和Ⅰb 型。Ⅰa 型中N 含量大于0.1%，以细小片状的形式存在，增强了金刚石的硬度、导热性、导电性。天然金刚石中98%为Ⅰa 型。Ⅰb 型中 N 含量很小，N 以单个原子置换金刚石中的C，Ⅰb 型绝大多数见于人造金刚 石中，而仅占天然金刚石的1%左右。二是不含N 或含量极微(＜0.001%)，又根据是否含B 进一步分为Ⅱa 型和Ⅱb 型。Ⅱa 型一般不含B。天然的金刚石中Ⅱa 型含量很小。具良好的导热性是Ⅱa金刚石的特性。Ⅱb 型含B 杂质元素，往往呈天蓝色，具半导体性能，Ⅱb 型金刚石在自然界中也罕见。此外， 还可出现混合型金刚石，即同一颗粒金刚石内，氮的分布不均匀，既有Ⅰ型区，又有Ⅱ型区；或既有Ⅰa 型区，又有Ⅰb 型区。 【晶体结构】等轴晶系；；a0=0.356nm;Z=8。 在金刚石的晶体结构(图Z-5)中C 分布于立方晶胞的8 个角顶和6 个面中心, 在将晶胞平均分为8 个小立方体时，其中的4 个相间的小立方体中心分布有 C(图Z-5(a))。金刚石结构中的C 以共价键与周围的另外4 个C 相连,键角 109°28′16″，形成四面体配位(图Z-5(b))。金刚石具有紧密的结构，原子间以强共价键相连，这些特征造成了它具有高硬度、高熔点、不导电的特性。由于结构在{111}方向上原子的面网密度大，其间距也大，故产生{111}中等解理。 图Z-5 金刚石的晶体结构 (引自潘兆橹等，1993)
金刚石的成因研究 一、金刚石的基本特征 1．化学成分 除碳外，还经常含硅、铝、钙、镁、锰、铬、铁、氮和硼等杂质元素。除氮和硼外，其它杂质元素多以包裹体的形式存在，如磁铁矿、镁铝榴石、铬透辉石、绿泥石、黑云母、橄榄石以及石墨等。宝石级金刚石含杂质很少，研究证明主要杂质元素是氮和硼，并因此可划分出不同的类型，含氮者称Ⅰ型，其中若氮聚集成片晶，为Ⅰa型，若氮少且成分散状，则为Ⅰb型；不含氮者为Ⅱ型，其中含硼者为Ⅱb型，不含硼者为Ⅱa型。 2．物理性质[1] 金刚石纯净的为无色透明，常见的有含石墨包体的呈黑色，含铬的呈天蓝色，含铝或氮的呈黄色，此外还有较常见的褐色、烟灰色及少到罕见的乳白色、浅绿色、玫瑰色、红色、紫色、蓝色等金刚石。 金刚石的硬度是物质中最坚硬的，它的硬度是矿物硬度中最高的，为10（莫斯硬度）。严格的测量矿物硬度的大小是用绝对硬度—显微硬度计，金刚石的显微硬度为8000-10000kg/mm2，是刚玉的3-4倍，是石英的8倍。 金刚石的比重为3.47~3.56，抗磨性好，熔点高，约为4000℃，化学性质稳定，绝缘性好，耐酸、耐碱。具发光性，日光曝晒后或强光照射后，夜间在暗室中发出淡青蓝色磷光，在紫外线照射下发绿色、天蓝色或紫色萤光或不发光，不同地区的金刚石所发光色不同。并且钻石的热导率是所有矿物中最高的。 3．晶体特征 金刚石的晶体结构具立方面心晶胞。碳原子除位于立方体晶胞的角顶及面中心外，把此立方体晶胞划分成八个小立方体，则在相间排列的小立方体中心还存在着碳原子。 图表 1 金刚石的晶体结构 每一碳原子周围有四个碳原子围绕，形成四面体配位，整个构造可视为以角顶连接的四面体组合图一。碳原子间以共价键连结，致使金刚石具有高硬度、高熔点、不导电、化学性质稳定以及很强的抗酸性和抗碱性等特征。 金刚石晶体为立方晶系其结晶习性最常见是八面体，此外，还有立方体、菱形十二面体以及变立方体等。也有呈磨圆的或呈扁平的，双晶常见。
第39卷第2期 人 工 晶 体 学 报 Vol .39 No .2 2010年4月 JOURNAL OF SY NT HETI C CRYST ALS Ap ril,2010 优质立方六面体金刚石大单晶的生长研究 陈 奎1,臧传义1,陈立学2,陈孝洲1,吴 杰1,王 杰1 (1.河南理工大学材料科学与工程学院,焦作454000;2.吉林大学超硬材料国家重点实验室,长春130012) 摘要:高温高压静压触媒法合成的金刚石单晶,往往呈现六八面体形貌,因为立方六面体单晶{100}面的生长区间相对较小。本研究利用高温高压温度梯度法,自制Fe 2N i 合金触媒,通过对合成组装和工艺进行合理调整后,控制晶体在相对低温适合{100}面生长区域内生长,得到的晶体均呈现完整立方六面体形貌;同时为抑制包裹体和其他杂质的进入,人为的提高晶体的径向平铺生长速度,抑制其轴向生长速度。以在33h 内合成的优质立方六面体晶体为例,晶体最大方向尺寸达到7.3mm,重1.2克拉,其径向生长速度达到0.22mm /h,轴向生长速度仅为0.08mm /h,增重速度为7.3mg/h 。 关键词:高温高压温差法;立方六面体;径向生长速度;轴向生长速度 中图分类号:O78 文献标识码:A 文章编号:10002985X (2010)022******* 收稿日期:2009210226;修订日期:2010201206 基金项目:河南省教育厅自然科学基金(No .2009A430014);吉林大学超硬材料国家重点实验室开放课题(No .200801) 作者简介:陈 奎(19822),男,河南省人,硕士研究生。E 2mail:chenkui_@https://www.360docs.net/doc/ea18289143.html, 通讯作者:臧传义,副教授。E 2mail:dndzcy@hpu .edu .cn Growth of H i gh 2qua lity Large Cub i c Gem D i a m ond Crysta ls CHEN Kui 1,ZAN G Chuan 2yi 1,CHEN L i 2xue 2,CHEN X iao 2zhou 1,WU J ie 1,WAN G J ie 1 (1.School ofMaterial Science and Engineering,Henan Polytechnic University,J iaozuo 454000,China; 2.State Key Laborat ory for Superhard Materials,J ilin University,Changchun 130012,China ) (R eceived 26O ctober 2009,accepted 6January 2010)Abstract:Under high p ressure and high te mperature (HPHT ),the dia mond crystals often show hexoctahedral shape because of the gr owing regi on of the cubic {100}surface of a single crystal is very narr ow.The dia mond crystals were contr olled t o gr ow at a relatively l o w te mperature,which is suitable f or gr owth of {100}surface by te mperature gradient method (TG M )under HPHT,with self 2made Fe 2N i all oy s olvent assisted,thr ough adjusting the p r ocess of asse mbling and synthesis app r op riately .A ll the crystals were synthesized t o show comp lete mor phol ogy of cubic hexahedr on .A t the sa me ti m e,the radial crystal gr owth rate and inhibited its axial gr owth rate were i m p r oved t o inhibit inclusi ons and other i m purities int o the crystal .W ithin 33h,high 2quality hexahedral cubic crystals can be synthesized .The size of the l ongest di m ensi on is 7.3mm and the weight is 1.2carat .Its radial gr owth rate achieves 0.22mm /h,axial gr owth rate is only 0.08mm /h,and the weight gr owth rate could increased t o 7.3mg/h .Key words:TG M HPHT;cubic hexahedr on;radial gr owth rate;axial gr owth rate 1 引 言 金刚石不仅是自然界中具有硬度最高、热导率最好等诸多卓越性能的极限性功能材料,又是全世界人们
合成金刚石文献综述 1 前言 金刚石，俗称钻石，在工业和宝石领域都起着重要的作用，在工业领域主要是作为超硬材料在采掘机械的钻头、切割机的刀具、磨具等，宝石用途主要是作为主镶宝石和陪镶宝石。随着天然金刚石的日渐稀少，人工合成金刚石成为世界各国晶体学研究的重要对象。 在目前的资料中，金刚石具有最大的原子密度（176atoms/nm3），最大可能的单位原子共价键数目，极强的原子键能（7.6eV），这些为金刚石的特殊性质提供了基础。金刚石是等轴晶系，立方晶胞，它的晶胞特点使得金刚石成为一种极限功能材料：最高硬度（10400kg/mm2），最高热导率（常温下20W/cm.K），最高传声速度（18.2km/s），最宽透光波段，抗强酸强碱腐蚀，抗辐射，击穿电压高，介电常数小，载流子迁移率大，绝大部分金刚石既是电的绝缘体，又是热的良导体，而掺杂后又可成为卓越的P型或N 型半导体。金刚石在常温下抗所有酸、碱的腐蚀，即便是在高温下也抗所有酸的腐蚀。在现代社会中，金刚石被广泛的应用到工业、科技、国防、医疗卫生等很多领域当中[1]。 2 正文 2.1金刚石的合成理论 金刚石的化学组分为碳，它和石墨同为碳的同质异象体，因此，合成金刚石的原理就是借助于金刚石组分为纯碳的特点，设法将石墨在一定条件下转化为金刚石。 目前人工合成金刚石的主要理论有三种，分别为：溶剂论、催溶论和固相转化论[3]。其中，溶剂论认为，在金刚石热力学稳定的高温高压条件下，在有触媒（比如金属）存在时，非金刚石型碳（比如石墨）溶解于熔融的金属中而形成一般意义上的化学溶液。当相对于金刚石的溶解度达到过饱和时，金刚石就会从溶液中成核晶出。无触媒存在时，则认为是在更高的压力和温度下，石墨熔化解体，温度降低时熔体冷凝而得到金刚石。总之，无论什么条件下。金刚石形成的前提是石墨的解体。有触媒存在时金刚石形成的
单晶材料的制备方法综述 前言：单晶(single crystal)，即结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地、周期性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序。单晶整个晶格是连续的，具有重要的工业应用。因此对于单晶材料的的制备方法的研究已成为材料研究的主要方向之一。本文主要对单晶材料制备的几种常见的方法进行介绍和总结。 单晶材料的制备也称为晶体的生长，是将物质的非晶态、多晶态或能够形成该物质的反应物通过一定的化学的手段转变为单晶的过程。单晶的制备方法通常可以分为熔体生长、溶液生长和相生长等［1］。 一、从熔体中生长单晶体 从熔体中生长晶体的方法是最早的研究方法，也是广泛应用的合成方法。从熔体中生长单晶体的最大优点是生长速率大多快于在溶液中的生长速率。二者速率的差异在10-1000倍。从熔体中生长晶体的方法主要有焰熔法、提拉法、冷坩埚法和区域熔炼法。 1、焰熔法［2］ 最早是1885年由弗雷米（E. Fremy）、弗尔（E. Feil）和乌泽（Wyse）一起，利用氢氧火焰熔化天然的红宝石粉末与重铬酸钾而制成了当时轰动一时的“日内瓦红宝石”。后来于1902年弗雷米的助手法国的化学家维尔纳叶（V erneuil）改进并发展这一技术使之能进行商业化生产。因此，这种方法又被称为维尔纳也法。 1.1 基本原理 焰熔法是从熔体中生长单晶体的方法。其原料的粉末在通过高温的氢氧火焰后熔化，熔滴在下落过程中冷却并在籽晶上固结逐渐生长形成晶体。 1.2 合成装置和过程： 维尔纳叶法合成装置
振动器使粉料以一定的速率自上而下通过氢氧焰产生的高温区，粉体熔化后落在籽晶上形成液层，籽晶向下移动而使液层结晶。此方法主要用于制备宝石等晶体。 2、提拉法［2］ 提拉法又称丘克拉斯基法，是丘克拉斯基(J.Czochralski)在1917年发明的从熔体中提拉生长高质量单晶的方法。2O世纪60年代，提拉法进一步发展为一种更为先进的定型晶体生长方法——熔体导模法。它是控制晶体形状的提拉法，即直接从熔体中拉制出具有各种截面形状晶体的生长技术。它不仅免除了工业生产中对人造晶体所带来的繁重的机械加工，还有效的节约了原料，降低了生产成本。 2.1、提拉法的基本原理 提拉法是将构成晶体的原料放在坩埚中加热熔化，在熔体表面接籽晶提拉熔体，在受控条件下，使籽晶和熔体的交界面上不断进行原子或分子的重新排列，随降温逐渐凝固而生长出单晶体。 2.2、合成装置和过程 提拉法装置 首先将待生长的晶体的原料放在耐高温的坩埚中加热熔化，调整炉内温度场，使熔体上部处于过冷状态；然后在籽晶杆上安放一粒籽晶，让籽晶接触熔体表面，待籽晶表面稍熔后，提拉并转动籽晶杆，使熔体处于过冷状态而结晶于籽晶上，在不断提拉和旋转过程中，生长出圆柱状晶体。 在提拉法制备单晶时，还有几种重要的技术：（1）、晶体直径的自动控制技术：上称重和下称重；（2）、液封提拉技术，用于制备易挥发的物质；（3）、导模技术。
高速生长CVD金刚石单晶及应用 王启亮，吕宪义，成绍恒，张晴，李红东*，邹广田 (吉林大学超硬材料国家重点实验室，长春 130012 ) Email: hdli@https://www.360docs.net/doc/ea18289143.html, 摘要：本文简要地介绍了近年来国内外CVD金刚石单晶的高速生长和应用进展。我们的实验中，采用微波等离子体化学气相沉积（CVD）方法，同质外延高速生长金刚石单晶，通过改变反应腔压强、反应气氛（在CH4/H2中引入氮气N2、二氧化碳CO2、氧气O2、）等，调制单晶生长速率、质量、颜色、表面粗糙度、光谱等特性。利用高温氢等离子体进行退火，可使金刚石单晶的颜色有了很大的改善。我们研制了CVD金刚石单晶刀具，用于金属材料的曲面镜面加工。 关键词：高速生长；CVD；金刚石单晶；退火；金刚石工具 High-rate Growth of CVD Single-crystal Diamond and Application WANG Qi-liang, LV Xian-yi, CHENG Shao-heng, ZHANG-Qing, LI Hong-dong*, ZOU Guang-tian (State Key Laboratory of Superhard Materials, Jilin University, Changchun 130012) Abstract: In this paper, we briefly review the resent great improvements achieved for the high rate growth and applications of CVD single-crystal diamonds (SCDs). We have investigated the high rate homoepitaxial growth of SCDs dependent on reaction pressure, atmosphere (introducing the gaseous N2, O2, and/or CO2in H2/CH4) by microwave plasma CVD. The growth rate, the quality, color, surface roughness, and photoluminescence properties are efficiently controlled. Annealing by hydrogen plasma, the color of the SCDs has been great improved. We developed a CVD SCD cutter using for the curved mirror face polishing of metallic material. Keywords: High-rate growth; CVD; Single-crystal diamond; Annealing; Diamond cutter 1 引言 金刚石是已知自然界中最硬的材料，具有很多优异的特性，如：宽带隙、低的介电常数、室温下最高的热导率、极低的热膨胀系数和极佳的化学稳定性等等，是一种非常重要的功能材料，在微电子、光电子、生物医学、机械、航空航天和核能等高新技术领域中具有很好的应用前景，特别是金刚石单晶，由于其缺陷少、品质高，在某些应用领域具有不可替代的作用。但是，天然的金刚石单晶（特别是较大尺寸，晶型、取向等符合应用要求的单晶）在自然界中十分稀少，价格昂贵。高温高压法是人工合成金刚石单晶的重要方法，尽管其产量高，但是单粒的尺寸较小，而大尺寸单晶的获得对设备稳定性、实验参数等要求十分苛刻。另外高温高压法合成的单晶可能含有触媒等杂质，并且无法有效地进行半导体掺杂。在20世纪80年代初利用化学气相沉积(CVD)生长金刚石多晶膜，经二十多年的发展，相关技术已经十分成熟。同时，人们也开始了同质外延CVD金刚石单晶的研究，但是由于人们使用的生长条件与沉积多晶膜的条件相近，因而CVD金刚石单晶的进展较慢，生长速率基本在
陶瓷专题 金刚石材料的功能特性研究与应用 高 凯,李志宏 (天津大学材料科学与工程学院,天津 300072) Study and Application on Functional Properties of Diamond Materials GAO Kai,LI Zhi hong (S chool of M ater ial S cience and Engineer ing,T ianj in Univer sity,T ianj in300072,China) Abstract:Functional properties of diamo nd mater ials and its study and application recent years on w ide bandg ap semiconducto rs,ultraviolet detectors,sing le pho to n source for quantum computer,so nic surface diffusion and electronic encapsulatio n w ere reviewed in this paper,and other po tential application on func tional proper ties of the diamond materials w ere expected. Key words:Diamo nd,Functional proper ty,Study,Application 摘要:本文综述了金刚石的功能特性及其近年来在宽禁带半导体、紫外探测器、量子计算机用单光子源、声波材料和电子封装等方面的研究与应用进展,并对金刚石材料在其它功能特性方面的开发与应用前景提出了展望。 关键词:金刚石;功能特性;研究;应用 中图分类号:TB33 文献标识码:A 文章编号:1002-8935(2010)04-0009-05 金刚石是目前工业化生产的最硬材料,其前通常利用其硬度特性广泛地作为加工、研磨材料。但它除了具有高硬度之外,其许多优异特性被逐渐发现和挖掘,如室温下高热导率、极低的热膨胀系数、低的摩擦系数、良好的化学稳定性、大的禁带宽度(5 5eV)、高的声传播速度、掺杂诱导的半导体特性以及高的光学透过率,使其在机械加工、微电子器件、光学窗口及表面涂层等许多领域有着广阔的应用前景。因此,金刚石材料的功能特性研究与应用引起了人们极大的兴趣,并在很多领域取得了突破和进展。 1 在宽禁带半导体方面的研究与应用 金刚石作为一种宽禁带半导体,在光电子学中的应用前景无疑是最引人注目的。但是由于n型金刚石半导体掺杂存在着一定的困难,使制备同质结的困难加大,目前领先的依然是麻省理工学院有关于金刚石薄膜p n结的研究[1],2001年麻省理工学院的Koizumi等第一次制备了金刚石薄膜p n结,在金刚石单晶的(111)面上以同质外延生长的方法制备了两层金刚石薄膜,p型半导体使用B元素掺杂金刚石薄膜而成,n型半导体则以P元素掺杂制备,然后他们对这个装置进行了改进,在施加20V 偏压电路的情况下,装置被激发出了紫外光,并且指出,该装置可以在高温下运作。Alexo v A等[2]则在掺杂B元素后的金刚石薄膜上用同质外延法制备了一层掺杂N元素的金刚石薄膜,但是并没有详细报道此p n结的电致发光等特性。之后有关同质结的报道很不常见,估计主要是还是因为金刚石n型半导体掺杂的可重复性存在着一定的困难所致,目前报道都集中于金刚石半导体异质结上,比如,已在Si晶片上生长含B金刚石薄膜[3],或者是制备肖特基二极管(Schottky diodes)和场效应晶体管(Field effect transisto rs,FET)。 1987年化学气相沉积(CVD)法制备含B金刚石薄膜的方法并不完善,所以Geis等[4]用合成含B 金刚石单晶的方法制备了由W元素接触的首个金刚石肖特基二极管,并在700下考察了样品的性能,确定了样品具有很高的击穿场强。同一课题组的相关人员进一步考察了不同金属元素接触对金刚石肖特基二极管性能的影响[5],大量的工作表明,使用Al,Au,H g元素作为含B金刚石的表面接触元
宝石级人造钻石（大颗粒单晶金刚石）的设备介绍----MPCVD新型的方法 介绍CVD金刚石设备，主要为微波CVD设备，是被公认的能够制备高品级的大颗粒金刚石和大面积金刚石厚膜。有需要CVD设备，主要提供1 kW 5 kW 8 kW 微波等离子体CVD 设备，也欢迎咨询！ 目前化学气相沉积（CVD）法制备金刚石主要有：热丝CVD，直流电弧CVD，微波等离子体CVD。这些方法在本质上都是用某种形式的能量来激励和分解含碳化合物气体分子,并在一定条件下使金刚石在基片表面成核和生长。 用于刀具涂层的热丝设备能够工业化得直流设备能够制备高品级钻石的微波设备 热丝CVD 直流 CVD 微波CVD 各自的内部结构图，可以发现三者就是激发等离子体的方式不一样，有各自的优缺点 做出来的金刚石的质量也是不一样的哦，看对比就知道了
热丝主要用于刀具涂层上直流法生长不够稳定微波法最好，但是耗资较大 三者对比可是看的出来的哦，三种方法做出来的东西就是不一样的 因此，只有微波法能做出高品级金刚石！
直接看看微波CVD金刚石的应用就知道好了：光学级金刚石能够应用到各个领域 更重要的是，可以做钻石的！
apollo公司生产0.28-0.67克拉的粉红CVD钻石，目前无色钻石最大可达16克拉 微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)是制备高品质金刚石膜的首选方法。主要优点为：无内部电极,可避免电极放电污染;运行气压范围宽; 能量转换效率高;可以产生大范围的高密度等离子体;微波和等离子体参数均可方便地控制等. 所以,它是制备大面积均匀、无杂质污染的高质量金刚石膜的有开 发前景的重要方法. MPCVD 装置通常分为微波系统、等离子体反应室、真空系统和供气系统等四大部分. 微波系统包括微波功率源、环行器、水负载、阻抗调配器,有时还包括测量微波入射和反射功率的定向耦合器及功率探头和显示仪表. 微波频率通常选用工业用加热频段的2. 45GHz. 真空和统由真空泵、真空阀门和真空测量仪器(包括真空规管和显示仪器) 组成. 供气系统由气源、管道和控制气体流量的阀和流量计等组成. 这三个部分各自都是通用型的,可以适用于各种类型的MPCVD 装置和其他用途的实验装置. 等离子体反应室包括微波与等离子体的耦合器、真空沉积室以及基片台等. 不同类型的PCVD 装置的区别在于等离子体反应室形式的不同. 从真空沉积室的形式来分,有石英管式、石英钟罩式和带有微波窗的金属腔体式. 从微波与等离子体的耦合方式分,有表面波耦合式、直接耦合式和天线耦合式. 在过去的20年里，金刚石膜MPCVD装置经历了从早期的石英管、石英钟罩式，到后期的圆柱谐振腔式、椭球谐振腔式以及圆周天线式(CAP)谐振腔的发展。下面一一进行介绍： 1. 直接耦合石英管式MPCVD装置的结构 装置图
功能薄膜材料及其研究 （中南大学材料科学与工程，湖南长沙） 摘要：综述了功能薄膜材料及其研究，介绍了装饰膜、硬质薄膜、光学薄膜、电子薄膜等功能薄膜材料的性能特点及其制备应用，并简析功能薄膜材料未来的发展前景。 关键词：功能薄膜材料薄膜制备发展综述 引言：在科学发展日新月异的今天，大量具有各种不同功能薄膜得到广泛的应用，薄膜作为一种重要的材料在材料领域占据着越来越重要的地位。薄膜是以特殊方式形成的具有独特结构和性能、厚度为亚纳米和微纳米级的附着于固体表面的二维材料，常用的薄膜材料有：硬质薄膜、信息薄膜、装饰膜、润滑膜、光学薄膜、电子薄膜、光电子薄膜、生物薄膜、化学功能薄膜、能量变换功能薄膜等。薄膜功能材料具有极其优良的力学、电学、磁学、光学、等化学性质，可以被用来制作具有特殊性能的涂层，广泛应用于航空航天、核工业、生物、传感器、发动机等行业。现正致力于新型薄膜材料的研究和开发，以满足高技术时代发展的需求。 一、功能薄膜材料 1.装饰薄膜 1.1装饰薄膜简介 装饰膜除了美观作用外，还有一些其他性能，如：隔热、保暖、隔紫外线、安全防爆防盗防弹、私密性等。装饰膜种类很多，家具贴膜、地板保护膜、墙面贴膜等。装饰膜由多层涂层组成，其性能主要有基材决定。装饰膜可分为：PVC （真空吹塑膜）：力学性能好，化学性能稳定，难燃，成本低。缺点热稳定性差，软化温度低，只能在80℃以下条件中使用，受热会引起不同程度降解；PP：成型性好，收缩率高，力学性能优良，耐热温度高，在150℃时不施加外力不会变形，耐寒性不如PE；PET：具有较高的成膜性和成型性，很好的光学性能和耐候性，耐磨耗摩擦性、尺寸稳定性、电绝缘性，非晶态具有良好的光学透明性。1.2装饰薄膜制备 装饰膜的制备方法有电镀、磁控溅射法和离子镀。电镀是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时，镀层金属或其他不溶性材料做阳极，待镀的工件做阴极，镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形
单晶硅电磁片生产工艺流程 ?1、硅片切割，材料准备： ?工业制作硅电池所用的单晶硅材料，一般采用坩锅直拉法制的太阳级单晶硅棒，原始的形状为圆柱形，然后切割成方形硅片（或多晶方形硅片），硅片的边长一般为10~15cm，厚度约200~350um，电阻率约1Ω.cm的p型（掺硼）。 ?2、去除损伤层： ?硅片在切割过程会产生大量的表面缺陷，这就会产生两个问题，首先表面的质量较差，另外这些表面缺陷会在电池制造过程中导致碎片增多。因此要将切割损伤层去除，一般采用碱或酸腐蚀，腐蚀的厚度约10um。 ? ? 3、制绒： ?制绒，就是把相对光滑的原材料硅片的表面通过酸或碱腐蚀，使其凸凹不平，变得粗糙，形成漫反射，减少直射到硅片表面的太阳能的损失。对于单晶硅来说一般采用NaOH加醇的方法腐蚀，利用单晶硅的各向异性腐蚀，在表面形成无数的金字塔结构，碱液的温度约80度，浓度约1~2%，腐蚀时间约15分钟。对于多晶来说，一般采用酸法腐蚀。 ? 4、扩散制结：
?扩散的目的在于形成PN结。普遍采用磷做n型掺杂。由于固态扩散需要很高的温度，因此在扩散前硅片表面的洁净非常重要，要求硅片在制绒后要进行清洗，即用酸来中和硅片表面的碱残留和金属杂质。 ? 5、边缘刻蚀、清洗： ?扩散过程中，在硅片的周边表面也形成了扩散层。周边扩散层使电池的上下电极形成短路环，必须将它除去。周边上存在任何微小的局部短路都会使电池并联电阻下降，以至成为废品。 目前，工业化生产用等离子干法腐蚀，在辉光放电条件下通过氟和氧交替对硅作用，去除含有扩散层的周边。 扩散后清洗的目的是去除扩散过程中形成的磷硅玻璃。 ? 6、沉积减反射层： ?沉积减反射层的目的在于减少表面反射，增加折射率。广泛使用PECVD淀积SiN ,由于PECVD淀积SiN时,不光是生长SiN 作为减反射膜,同时生成了大量的原子氢,这些氢原子能对多晶硅片具有表面钝化和体钝化的双重作用,可用于大批量生产。 ? 7、丝网印刷上下电极： ?电极的制备是太阳电池制备过程中一个至关重要的步骤，它不仅决定了发射区的结构，而且也决定了电池的串联电阻和电
金刚石刀具性能及其应用研究 作者：韩波峰 摘要：描述了金刚石的物理特性，对金刚石刀具的分类及其性能行了介绍，包括天然金刚石、聚晶金刚石、聚晶金刚石复合片、化学气相沉积金刚石涂层刀具。分析和对比了不同类型金刚石刀具的应用场合，为企业在加工难加工材料时选用超硬金刚石材料刀具时提供参考。 1 引言 金刚石是精密和超精密加工的超硬刀具材料之一，金刚石刀具具有极 高的硬度和耐磨性、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、低热膨胀系 数，以及与非铁金属亲和力小等优点。可以用于非金属硬脆材料如石 墨、高耐磨材料、复合材料、高硅铝合金及其它韧性有色金属材料的 精密加工。金刚石刀具类型繁多，性能差异显著，不同类型金刚石刀 具的结构、制备方法和应用领域有较大区别。 2 金刚石材料特性 金刚石为单—碳原子的结晶体，其晶体结构属等轴面心立方晶系(晶系 原子密度最高)。金刚石中碳原子间连接键为sp3杂化共价键，具有很 强的结合力、稳定性和方向性。人工合成金刚石性能取决于sp3 价键与非晶无定形碳sp2杂化共价键相对比率。如果sp3含量过低得到 二者混合物体为类金刚石(Diamond－Like Carbon，简称DLC)。 晶体结构使金刚石具有最高的硬度、刚性、导热系数以及优良的抗磨 损、抗腐蚀性和化学稳定性等均高于硬质合金。如表1所示，可见单晶金刚石硬度最高，热导率最大，热膨胀系数最小，故其综合物理 性能最佳。 3 金刚石刀具类型及其性能 目前，工业用金刚石刀具根据成分和结构不同可分为五种： 1.天然金刚石Natural Diamond(ND)； 2.人造聚晶金刚石Artificial Polvcrystalline Diamond(PCD)； 3.人造聚晶金刚石复合片Polycrystalline Diamond Compact(PDC)；化学气相沉积涂层金刚石刀具Chemical Vapor Deposition Diamond Coated Tools(CVD)。 4.沉积厚度达100μm的无衬底纯金刚石厚膜Thick Diamond Film(CD)； 5.在刀具基体表面直接上沉积厚度小于30μm的金刚石薄膜涂层Coated Thin Diamond Film(CD)。 根据CVD金刚石涂层刀具中金刚石微粒尺寸分为：微晶金刚石涂层Microcrystalline Diamond(MCD)和纳米金刚石Nano Crystalline Diamond(NCD)两种。传统的金刚石涂层是由平面形晶体组成，其尺寸为1.5μm。纳米晶体的金刚石涂层晶体结构为特殊结构，晶体尺寸仅为(0.01～0.2)nm。由于金刚石刀具类型繁多，刀具结构和性能差异明显，适合的不同的场合。
单晶制备的常用方法 溶剂, 单晶, 冰箱, 橡胶, 制备 有以下两种方法较常用： 1) 挥发溶剂法： 将纯的化合物溶于适当溶剂或混和溶剂。(理想的溶剂是一个易挥发的良溶剂和一个不易挥发的不良溶剂的混和物。)此溶液最好稀一些。用氮/氩鼓泡除氧。容器可用橡胶塞(可缓慢透过溶剂)。为了让晶体长得致密，要挥发得慢一些，溶剂挥发性大的可置入冰箱。大约要长个几天到几星期吧。 2) 扩散法： 在一个大容器内置入易挥发的不良溶剂(如戊烷、已烷)，其中加一个内管，置入化合物的良溶剂溶液。将大容器密闭，也可放入冰箱。经易挥发溶剂向内管扩散可得较好的晶体。时间可能比挥发法要长。另外如果这一化合物是室温反应得到，且产物比较单一，溶解度较小，可将反应物溶液分两层放置，不加搅拌，令其缓慢反应沉淀出晶体。容易结晶的东西放在那里自己就出单晶，不容易结晶的怎么弄也是不出。好象不是想做就能做出来的。首先看一下产物的溶解度，将产物抽干后用良性溶剂溶解成饱和溶液（如用二氯甲烷），然后加入相同体积的不良性溶剂，若产物不稳定应在惰性气体的保护下进行操作，完成后置于冰箱中冷冻至单晶析出，或直接用惰性气体鼓泡直至单晶析出。（应缓慢。 3) 还可以这样： 在大烧杯里放一个小烧杯，小烧杯里放良溶剂和要结晶的物质，大烧杯里放易挥发的不良溶剂，把大烧杯密封，放于室温即可。 4) 还可以这样： 在比色管中先用一种溶剂溶解产物,在慢慢地加入另一种溶解性小的溶剂,密封,会较快长出晶体. 5) 讨论 晶体的生长是一个动力学过程，由化合物的内因（分子间色散力偶极力及氢键）与外因（溶剂极性、挥发或扩散速度及温度）决定。晶体的培养实质是一个饱和溶液的重结晶过程，使溶液慢慢饱和的方法（如溶液挥发、不良溶剂的扩散及温度的降低）都可。如1)所言，
直拉法制单晶硅和区熔法晶体生长 第一节概述 多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如，在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面，远不如单晶硅明显；在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著，甚至于几乎没有导电性。在化学活性方面，两者的差异极小。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别，但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。 多晶硅由很多单晶组成的，杂乱无章的。单晶硅原子的排列都是有规律的，周期性的，有方向性。 当前生长单晶主要有两种技术：其中采用直拉法生长硅单晶的约占80%，其他由区溶法生长硅单晶。 采用直拉法生长的硅单晶主要用于生产低功率的集成电路元件。例如：DRAM,SRAM,ASIC电路。 采用区熔法生长的硅单晶，因具有电阻率均匀、氧含量低、金属污染低的特性，故主要用于生产高反压、大功率电子元件。例如：电力整流器，晶闸管、可关断门极晶闸管（GTO）、功率场效应管、绝缘门极型晶体管（IGBT）、功率集成电路（PIC）等电子元件。在超高压
大功率送变电设备、交通运输用的大功率电力牵引、UPS电源、高频开关电源、高频感应加热及节能灯用高频逆变式电子镇流器等方面具有广泛的应用。 直拉法比用区溶法更容易生长获得较高氧含量（12`14mg/kg）和大直径的硅单晶棒。根据现有工艺水平，采用直拉法已可生产6`18in （150`450mm）的大直径硅单晶棒。而采用区溶法虽说已能生长出最大直径是200mm的硅单晶棒，但其主流产品却仍然还是直径 100`200mm的硅单晶。 区熔法生长硅单晶能够得到最佳质量的硅单晶，但成本较高。若要得到最高效率的太阳能电池就要用此类硅片，制作高效率的聚光太阳能电池业常用此种硅片。 第二节直拉法晶体生长 直拉法： 直拉法又称乔赫拉尔基斯法（Caochralski）法，简称CZ法。它是生长半导体单晶硅的主要方法。该法是在直拉单晶氯内，向盛有熔硅坩锅中，引入籽晶作为非均匀晶核，然后控制热场，将籽晶旋转并缓慢向上提拉，单晶便在籽晶下按照籽晶的方向长大。拉出的液体固化为单晶，调节加热功率就可以得到所需的单晶棒的直径。其优点是晶体被拉出液面不与器壁接触，不受容器限制，因此晶体中应力小，同时又能防止器壁沾污或接触所可能引起的杂乱晶核而形成多晶。直拉法是以定向的籽晶为生长晶核，因而可以得到有一定晶向生长的单
富勒烯及其衍生物的发展及研究 ——文献综述 摘要：富勒烯是无机化学研究中十分重要的一个领域。近年来，对富勒烯的结构、衍生物、在各方面的应用等都有了新的突破，而本文则是以文献综述的形式，通过阅读文献对近五年来有关富勒烯及其衍生物的发展及研究进行总结描述。 关键词：富勒烯物理性质化学性质应用 前言：1985年，人类在相继发现了石墨、金刚石之后，Kroto等发现了富勒烯，即C60，更以其独特的物理、化学性质引起了科学界普遍的关注。Ｃ60是含有众多双键具有独特笼型结构的三维芳香化合物．它的６０个位于顶点上的碳原子组成了球形３２面体，其中有１２个面是五边形，２０个面是六边形［１］．这种结构类似于日常生活中所见到的足球，因此也被称作“足球烯”。这种特殊的结构使它具有特殊的超导、强磁性、耐高压、抗化学腐蚀等优异的性质．在超导材料、光电导材料、化妆品、纳米粒子材料、生物医学等领域应用前景广阔。内嵌式富勒烯的研究更是近来有关富勒烯研究的热门课题。 1.富勒烯的性质 1.1物理性质 Ｃ60是非极性分子，外观呈深黄固体，随厚度不同颜色可呈棕色到黑色．密度为1.678ｇ／ｃｍ，不导电，但具有良好的非线性光学性质、光电导性，是很好的光电导材料，熔点＞553Ｋ，易升华，易溶于含有大∏键的芳香性溶剂中，磁流中性，但是其五元环有很强的顺磁性，而六元环具有较为缓和的介磁性；分子中的60个碳原子是完全等价的．由于球面的弯曲效应、五元环的存在，使得碳原子的杂化方式介于sp2和sp3杂化之间，从立体构型来看，Ｃ60具有点群对称性，分子价电子数高达240个。[2] 1.2化学性质 1.2.1亲核反应—与金属的反应 C60与金属的反应主要分为两类一种是金属被置于C60碳笼的内部; 另一种是金属位于C60碳笼的外部。 （1）C 60碳笼内配合物生成反应: C60碳笼为封 闭的中空的多面体结构, 其内腔直径为7. 1 A,内部可嵌入原子、离子 或小分子形成新的团簇分子 , C 60+ A C60 ( A)。其主要包含物种 类为金属、惰性气体及部分极性分子（如LiF），其中金属包含物研究 最为广泛。Sm alley等人现已发现如 K、Na、Ba、Sr、Ho、Th等碱金 属、碱土金属、绝大多数稀有金属均可与C60形成C60(A)。 （2）C60碳笼外键合反应: 能与 C60键合的金属有: V、Fe、Co、Ni、Rh、Cu、La、Yb、Ag 等[3]。 1.2.2加成反应 由于Ｃ60的不饱和性，C60可以与胺类、磷化物等发生加成反应，在格氏试剂作用下还可以与CH3I反应，生成烷基化物。