【摘 要】
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化学气相沉积法(Chemical Vapour Deposition,简称CVD)制备出的金刚石膜具有和天然金刚石相近的一系列独特性能,在航空、航天、国防等高科技领域具有广阔的应用前景.本课题组
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化学气相沉积法(Chemical Vapour Deposition,简称CVD)制备出的金刚石膜具有和天然金刚石相近的一系列独特性能,在航空、航天、国防等高科技领域具有广阔的应用前景.本课题组通过对CVD金刚石膜多年的研究,自行研制开发了一台大面积热丝CVD设备.但是,该设备能够制备的金刚石膜通常由微米级柱状多晶组成,表面粗糙,给后续平整加工带来很大困难.为了降低CVD金刚石膜的表面粗糙度,并提高韧性和机械强度等性能,本文提出在已有设备的基础上开展纳米金刚石(Nanocrystalline Diamond,简称NCD)膜的制备工艺研究.本文所完成的主要工作和取得的成果如下:1.研究了衬底预处理、热丝碳化程度、偏压、反应气体中添加Ar气等对CVD金刚石膜成核的影响,确立了在现有设备上制备NCD膜的工艺方案.2.对现有热丝CVD设备进行了气路改造,实现了Ar气的供给和流量控制;设计安装了直流偏压系统,实现了上下偏压的可调;设计安装了机械手装置,提高了实验效率.3.分析了Ar气在NCD膜制备过程中的作用,研究了添加Ar气制备NCD膜的工艺,成功地制备出了NCD膜.4.研究了使用衬底负偏压、栅极正偏压、双偏压法生长NCD膜的工艺,通过采用"双偏压成核+栅极正偏压生长"工艺,成功地制备出了均匀性、纯度都很高的纳米金刚石膜.
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