石英钟罩对MPCVD金刚石膜沉积的影响_李莉莉
第43卷第10期人工晶体学报
Vol．43No．10
2014年10月
JOUＲNAL OF SYNTHETIC CＲYSTALS
October ，
2014石英钟罩对MPCVD 金刚石膜沉积的影响
李莉莉，
丁明清，潘攀，胡健楠，冯进军
（北京真空电子技术研究所，微波电真空器件国家重点实验室，北京100015）
摘要：为了提高高品质金刚石膜的沉积速率，利用CST 三维电磁场仿真软件，模拟了Diamo Tek700微波等离子体化学气相沉积设备中，在忽略等离子体存在的前提条件下，石英钟罩的厚度和形状对沉积金刚石膜的基片表面电场分布的影响。同时采用壁厚3mm ，
3．5mm 和4mm 的平顶和壁厚4mm 的圆顶钟罩分别进行了金刚石膜的沉积实验。模拟结果显示，对于同一类型的石英钟罩，壁厚的变化（3 4mm ）对基片表面平均电场影响不大；而壁厚相同的圆顶钟罩情况下基片表面平均电场则比平顶的高出10%。壁厚4mm 的圆顶石英钟罩得到了相对较高且均匀的电场分布。结果表明，沉积速率与模拟的基片表面电场强度存在对应关系；采用壁厚4mm 圆顶钟罩与原厂设计的壁厚3mm 平顶钟罩相比，在相同的工艺条件下，沉积速率提高一倍，达到1．4μm /h 。关键词：微波等离子体化学气相沉积；金刚石；钟罩；沉积速率中图分类号：O484
文献标识码：A
文章编号：1000-
985X （2014）10-2586-06收稿日期：2014-05-19；修订日期：2014-07-03基金项目：国家重点基础研究发展计划（973）（2013CB933602）
作者简介：李莉莉（1979-），女，河北省人，
工程师，博士。Email ：theuna@163．com Effects of Quartz Bell Jar on Diamond Film Deposited by MPCVD
LI Li-li ，DING Ming-qing ，PAN Pan ，HU Jian-nan ，FENG Jin-jun
（National Key Laboratory of Science and Technology on Vacuum Electronics ，Beijing Vacuum Electronics Ｒesearch Institute ，Beijing 100015，China ）
（Ｒeceived 19May 2014，accepted 3July 2014）
Abstract ：In order to improve the deposition rate of the quality of diamond film ，the effects of geometric dimension and shape of the bell jar on electric field distribution at the substrate surface under the condition of without plasma have been studied by CST MWS software based on a Diamo Tek700MPCVD system．The flat-top bell jars with wall thickness of 3mm ，3．5mm and 4mm and the dome shaped bell jar of 4mm thick wall were used to deposit diamond films．The results indicate that for the flat-top bell jar ，the effect of the wall thickness on electric field distribution was not so large．However ，mean electric field strength at substrate surface with the dome shaped bell jar was found to be 10%higher than that with the flat-top one．Experimental results show that deposition rate was well consistent with the mean electric field strength at substrate surface．Under the same growth process condition ，the deposition rate with the dome shaped bell jar of 4mm thick wall reached 1．4μm /h ，which was doubled compared to
those with the flat-top bell jar of 3mm thick wall．Key words ：MPCVD ；diamond ；bell jar ；deposition rate
1引言
CVD 金刚石是微波真空器件、真空微电子器件，微机电系统器件和微真空电子器件用最理想的介质材
第10期李莉莉等：石英钟罩对MPCVD 金刚石膜沉积的影响2587
料
［1-4］
。MPCVD 法合成金刚石具有可控性好、无放电电极污染等优点，
是制备光学级/微波级金刚石膜的理想方法［5-7］
。但是该法的最大缺点是膜的沉积速率较低，特别是在沉积较大面积和较高品质的金刚石膜时，
沉积速率一般低于1μm /h ［8，9］
。因此，提高金刚石膜的沉积速率和质量一直是MPCVD 法研究的重点。金
刚石的沉积速率和质量与微波等离子体的密度和分布有关，而后者则与微波电场的分布密切相关。影响微
波电场分布的因素除了谐振腔的设计外，还有沉积时所采用的石英钟罩的类型和壁厚差异，但该方面的相关研究国内外罕见报道。研究钟罩对金刚石膜沉积的影响，对实际的金刚石沉积工作具有一定的指导意义。石英钟罩是微波等离子体化学气相沉积设备中的一个关键部件。它的作用主要是提供密闭的真空环境以便约束等离子。一般钟罩采用高纯度的熔融石英（通常采用GE214级）制作，无色透明，既可以使微波能透过，也能清楚的观察到内部等离子体的状态。在微波等离子体化学气相沉积金刚石的研究工作中发现，钟罩的个体差异对金刚石膜的沉积质量和沉积速率等影响显著。为了了解不同类型和壁厚的钟罩对薄膜沉积的影响，以便提高沉积速率，本文利用CST 三维电磁场仿真软件微波工作室（CST MWS ）在不考虑等离子体的情况下，对谐振腔和钟罩内部微波电场分布进行了模拟，得到了优化的石英钟罩设计，同时通过实验加以验证。
2实验
本文涉及的MPCVD 装置是来自美国Lambda 公司的Diamo Tek700系列，由微波发生器、谐振腔、定向耦合器、适配器、发射天线、模式转换器、真空系统、供气系统和电控系统等组成。该装置配备的微波电源的频率为2．45GHz ，其最大微波输出功率为6kW ，工作模式为TM013。Diamo Tek700装置谐振腔的结构示意图图1微波等离子体化学气相沉积装置的谐振腔结构示意图Fig．1Schematic diagram of microwave cavity in
microwave plasma chemical vapor deposition system
如图1所示。工作时，发射天线将微波能量耦合至谐振腔中，在谐振腔内将形成驻波场，引起谐振现象。石英钟罩内通入一定压力的反应气体，当微波电场的强度超过气体的击穿场强时，反应气体将发生击穿放电现象，并产生等离子体。调节微波功率、反应室气体压
强、基片温度和气体比例等参数，最终在衬底上实现CVD 金刚石的沉积。前期工作中，已经通过试验获得了优化的工艺参数，使得金刚石膜的沉积速率≥0．7μm /h ［10］
。在此基础上，本文重点通过石英钟罩结构和尺寸的进一步优化，以期获得更高速率的均匀沉积。
利用三维电磁场仿真软件微波工作室，在忽略等离子体存在的前提下，对不同类型和壁厚的钟罩内部基片表面的电场分布进行模拟。在保持石英钟罩腔体内径相同的条件下，分别对石英钟罩的顶部结构和壁厚参数进行设计，顶部结构分别为平顶和圆顶结构。由于壁厚大于4mm 时，等离子体会整体上移，减小有效沉积面积，同时上移的等离子体刻蚀钟罩顶部，引入SiO 2杂质，降低金刚石膜的纯度，故本研究中设计壁厚分别为3mm ，3．5mm 和4mm 三个尺寸。模拟时的关键尺寸和参数设置如下：谐振腔内径178mm ，高225mm ；钟罩内径130mm ，平顶钟罩高95mm ，圆顶钟罩高100mm ；石英的介电常数取3．78。模拟时将模型简化为内部有石英钟罩的圆柱体谐振腔来处理。选取上端盖（带有发射天线）所在的平面作为简化模型的上表面，选取石英钟罩下底面所在平面为模型的下表面，两者与谐振腔的外表面共同构成封闭的谐振腔空间。假设谐振腔表面为理想导电面（PEC ），对其本征模的电场分布进行求解。求解时选取六边形网格对模型进行划分，由于石英钟罩厚度与谐振腔尺寸相差悬殊，为了提高模拟的精度，对石英钟罩采用局部网格加密处理，模型总网格数为2644928。为了验证模拟结果后续进行了实验研究，设计并研制了四种规格的石英钟罩
样品，分别为壁厚3mm （原厂设计），3．5mm 和4mm 的平顶结构以及壁厚4mm 的圆顶结构，在保持微波功率、CH 4与H 2流量比、总气压、基片温度等参数不变的条件下，对比其沉积实验结果。具体的金刚石生长工
艺已在文献［11］中叙述。薄膜的沉积速率通过膜厚和沉积时间进行计算而得到。借助扫描电子显微镜和
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拉曼光谱对沉积金刚石膜的形貌和质量进行评价。
3
结果与讨论
3．1
电场模拟结果
根据上述Diamo Tek700谐振腔的形状和尺寸，在微波工作室软件中建立模型，在不同类型的石英钟罩和壁厚下，模拟谐振腔及钟罩内部的电场分布。由于金刚石的沉积速率和质量与微波等离子体的密度和分
布有关，因此，模拟微波电场分布即可了解金刚石膜沉积时等离子体的情况，以便优化金刚石膜的沉积速率和沉积均匀性。模拟结果显示，同一类型的钟罩下，电场分布十分相似，在此仅选取典型的模拟结果进行分析。图2a 为壁厚3mm 平顶石英钟罩的模拟结果；图2b 为壁厚4mm 圆顶石英钟罩的模拟结果。可见，两种情况下均在基片表面上方形成明显的高电场区域；基片表面的电场呈半球形，直径均大于50mm 。所不同的是，平顶钟罩情况下基片上方的电场顶部也较平，这与实际沉积时，等离子体呈压扁的球状一致；而圆顶钟罩情况下基片上方的电场顶部弧度与钟罩的设计基本一致，而且电场较平顶的高，认为可能获得较高的沉积速率，下述的实验结果表明，这一模拟结果与实验结果十分吻合
。
图2
电场的矢量分布图
Fig．2
Vector diagram of electric field distributions
（a ）Vector diagram of electric field distributions of the flat-top bell jar with wall thickness of 3mm ；（b ）Vector diagram of electric field distributions of the dome shaped bell jar with wall thickness of 4mm
图3不同类型钟罩下，基片表面的电场分布Fig．3
Electric field distributions at the substrate with different wall thickness of bell jars
为了更清楚的了解上述两种类型钟罩下基片表面电场的具体分布和大小，对上述模拟结果进行了后处理。在离开基片上方垂直距离5mm 处引入一与基片平行的直线，长度40mm ，分析该直线上电场的变化，并计算直线上的平均电场大小和偏差，该结果代表实际沉积时基片表面的电场变化情况，结果如图3所示。此处的平均电场定义为长度40mm 直线上各处电场强度的平均值。可见，两种类型钟罩下，电场分布曲线的形状相似，电场沿该直线均呈近似抛物线分布，中心电场强，边缘电场相对较弱，这与图2的模拟结果和实际金刚石膜的沉积情况也相符。值得注意的是，圆顶钟罩情况下表面平均电场较平顶的高，且壁厚4mm
的圆顶钟罩下基片表面的电场达到最大。
表1列出了直线上平均电场和偏差值的对比。可见，对于平顶石英钟罩而言，随着壁厚从3mm 增加到
4mm ，基片上的平均电场从2．45?107V /m 下降到2．43?107
V /m ，电场的偏差也从0．182减小到0．18；而
对于圆顶石英钟罩，随着壁厚的增加，基片上的平均电场由2．64?107V /m 增加到2．68?107
V /m ，但偏差
却由0．184减小到0．18。由此可见，在忽略等离子体存在的前提下，同种类型的钟罩下基片表面电场差异不大。但是壁厚相同的圆顶钟罩下基片表面平均电场则比平顶高出10%。模拟结果显示，圆顶壁厚4mm
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的石英钟罩下基片表面平均电场最高2．68?107V/m，而电场偏差较小，仅0．18。综合以上分析，认为采用壁厚4mm的圆顶石英钟罩可以在较低的电场偏差下，获得良好的电场分布和较高的平均电场，这就使得在金刚石薄膜的沉积过程中，获得密度较高的且分布很均匀的等离子体，即可获得较高速率的均匀沉积。
表1不同类型钟罩下，基片表面电场的平均值和偏差表
Table1Average electric field and deviations with different wall thickness of bell jars
Geometric dimension and shape of bell jars Average electric field/?107V·m－1Deviation
Flat-top bell jar with of3mm thick wall2．450．182
Flat-top bell jar with of3．5mm thick wall2．440．181
Flat-top bell jar with of4mm thick wall2．430．180 Dome shaped bell jar with of3mm thick wall2．640．184
Dome shaped bell jar with of3．5mm thick wall2．660．182
Dome shaped bell jar with of4mm thick wall2．680．180
3．2实验验证
为了验证上述分析结果，我们将前面提到的四种规格的石英钟罩（分别为：壁厚3mm，3．5mm和4mm 平顶结构和壁厚4mm的圆顶结构四种）分别用来沉积直径 40mm金刚石膜。所有样品的沉积工艺相同，沉积时间均为60h，对应的样品编号分别为1# 4#，各样品表面的SEM见图4a d。从图中可以看出，四个样品均为优质的多晶金刚石，晶粒在2 4μm左右。4#样品的Ｒaman谱如图5所示，金刚石特征峰十分尖锐，半高宽仅有3．1，说明合成的金刚石膜纯度很高，结晶程度很好，为优质的金刚石膜。表2给出了1# 4#样品的沉积速率、厚度均匀性和样品的温度差。对于1# 3#样品，随着石英钟罩厚度的增加，沉积速率稍有降低。而对于4#样品，沉积速率较前三个样品有明显提高，达到1．4μm/h，约为前三个样品的2倍。由于样品的温度差直接导致厚度均匀性的差异，因此两者变化同步。而样品的温度差主要由等离子体的温度不均引起。等离子体的分布愈均匀，则样品表面的温度就愈均匀，中心与边缘温度差越小，合成的金刚石膜均匀性越好。可见4#样品的中心与边缘温度差最小，厚度差异也最小，即样品的均匀性最优。而1#样品的均匀性较其他样品差一些，这与表1中电场偏差较大的结论也是一致的。
图4采用不同形状和厚度石英钟罩沉积的金刚石膜表面形貌
Fig．4SEM images of diamond films surface with different wall thickness of bell jars
（a）sample1#；（b）sample2#；（c）sample3#；（d）sample4#
表2不同形状和厚度钟罩下，金刚石膜样品参数比较
Table2Parameters of diamond samples with different wall thickness of bell jars
Sample Deposition rate/μm·h－1Thickness difference/μm Temperature difference/?
1#0．71220
2#0．61010
3#0．6810
4#1．477
为了了解金刚石的沉积速率与钟罩形状和厚度的关系，图6给出了沉积速率和平均电场随钟罩类型和壁厚的变化。显然，沉积速率的变化与之前模拟的电场的变化相吻合的，即电场越强，沉积速率越高。对于圆顶钟罩，模拟的电场随壁厚增加而增加，有利于提高沉积速率，可以看到，壁厚4mm圆顶石英钟罩具有最
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高的平均电场和最高的沉积速率。可见钟罩类型和厚度的不同，会形成不同的微波电场分布，影响等离子体密度和分布，造成膜的沉积速率差异。壁厚4mm圆顶石英钟罩情况下，微波的能量主要集中在基片表面，使得金刚石沉积的有效能量最大，因此沉积速率最高。而其他几种钟罩下，微波的能量没能有效的集中在基片表面，用来沉积的有效微波能量降低，降低了膜的沉积速率。如前所述，实验发现进一步增加圆顶钟罩的厚度导致等离子体上移，使沉积速率下降。这是因为石英钟罩作为介质材料，是微波源的阻抗之一。它的尺
寸和形状的变化导致阻抗匹配和谐振频率的变化，从而影响微波电场的分布
。
图54#样品的拉曼光谱Fig．5Ｒaman spectrum of sample
4#
图6沉积速率和平均电场随钟罩壁厚的变化
Fig．6Deposition rates and average electric field with
different wall thickness of bell jars
综合以上分析可见，对于给定的谐振腔，如引进的设备，不同形状和厚度的石英钟罩可能对合成金刚石膜的质量和沉积速率有显著的影响。对Diamo Tek700设备而言，采用壁厚4mm的圆顶石英钟罩可以获得二倍于原厂家设计的壁厚3mm的平顶石英钟罩的沉积速率，极大的提高了金刚石膜的制备效率。
需要指出的是，论文中的研究工作并没有引入等离子体，实际沉积中，由于等离子体的引入，其对沉积速率和电场分布的影响更加复杂。论文中给出的平均电场，是在未给定微波输入功率的条件下计算得到的，仅用来对不同类型和壁厚钟罩内部电场的比较，而不是实际工作时的电场值。进一步的研究工作正在进行中。
4结论
针对Diamo Tek700微波等离子体化学气相沉积设备，采用不同类型和壁厚的石英钟罩，利用CST三维电磁场仿真软件，在忽略等离子体存在的前提下对基片表面的电场分布进行了模拟。研究结果显示，石英钟罩的类型和壁厚对金刚石膜沉积速率的影响与模拟结果十分吻合。壁厚差异（3 4mm）对沉积速率的影响相对较小；采用壁厚4mm圆顶石英钟罩，可以获得二倍于原厂家设计的石英钟罩下的沉积速率，极大提高了金刚石的制备效率。下一步的研究工作中将引入等离子体，研究电场和等离子的共同作用对金刚石膜沉积的影响。
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5987-5991．
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类金刚石薄膜 资料介绍
类金刚石膜技术基础 一、类金刚石薄膜发展史： 金刚石、类金刚石薄膜技术，是指利用各种光学薄膜制作技术制作接近天然金刚石和人造单晶金刚石特性（如在较宽光谱内均具有很高的光透过率－－在2～15μm（微米）范围光的吸收率低到1％；具有很高的硬度、良好的导热性、耐腐蚀性以及化学稳定性高－－1000℃（摄氏度）以上仍保持其化学稳定性等）的人造多晶金刚石薄膜、类金刚石薄膜（又称为硬碳膜、离子碳膜、或透明碳膜）的一种技术。 光学应用金刚石、类金刚石薄膜主要采用低压化学汽相沉积（CVD）技术制备。低压CVD 技术包括热丝CVD法、等离子体CVD法、离子束蒸镀法、光/激光CVD法附加活性氢激光CVD 法等。 目前，CVD法制作金刚石薄膜已取得丰硕成果，但作为红外光学薄膜应用还需进一步解决金刚石薄膜对红外光学材料的粘着性和光散射的问题。CVD法制作的金刚石薄膜与硅基片的粘着性是不错的，但是与其他材料（如锗、硫化锌等）基片的粘着性就甚差，或是根本就粘着不到一起去。对于光散射的问题，则是要求如何更好地控制金刚石薄膜表面形态和晶粒结构。理想的CVD法制造的红外光学应用的金刚石薄膜或许是一种单晶结构的膜，但是，目前使用CVD法还不能制造单晶结构的金刚石薄膜。此外，大面积薄膜的制作、膜的光洁度等技术课题以及金刚石薄膜的制作成本问题，都有待于继续研究解决。 1.1金刚石、类金刚石薄膜研究进程 自1963年在一次偶然的机会出现了不寻常的硬度和化学性能好的化学汽相沉积（CVD）碳形式的薄膜后,国外有不少研究单位开始研究金刚石薄膜的沉积工艺.1971年,艾森伯格（Aisenberg）和沙博（Chabot）等人,利用离子束蒸镀法,以石墨作薄膜材料,通过氩气弧光放电使石墨分解电离产生碳离子。碳离子经磁场聚焦成束,在比较高的真空条件下,在低压沉积室内的室温下的基片上沉积出了硬碳膜。这种硬碳膜具有近似于金刚石的一些特性－如透明度高、电阻抗大、硬度高等。当时，这种膜被人们称作i形碳。直到1976年，斯潘塞（Spencer）等人对这种应碳膜的结构进行了探讨，结果确认膜中有金刚石等数种碳系结晶，后才被人们称之为类金刚石膜。就在这一年，德贾吉恩（Derjaguin）等人利用化学转变法合成出了金刚石薄膜。从此之后，低压CVD金刚石薄膜工艺引起了人们的注意。70年代中期，前苏联的科学家，论证了实用的CVD金刚石薄膜技术，接下来日本人又模仿和发展了此项技术。进入80年代后，低压CVD金刚石薄膜研究在日本蓬勃开展起来。在从1963～1987年的25年中，各国相继发表的有关金刚石薄膜制作技术及其相关材料的专利，共有672篇。其中美国
钻石品质评价标准
钻石品质评价标准 钻石是指经过琢磨的金刚石，金刚石是一种天然矿物，是钻石的原石。简单地讲，钻石是在地球深部高压、高温条件下形成的一种由碳元素组成的单质晶体。人类文明虽有几千年的历史，但人们发现和初步认识钻石却只有几百年，而真正揭开钻石内部奥秘的时间则更短。在此之前，伴随它的只是神话般具有宗教色彩的崇拜和畏惧的传说，同时把它视为勇敢、权力、地位和尊贵的象征。如今，钻石不再神秘莫测，更不是只有皇室贵族才能享用的珍品。它已成为百姓们都可拥有、佩戴的大众宝石。钻石的文化源远流长，今天人们更多地把它看成是爱情和忠贞的象征。于是，高品质的钻石成了如今奢华的象征。那么，如何来评价一个钻石的好坏呢？ “4C”是一颗钻石价值与品质的衡量标准。而钻石的价格也与4C参数成正比，了解4C，能够让你对钻石的性价比有个更好的判断。 所谓4C其实是4个以C开头的英文单词的简称，即克拉重量（CARATWEIGHT）、净度（CLARI-TY）、色泽（COLOUR）和切工（CUT）。那么，这4C是如何影响价格的呢？ A克拉重量（CARATWEIGHT）： 即钻石单位，在其他条件近似的情况下，随着钻石重量的增大，其价值呈几何级数增长。在其他三C相同情况下，钻石价格与重量平方成正比，重量越大，价值越高。钻石重量是以克拉为单位的。1克拉（ct）=0.2克（g）。把一克拉平均分成一百份，每一份是一分，商场价签上标的0.3ct，0.4ct就是所说30分40分．重量也有级别之分，0.30ct-0.39ct，0.40ct-0.49ct，0.50ct-0.69ct，0.70-0.89ct，0.90-0.99ct，1.00ct-1.50ct，1.50-2.00ct（每一级别分别由逗号隔开，不是一个级别的，就算差一分，价格也会相差很多，这就是为什么象0.48~0.49，0.68~0.69，0.88~0.89......会很难买到的原因） B净度（CLARITY）： 钻石内部还是难免含有各种杂物或存在瑕疵。这些内含物对钻石净度构成不同程度影响。通常使用高倍放大镜对钻石内部、表面瑕疵及其对光彩影响程度来对未镶嵌钻石（裸钻）的净度级别进行分级，按我国的标准可以细分出从LC到P级10个级别，P级以下一般不作为宝石用钻。已镶嵌钻石则划分为极好、很好、好、较好、一般5个级别。净度分级依据是内含物位置，大小和数量的不同来划分．由高到低详细可分为：FL,IF,VVS1,VVS2,VS 1,VS2,SI1,SI2,SI3,P1,P2,P3. 在十倍显微镜下仔细观察钻石洁净程度，瑕疵越多，所在位置越明显，则质量越差，价格也相应要降低。 其中 FL - “Flawless”，完美无瑕。在十倍放大镜下内外俱无瑕疵 IF - “Internally flawless”，内部无瑕。在十倍放大镜下只有表面有轻微花痕 VVS1,VVS2 - “Very Very Slight”，非常非常小。在十倍放大镜下有很难看见的瑕疵。VVS1 净度高于VVS2。 VS1 and VS2 - “Very Slight”，非常小。在十倍放大镜下可见瑕疵，但肉眼难以辨认。VS1净度高于VS2。 SI1 and SI2 - “Slight Inclusions”，小瑕疵，肉眼可能看见。 I1,I2 and I3 - “Imperfect”，有瑕疵，可以被肉眼看见。 C色泽（COLOUR）： 钻石由珍贵的无色到常见的微黄不等。愈是透明无色，愈是能穿透，经折射和色散后更缤纷多彩的，价格就会相对高一些。 色泽最好的钻石定为D级（从Diamond的第一个字母由来），到N级的这11个级别为最
检测中心可行性报告材料
关于成立交通工程实验检测中心 可行性研究报告
金帛交通实业有限责任公司 贰零一七年八月二十四日 目录 一、可行性研究报告编制依据 (1) 二、目前试验检测市场现状调查 (1) 三、公路工程综合甲级乙级交通工程专项类检测围 (2)
四、成立交通工程专项类检测中心方案分析 (4) 五、成立公路工程综合乙级检测中心方案分析 (12) 六、承办单位方案 (17) 七、等级评定程序 (17) 八、结论 (19)
一、可行性研究报告编制依据 根据国家交通运输部最新颁布的《关于公路水运工程试验检测机构等级标准及等级评定工作程序》交安监发（2017）113号，编制了该项目的可行性研究报告。 二、目前试验检测市场现状调查 试验检测行业是一个行业，交通大建设给检测行业带来了新的发展机遇。工程检测行业从开始出现发展到今天，大都是作为建筑行业的附属部分出现：一种是建筑施工企业的部试验室；一种是科研院校部的教学科研性质的试验室；一种是各级质量监督治理部门设立的带有政府色彩的监督检测室。这三种形式的检测单位一直以来按照各自的工作领域开展检测工作，并且一直按照附属于母体的部门形式进行运作，还没有形成独立企业运作的理念，具有不同程度的行业保护现象。 近些年，国家交通事业飞速发展，行业标准越来越完善，施工标准化越来越规，对建设系统中的工程质量检测中心要求也随之水涨船高，要求检测机构必须是具有独立法人资格的机构，并且把检测市场逐步放开了，新批准成立了一些私营检测公司。由于定位的逐步明确，各类检测单位都开始着手进行转变，根据交通部统计： 目前省,公路工程综合甲级的有3家：省交校检测中心、省科研院检
金刚石薄膜的性能研究
金刚石薄膜的性能研究 金刚石薄膜的应用 由于金刚石的优异性质，加上CVD法大大降低了金刚石的生产成本而CVD金刚石薄膜的品质逐渐赶上甚至在一些方面超过天然金刚石而使得金刚石薄膜广泛地用于工业的许多领域： 1 工具领域 随着汽车、航空和航天工业的发展以及对材质轻量化、高比强度的要求日益提高，有色金属、碳纤维增强塑料（CFRP）、玻璃纤维增强塑料（GFRP）、纤维增强金属（FRM）以及石墨、陶瓷等新材料在工业中的应用日益广泛，因而对加工这些材料的刀具提出了更高的要求，金刚石的高硬度，耐磨损，高热导，低热膨胀系数，低摩擦系数，化学惰性等优点使得金刚石是加工非铁系材料的理想工具材料。HTHP金刚石在二十世纪60年代就被用于刀具领域，但由于其制备工艺复杂，价格昂贵，刀具种类受限而限制了其在工业上的广泛应用；将金刚石薄膜直接沉积在刀具表面，能极大地延长刀具的使用寿命，加工质量也大为提高。 2 热沉领域 目前国内半导体功率器件采用铜作热沉，在同时要求绝缘的场合采用氧化铍陶瓷。但氧化铍在制备过程中有剧毒物质产生，在发达国家已禁止使用。金刚石在室温下具有最高的热导率，是铜、银的5倍，又是良好的绝缘体，因而是大功率激光器件、微波器件、高集成电子器件的理想散热材料 采用金刚石热沉（散热片）的大功率半导体激光器已经用于光通信,在激光二极管、功率晶体管、电子封装材料等方面都有应用；金刚石热沉商品也已在国外市场出现。金刚石热沉的另一应用前景是用于正在发展之中的多芯片技术（MCMs，Multi Chip Modules）,这一技术的目标是把许多超大规模集成电路芯片以三维的方式紧密排列结合成为超小型的超高性能器件，而这些芯片的散热则是该技术的关键，显然金刚石薄膜是解决这一技术难题最理想的材料。 3 光学应用领域 金刚石的光学吸收在0.22μm左右，相当于真空紫外光波段，从此位置直到毫米波段，除位于～5μm附近由于双声子吸收而造成的微弱吸收峰（吸收系数～12.3cm-1）外，不存在任何吸收峰。 金刚石膜作为光学涂层的应用前景非常好。在军事可用作红外光学窗口和透镜的涂层。在民用方面可用作在恶劣环境（如冶金，化工等）下工作的红外在线监测和控制仪器的光学元件涂层。CVD金刚石膜通常沉积温度在800～1000℃左右,大多数光学材料衬底都不允许在这样高的温度下沉积金刚石膜,因此在低温下沉
金刚石材料的功能特性研究与应用
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
类金刚石薄膜制备和应用
类金刚石膜调研 类金刚石薄膜发展史： 金刚石、类金刚石薄膜技术，是指利用各种光学薄膜制作技术制作接近天然金刚石和人造单晶金刚石特性（如在较宽光谱内均具有很高的光透过率－－在2～15μm（微米）范围光的吸收率低到1％；具有很高的硬度、良好的导热性、耐腐蚀性以及化学稳定性高－－1000℃（摄氏度）以上仍保持其化学稳定性等）的人造多晶金刚石薄膜、类金刚石薄膜（又称为硬碳膜、离子碳膜、或透明碳膜）的一种技术。 光学应用金刚石、类金刚石薄膜主要采用低压化学汽相沉积（CVD）技术制备。低压CVD 技术包括热丝CVD法、等离子体CVD法、离子束蒸镀法、光/激光CVD法附加活性氢激光CVD 法等。 目前，CVD法制作金刚石薄膜已取得丰硕成果，但作为红外光学薄膜应用还需进一步解决金刚石薄膜对红外光学材料的粘着性和光散射的问题。CVD法制作的金刚石薄膜与硅基片的粘着性是不错的，但是与其他材料（如锗、硫化锌等）基片的粘着性就甚差，或是根本就粘着不到一起去。对于光散射的问题，则是要求如何更好地控制金刚石薄膜表面形态和晶粒结构。理想的CVD法制造的红外光学应用的金刚石薄膜或许是一种单晶结构的膜，但是，目前使用CVD法还不能制造单晶结构的金刚石薄膜。此外，大面积薄膜的制作、膜的光洁度等技术课题以及金刚石薄膜的制作成本问题，都有待于继续研究解决。 1.1金刚石、类金刚石薄膜研究进展 自1963年在一次偶然的机会出现了不寻常的硬度和化学性能好的化学汽相沉积（CVD）碳形式的薄膜后,国外有不少研究单位开始研究金刚石薄膜的沉积工艺.1971年,艾森伯格（Aisenberg）和沙博（Chabot）等人,利用离子束蒸镀法,以石墨作薄膜材料,通过氩气弧光放电使石墨分解电离产生碳离子。碳离子经磁场聚焦成束,在比较高的真空条件下,在低压沉积室内的室温下的基片上沉积出了硬碳膜。这种硬碳膜具有近似于金刚石的一些特性－如透明度高、电阻抗大、硬度高等。当时，这种膜被人们称作i形碳。直到1976年，斯潘塞（Spencer）等人对这种应碳膜的结构进行了探讨，结果确认膜中有金刚石等数种碳系结晶，后才被人们称之为类金刚石膜。就在这一年，德贾吉恩（Derjaguin）等人利用化学转变法合成出了金刚石薄膜。从此之后，低压CVD金刚石薄膜工艺引起了人们的注意。70年代中期，前苏联
激光测距仪测试报告讲解
激光测距仪测试报告 2007年11月24日到11月25日，我协同激光测距仪销售技术人员张建国对DSL激光测距仪在焦炉现场环境下的使用情况进行了测试。 激光测距仪的测距模式：在本次测试时，使用激光测距仪的232串口通讯方式进行测距，并使用跟踪模式，即以每秒5次的速率取激光测距仪的测试距离。 测试环境：在拦焦车轨道平台进行测试，第一次测试时，将目标反光膜粘贴于纸箱上，纸箱固定于拦焦车尾部距离地面1.5米处，反光膜面积500×750，激光测距仪放置于轨道最北端，测试时自然光线较弱，在此种测试条件下，对17、27、37、47、57、67、77、87、97、107号炭化室出焦时的距离进行了测试； 第二次测试时，将反光膜置于拦焦轨道中部装煤楼处，而将激光测距仪安置于拦焦车二层平台，反光膜面积500×1000，测试时自然光线较强，在此种情况下，对93、103号出焦时的距离进行了测量。 测试结果：在第一种情况测距时，在97号前8次出焦时距离的测量基本准确，其最大误差未超过40mm，而且此误差是测距误差和炭化室误差、拦焦车对位误差的累积误差；在97号和107号炭化室出焦时，由于受熄焦、放焦后水汽的影响，在水汽最浓的时刻，激光测距仪返回E255（信号弱）的错误，但仍能间断的传回距离数据，其精度仍能达到前8次测量的精度。 以第二种测试条件进行测试时，由于时间的关系只测了93和103号炭化室在出焦时的距离，在测量这两个炭化室距离时，水汽的影响较小，准确的得到了其距离，误差也在40mm以内。 测试局限性：本次测试由于时间的关系，对出焦时水汽对测距的影响进行了较多的测试，但对强光照射反光膜时对测距的影响未能更多的测试，据张建国讲只要使用反光膜，影响非常小。 测试结论：通过此次测试可得出结论，在一般条件下，对于90号以前的炭化室出焦时的测距精度可能得到保证，对于后面的15个炭化室，在出焦时，水汽的影响可能导致测量时某一时刻，测距仪出现信号弱的错误，但只要连续测量也有非常大的可能可以得到一个准确的数据。但不能保证100%的测得数据。 选取激光测距仪时需要考虑的因素：寿命问题，激光测距仪的寿命据张建国讲在50000个小时，在正常使用时应能达到5年，但考虑焦炉现场环境，可能只
类金刚石薄膜的性能与应用
学科前沿知识讲座论文
类金刚石薄膜的性能与应用 摘要: 类金刚石膜(Diamond-like Carbon)简称DLC,就是一类性质类似于金刚石如具有高硬度、高电阻率、耐腐蚀、良好的光学性能等,同时其又具有自身独特摩擦学特性的非晶碳膜。作为功能薄膜与保护薄膜,其广泛应用于机械、电子、光学、医学、航天等领域中。类金刚石膜制备方法比较简单,易实现工业化,具有广泛的应用前景。 关键词:超硬材料类金刚石薄膜制备气象沉积表面工程技术 引言 磨损就是工程界材料功能失效的主要形式之一,由此造成的资源、能源的浪费与经济损失可用“巨大”来表示。然而,磨损就是发生于机械设备零部件表面的材料流失过程,虽然不可避免,但若采取得力措施,可以提高机件的耐磨性。材料表面工程主要就是利用各种表面改性技术,赋予基体材料本身所不具备的特殊的力学、物理或化学性能,如高硬度、低摩擦系数、良好的化学及高温稳定性、理想的综合机械性能及优异的摩擦学性能,从而使零部件表面体系在技术指标、可靠性、寿命与经济性等方面获得最佳效果。硬质薄膜涂层因能减少工件的摩擦与磨损,有效提高表面硬度、韧性、耐磨性与高温稳定性,大幅度提高涂层产品的使用寿命,而广泛应用于机械制造、汽车工业、纺织工业、地质钻探、模具工业、航空航天等领域。 一、超硬薄膜材料
随着材料科学与现代涂层技术的发展,应用超硬材料涂层技术改善零部件表面的机械性能与摩擦学性能就是21世纪表面工程领域重要的研究方向之一。超硬薄膜就是指维氏硬度在40GPa 以上的硬质薄膜。到目前为止,主要有以下几种超硬薄膜: 1 金刚石薄膜 金刚石薄膜的硬度为50~100GPa(与晶体取向有关),从20世纪80年代初开始,一直受到世界各国的广泛重视,并曾于20世纪80年代中叶至90年代末形成了一个全球范围的研究热潮。金刚石膜所具有的最高硬度、最高热导率、极低摩擦系数、很高的机械强度与良好化学稳定性的优异性能组合使其成为最理想的工具与工具涂层材料。金刚石薄膜在摩擦学领域应用的突出问题,就就是在载荷条件下薄膜与基体之间的粘附强度以及薄膜本身的粗糙度问题,目前,己经有针对性地开展了大量的研究工作。随着研究工作的不断深入,金刚石薄膜将会为整个人类社会带来巨大的经济效益。 2 立方氮化硼(c-BN)薄膜 立方氮化硼(c-BN)薄膜的硬度为50~80GPa,它具有与金刚石相类似的晶体结构,其物理性能也与金刚石十分相似。与金刚石相比,c-BN的显著优点就是具有良好的热稳定性与化学稳定性,适用于作为超硬刀具涂层,特别就是用于加工铁基合金的刀具涂层。 3 碳氮膜 碳氮膜就是新近开发的超硬薄膜材料,理论预测它具有达到与超过金刚石的硬度。已有的研究表明CNx薄膜的硬度可高达72GPa,可与DLc相比拟。同时CNx薄膜具有十分独特的摩擦磨
化学气相沉积金刚石薄膜及其应用进展
化学气相沉积金刚石薄膜及其应用进展 摘要：化学气相淀积是近几十年发展起来的制备无机材料的新技术。化学气相淀积法已经广泛用于提纯物质、研制新晶体、淀积各种单晶、多晶或玻璃态无机薄膜材料。本文简单综述了化学气相淀积金刚石薄膜，又简单介绍了金刚石薄膜在各工业领域内的应用进展情况，并对其发展前景作了展望。 关键词：金刚石薄膜热灯丝CVD法微波等离子体CVD法 前言金刚石在所有已知物质中具有最高的硬度，室温下有最高的热导率，对光线而言从远红外区到深紫外区完全透明，有最低的可压缩性，极佳的化学惰性，其生物兼容性超过了钛合金等等。然而由于天然金刚石数量稀少，价格昂贵，尺寸有限等因素，人们很难利用金刚石的上述优异的性能。根据天然金刚石存在的事实以及热力学数据，人们一直想通过碳的另一同素异形体——石墨来合成金刚石。但由于金刚石与石墨之间存在着巨大的能量势垒，要将石墨转化为金刚石，必须使用高温高压技术来人工合成，使得人工高温高压合成的金刚石价格昂贵。 20世纪80年代初开发的化学气相沉积(CVD)制备的金刚石薄膜，不仅成本低，质量高，而又可大面积制备，使人们大规模应用金刚石优异性质的愿望，通过CVD法合成金刚石薄膜得以实现。金刚石膜具有极其优异的物理和化学性质，如高硬度、低磨擦系数、高弹性模量、高热导、高绝缘、宽能隙和载流子的高迁移率以及这些优异性质的组合和良好的化学稳定性等，因此金刚石薄膜在各个工业领域有极其广泛的应用前景。 1金刚石薄膜制备 在低温低压下利用化学气相沉积CVD技术生长金刚石膜；含碳化合物和氢气是最主要的原料，前者提供碳源，后者提供原子态的氢，促使更多的碳转变为sp3的金刚石结构，除去未转变为金刚石的其它形态碳(sp2石墨碳或非晶碳、sp1碳)。 金刚石薄膜制备的主要CVD方法：（1）热灯丝CVD(HFCVD)；（2）微波等离子体CVD(MWPCVD)；（3）直流等离子体CVD(DC-CVD)；（4）直流电弧等离子体射流CVD(DC-JET)；（5）电子增强CVD(EACVD)；（6）磁微波等离子体
类金刚石薄膜
类金刚石薄膜材料 班级：材料物理081401 姓名：谭旭松 学号：200714020124
1.1类金刚石薄膜材料的概述 类金刚石薄膜（Diamond Like Carbon）简称DLC,它是一类性质近似于金刚石，以sp3和 sp2键杂化的碳原子空间网络结构的亚稳态非晶碳膜。依据制备方法和工艺不同，DLC的性质可以在非常大的范围变化，既可能非常类似与金刚石，也可能非常类似与石墨。其硬度、摩擦系数、导热率、光学带隙、光学透光率、电阻率等都可以依据需要进行“调制”。一般类金刚石薄膜沉积温度较低、膜面平整光滑，因而在机械电子光学声学计算机的很多领域得到应用，如耐磨层、高频扬声器振膜、光学保护膜等，因此对DLC的开发研究引起很多材料工作者的极大关注。自从1971年Aisenberg 和Chabot 两位科学家利用碳离子束沉积出DLC 薄膜以来，人们已经成功地研究出了许多物理气相沉积、化学气相沉积以及液相法制备DLC 薄膜的新方法和新技术。这之中有两个法分别为气相法和沉积法。 1.2类金刚石薄膜材料的结构和分类 常态下碳有三种键和方式：sp1，sp2，sp3。在sp3态碳原子的四个电子按四面体形状分布成sp3杂化轨道，形成强σ键；在sp2态，碳原子的四个电子中的三个形成在同一平面内的三次轴对称的sp2杂化轨道，它们可形成强σ键第四个电子轨道与该平面垂直，形成π键；在sp1态，仅两个电子形成σ键，另两个电子形成π键。金刚石（diamond）—碳碳以 sp3键的形式结合；石墨（graphite）—碳碳以sp2键的形式结合；而类金刚石（DLC）—碳碳则是以sp3和 sp2键的形式结合，生成的无定形碳的一种亚稳定形态，它没有严格的定义，可以包括很宽性质范围的非晶碳，因此兼具了金刚石和石墨的优良特性；所以由类金刚石而来的DLC膜同样是一种亚稳态长程无序的非晶材料，碳原子间的键合方式是共价键，主要包含sp2和sp3两种杂化键，因而类金刚石薄膜的结构和性能介于金刚石和石墨之间，收沉积环境和沉积方式影响类金刚石薄膜中还可能含有H等杂质，形成一定数量的C-H键。 类金刚石薄膜（DLC）是1种非晶薄膜，可分为无氢类金刚石碳膜(a-C)和氢化类金刚石碳膜(a-C：H)两类。无氢类金刚石碳膜有a-C膜(主要由sp3和sp2键碳原子相互混杂的三维网络构成)，以及四面体非晶碳(tetrahedral carbon，简称ta-C)(主要由超过80％的sp3键碳原子为骨架构成)；氢化类金刚石碳膜(a-C：H)又可分为类聚合物非晶态碳(polymer—like carbon，简称PLC)、类金刚石碳、类石墨碳3种，其三维网络结构中同时还结合一定数量的氢. 类金刚石碳膜（diamond-like carbon films，简称DLC膜），的基本成分是碳，由于其碳的来源和制备方法的差异，DLC膜可分为含氢和不含氢两大类。DLC膜是一种亚稳态长程无序的非晶材料，碳原子间的键合方式是共价键，主要包含sp2和sp3两种杂化键，在含氢DLC膜中还存在一定数量的C-H键。我们从1996年起开始磁过滤真空弧及沉积DLC膜研究，正在完善工业化技术。如等离子体源沉积法、离子束源沉积法、孪生中频磁控溅射法、真空阴极电弧沉积法和脉冲高压放点等。不同的制备方法，DLC膜的成分、结构和性能不同。类金刚石碳膜作为新型的硬质薄膜材料具有一系列优异的性能，如高硬度、高耐磨性、高热导率、高电阻率、良好的光学透明性、化学惰性等，可广泛用于机械、电子、光学、热学、声学、医学等领域，具有良好的应用前景。我们开发了等离子体-
什么是金刚石瓷砖
一）什么叫金刚石？ 金刚石因高品质而得名，是一款极具天然石材作用和微晶石质感的仿石材瓷砖，它不光在价格、环保、耐用和清洁上极具优势，在质感、标准、花色、分量等指标上，金刚石都远远胜于石材、抛光砖。相比其他种类的产品，它最大的特色能够用“高亮度、高耐磨、高平坦、高逼真、高清晰、高环保”。 （二）金刚石的中心工艺是什么？ 二次烧超晶工艺：抢先行业的二次烧超晶中心技能，外表釉层更厚，颜色愈加鲜艳饱满。平坦度更好，硬度更高。 多层施釉：选用多层施釉技能，外表釉层较一般产品更厚，颜色更饱满。 定温恒烧：1180度定温恒烧，晶化程度更高，外表硬度到达莫氏6。 DS晶化釉：选用结晶程度及透光性更好的DS晶化釉。获得更高亮度及更高外表硬度。 360封边：选用360封釉技能，彻底根绝产品吸污现象，运用十年，仍然历久弥新。 6D逐行喷墨：选用6喷头设备，同时处理6种颜色，逐行扫描精度获得高清图画。 镜面精抛：选用镜面精抛技能,外表到达惊人平坦度，获得如镜面般润滑作用。 （三）金刚石的产品卖点有哪些？ 1、0水波纹：选用行业抢先二次烧超晶技能，DS晶化釉屡次施釉工艺，1180度高温恒温二次烧制，彻底根绝了水波纹的发生，产品更硬更平，外表呈现出完美的镜面作用，如钻石般闪亮动听，给人一种尊贵豪华的视觉感触。 2、0吸污：成熟的二次烧超晶技能让嘉宾金刚石坯底更硬，物理功能更安稳，更不易吸污，DS晶化釉屡次施釉工艺，再次有效的削减污渍侵略。特有的360封釉技能，让产品360度全面抗污，更是彻底根绝了产品的吸污现象，运用再久，风韵仍然。 3、超耐磨：嘉宾金刚石的超耐磨功能仍是得益于它独有的DS晶化釉屡次施釉工艺，特殊的晶化釉层比一般釉层更厚也愈加耐磨，再也不怕家居划花，砂砬磨花。历经磨历，永久保持着你初它时的模样。 4、高亮度：嘉宾金刚石选用结晶程度及透光性更好的DS晶化釉屡次施釉，使产品获得了更高亮度。外表亮度到达103以上，像镜面一平坦，光亮，如钻石一样闪闪发光，璀璨辉煌，不光让应用空间显得愈加亮堂宽阔，更增加尊贵豪华的感触。 （四）为什么说金刚石是全抛釉的升级呢？ 详细从生产的角度来剖析，二次烧超晶技能产品金刚石是与全抛釉在生产流程上都大致相同，它们都是釉面砖，他们的区别首要： A. 金刚石与全抛釉和超平釉最大的区别就是烧制的次数不同。全抛釉和超平釉产品都是一次烧成，而金刚石是通过二次烧成。首先将淋过底釉的砖坯进行初次高温烧制，烧制过的底坯通过再次施釉刮平后再进行二次烧制，最终磨边成形。这样通过二次煅烧，就使得金刚石的底坯物理功能更安稳，致密度更高，外表也更平坦。 B. 金刚石在最终一道施釉(淋通明釉)工序上比一般全抛釉要加厚，一般的全抛釉最表层通明釉为0.5-1毫米，而金刚石最表层通明釉则加厚为2-3毫米； C.抛光工序不一样，尽管金刚石、超晶石、全抛釉都要通过“刮平-粗抛-精抛”这三道工序，可是他们抛光时各选用的抛光模具是不一样的，金刚石选用的是硬抛模具进行抛光咱们简称“硬抛”，而全抛釉选用的软抛模具进行抛光简称“软抛”，其实望文生义就是抛光的程度不一样； D. 金刚石从根本上处理了全抛釉水波纹、裂纹、周边吸污等问题。 （五）详细从产品功能角度来剖析，金刚石比全抛釉更优异： 1、抗污性： 抗污功能是衡量瓷砖的一个重要指标，咱们用记号笔分别在金刚石与抛光砖2块测验瓷砖外表随意写几个大字。金刚石用抹布悄悄一擦，瓷砖外表又光亮剔透，污渍不会渗透到瓷砖外表。抗污功能良好。 2、吸水率：
oDLC类金刚石镀膜技术知识介绍
oDLC类金刚石镀膜技术知识介绍 DLC（类金刚石薄膜）定义： 类金刚石薄膜是近年兴起的一种以sp3和 sp2键的形式结合生成的亚稳态材料，兼具了金刚石和石墨的优良特性，而具有高硬度.高电阻率.良好光学性能以及优秀的摩擦学特性。类金刚石薄膜通常又被人们称为DLC薄膜，是英文词汇Diamond Like Carbon的简称，它是一类性质近似于金刚石，具有高硬度.高电阻率.良好光学性能等，同时又具有自身独特摩擦学特性的非晶碳薄膜。 DLC薄膜性能 机械性能：高硬度和高弹性模量、优异的耐磨性、低摩擦系数 电学性能：表面电阻高化学惰性大 光学性能：DLC膜在可见光区通常是吸收的，在红外去具有很高的透过率稳定性：亚稳态的材料、热稳定性很差，400摄氏度 oDLC镀膜技术解析： oDLC镀膜技术，是指通过纳米镀膜技术将DLC(类金刚石薄膜)均匀地沉积于钢化玻璃或者物质表面，形成一层独特的保护膜。借助类金刚石薄膜自身的高硬度优势提高钢化玻璃的表面硬度，改善其防刮抗压性能。、 oDLC镀膜技术的应用 由于DLC类金刚石有着和金刚石几乎一样的性质，因此，它的产品被广泛应用到机械、电子、光学和医学等各个领域。同时类金刚石膜有着比金刚石膜更高的新能价格比，所以相当广泛的领域内可以代替金刚石膜。 1、机械领域的应用 ①用于防止金属化学腐蚀和划伤方面 ②磁介质保护膜 2、电子领域的应用 ①UISI芯片的BEOL互联结构的低K值的材料 ②碳膜和DLC薄膜交替出现的多层结构构造共振隧道效应的多量子阱结构 3、光学领域的应用 ①塑料和聚碳酸酯等低熔点材料组成的光学透镜表面抗磨损保护层 ②DLC膜为性能极佳的发光材料之一：光学隙带范围宽，室温下光致发光和
金刚石膜的应用以及制备方法
金刚石膜的应用以及制备方法 ——————微波等离子体CVD制备金刚石膜 前言： 随着对金刚石的深入研究以及广泛应用，对硬质碳素材料有了进一步探索和需求，因此渴望找到一种可以代替金刚石的的材料。自从1971年Aisenberg和Chabot第一次利用碳的离子束沉积技术制备出具有金刚石特征的非晶碳膜以后，全球范围内掀起了制备类金刚石薄膜的浪潮。金刚石膜具有高硬度、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、高绝缘、高稳定性、宽能隙和载流子高迁移率等优异性质和这些优异特性的组合，是一种在传统工业、军事、航天航空和高科技领域具有广泛应用前景的新材料，被称为是继石器时代、青铜器时代、钢铁时代、硅时代以来的第五代新材料，亦被称为是继塑料发明以来在材料科学领域的最伟大的发明。 微波等离子体化学气相沉积金刚石膜（简称：CVD金刚石膜），具有沉积速度快、纯度高、成膜均匀、面积大、结晶好、成本低等优点，是当今国际上制备金刚石膜的最先进方法，亦是金刚石膜制备技术的发展方向。世界上各大金刚石膜制品公司皆主要采用微波等离子体化学气相法制备金刚石膜。 一、金刚石膜在当代社会中的重要作用。 （１）金刚石膜刀具应用 金刚石膜硬度高、热导率高、摩擦系数低、生物相容性好以及这些优异性能的组合，可制成金刚石膜的切削刀具、机芯、密封件、人工关节等。使用金刚石膜工具不仅可以极大提高工具的使用寿命与工效，还可以极大提高加工精度。更重要的是解决了超硬合金、陶瓷材料、碳纤维、玻璃纤维等超难加工材料的切削加工难题，为高、新、精、尖技术和工艺的发展奠定了基础。 （2）金刚石膜光学应用
使用微波等离子体化学气相法沉积金刚石膜于镜头、钟表、仪表等表面，可制造真正的永不磨损镜头和钟表等，并极大提高光学镜头的适用范围和成像质量，适应各种恶劣的环境。美国哈勃望远镜的镜头使用了表面沉积金刚石薄膜技术，以适应外太空的恶劣环境和提高成像质量。 （3）金刚石膜航天应用 金刚石膜具有良好的抗辐照性能，以金刚石膜为基底的电子器件在高空电离辐射、热辐射和宇宙射线的作用下仍能保持良好的工作性能，在航天器中具有重要的应用。使用微波等离子体化学气相法沉积金刚石膜于窗口表面，可以充分利用其高硬度、高热导等特性，制造各种航天器和深海设备的观察窗口。美国发射的金星探测器的观察窗口就使用了金刚石膜技术。 （4）金刚石膜军事应用 用金刚石膜窗口制作各种激光制导、红外制导导弹的头罩，可以极大地提高导弹的飞行速度和命中率。当导弹以10马赫飞行时，温度升到5000℃，此时制导窗口不仅要经受高温的考验，还要经受空气中微尘、水分子和空气分子的高速撞击，使用传统的ZnS、ZnSe 、Ge等材料制成的窗口即已受热变软、变形、打毛甚至变盲，而金刚石膜窗口却能安然无恙。 美国洛克希德导弹和空间公司（Lockheed Missiles and Space Company）采用CVD金刚石膜制造导弹拦截窗口，起到了很好的保护效果，并在单面镀金刚石膜后可增加透过率13%，双面镀膜后增加透过率26%。“AIM-9L Sidewinder”空对空热寻导弹，因为使用了金刚石膜窗口，大大提高了热寻的灵敏度。 （5）金刚石膜热沉应用 金刚石膜系高热导的绝缘体，用作大功率电器件的散热衬底而无需专门的冷却系统，在提高电子设备紧凑度的同时，减轻了重量，提高了电子器件的可靠性，这对于航空航天等高技术领域具有重要意义。美国F16战机的分频电路就使用了CVD金刚石膜衬底。如果卫星上全部使用金刚石膜作为电路的衬底，冷却系统将减少90%的重量，不仅尺寸大大减小，结构紧凑，而且改善了工作环境，增强了电子系统的功能和可靠性，使卫星总重量降低50%以上，发射效率成倍提高。 （6）金刚石膜电子学应用 《美国国家关键技术报告》认为：“电子和光学器件领域将是金刚石膜最终
年产5万片高品质金刚石砂轮项目可行性研究报告
年产5 万片高品质金刚石砂轮项目可行性研究报告郑州华晶金刚石股份有限公司二○一二年三月十四十五十六目录一项目名称及承办单位…………………………………………………1二承办单位概况…………………………………………………………1三项目背景………………………………………………………………2四市场研究………………………………………………………………5五生产纲领和生产协作…………………………………………………8六项目内容与建设方案…………………………………………………8七公用、动力设施………………………………………………………9八环境…………………………………………………………………10九职业安全卫生………………………………………………………11十消防设施……………………………………………………………12十一节能与合理用能…………………………………………………13十二企业组织与人员建议……………………………………………13十三项目实施进度建议………………………………………………14投资估算及资金筹措……………………………………………15财务分析与评价…………………………………………………17结论和建议………………………………………………………22年产5 万片高品质金刚石砂轮项目可行性报告一项目名称及承办单位一项目名称年产5 万片高品质金刚石砂轮项目二项目承办单位承办单位郑州华晶超硬磨具有限公司公司名称以登记机关核准为准注册地址注册资本公司类型郑州市高新开发区冬青街—郑州高新区创业中心5 号园2000.00 万元有限责任公司法定代表人郭留希经营范围金刚石砂轮的研制、生产和销售以登记机关核准经营范围为准。二承办单位概况郑州华晶超硬磨具有限公司为郑州华晶金刚石股份有限公司以下简称“郑州华晶”与郑州人造金刚石及制品工程技术研究中心有限公司以下简称“工程中心”合资设立的有限责任公司。注册资本2000.00 万元。其中郑州华晶以募集资金出资1800 万元占合资公司注册资本的90工程中心以自有资金出资200 万元占合资公司注册资本的10。该公司依托于郑州华晶和工程中心致力于金刚石下游制品的研制、生产和销售。郑州华晶位于郑州市高新技术产业开发区国家级公司于2010 年3 月在深圳证券交易所创业板上市总股本30400 万股主营业务为人造金刚石及其原辅材料的研发、生产和销售以及人造金刚石合成设备的研发。郑州华晶已成为全国人造金刚石的主要生产企业之一人造金刚石产销量位居全国第三。公司自2006 年起一直是河南省科技厅认定为高新技术企业。公司是超硬材料行业栋梁企业和国家级河南超硬材料产业基地的骨干企业先后参与多项国家和行业标准的制定。截止2011 年底公司已获授权国内专利299 项其中国内发明专利7 项同时公司已获授权国际发明专利1 项。公司与中原工学院、郑州磨料磨具磨削研究所共同完成的“触媒法合成高品级金刚石关键设备与成套工艺技术开发”项目获得“2011 年度国家科技进步奖二等奖”。工程中心为郑州华晶的全资子公司承担着郑州华晶研发体系建设。工程中心下设技术委员会和专家委员会设有原辅材料实验室、设备实验室、工艺实验室、制品9-2-1年产5 万片
金刚石薄膜
金刚石薄膜 类金刚石薄膜是近来兴起的一种以sp3和sp2键的形式结合生成的亚稳态材料，兼具了金刚石和石墨的优良特性，而具有高硬度。高电阻率。良好光学性能以及优秀的摩擦学特性。 结构 类金刚石薄膜通常又被人们称为DLC薄膜，是英文词汇DiamondLikeCarbon的简称，它是一类性质近似于金刚石，具有高硬度.高电阻率.良好光学性能等，同时又具有自身独特摩擦学特性的非晶碳薄膜。碳元素因碳原子和碳原子之间的不同结合方式，从而使其最终产生不同的物质:金刚石(diamond)-碳碳以sp3键的形式结合;石墨(graphite)-碳碳以sp2键的形式结合;而如同绪论里所述类金刚石(DLC)-碳碳则是以sp3和sp2键的形式结合，生成的无定形碳的一种亚稳定形态，它没有严格的定义，可以包括很宽性质范围的非晶碳，因此兼具了金刚石和石墨的优良特性;所以由类金刚石而来的DLC膜同样是一种亚稳态长程无序的非晶材料，碳原子间的键合方式是共价键，主要包含sp2和sp3两种杂化键，而在含氢的DLC膜中还存在一定数量的C-H键。 由两个相同或不相同的原子轨道沿轨道对称轴方向相互
重叠而形成的共价键，叫做σ键。σ键是原子轨道沿轴方向重叠而形成的，具有较大的重叠程度，因此σ键比较稳定。σ键是能围绕对称轴旋转，而不影响键的强度以及键跟键之间的角度(键角)。根据分子轨道理论，两个原子轨道充分接近后，能通过原子轨道的线性组合，形成两个分子轨道。其中，能量低于原来原子轨道的分子轨道叫成键轨道，能量高于原来原子轨道的分子轨道叫反键轨道。以核间轴为对称轴的成键轨道叫σ轨道，相应的键叫σ键。以核间轴为对称轴的反键轨道叫σ*轨道，相应的键叫σ*键。分子在基态时，构成化学键的电子通常处在成键轨道中，而让反键轨道空着。 σ键是共价键的一种。它具有如下特点: 第一点，σ键有方向性，两个成键原子必须沿着对称轴方向接近，才能达到最大重叠;第二点，成键电子云沿键轴对称分布，两端的原子可以沿轴自由旋转而不改变电子云密度的分布;第三点，σ键是头碰头的重叠，与其它键相比，重叠程度大，键能大，因此，化学性质稳定。共价单键是σ键，共价双键有一个σ键，π键，共价三键由一个σ键，两个π键组成。 分类 类金刚石薄膜(DLC)是1种非晶薄膜，可分为无氢类金刚石碳膜(a-C)和氢化类金刚石碳膜(a-C:H)(图2)两类。无氢类金刚石碳膜有a-C膜(主要由sp3和sp2键碳原子相互混杂
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
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