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石墨基金刚石涂层电极的制备及性能研究

李荣斌 , 杨小倩 , 胡晓君 , 沈荷生 , 李明利 , 赵国华 ,

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2003.11.013

采用固体三氧化二硼,用热丝辅助化学气相沉积法在石墨衬底上沉积了掺硼金刚石涂层.用喇曼谱、扫描电镜及电导-温度关系研究了掺硼金刚石涂层的生长气压和掺硼浓度等主要工艺参数对涂层的形貌、结构及电学性能的影响和涂层的循环伏安特性.结果表明,石墨基金刚石涂层电极具有优良的电化学性能.

关键词: 掺硼金刚石涂层 , 石墨 , 电学与电化学性能

CVD金刚石涂层丝和涂层纤维

, 沈荷生 , 张志明 , 胡晓君 , 杨小倩 , 万永中

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2001.09.001

对近年来CVD金刚石涂层丝和涂层纤维以及金刚石涂层纤维复合材料的分类和发展状况做了较全面的介绍,并分析了它们的应用前景以及存在的问题.

关键词: 化学气相沉积 , 金刚石薄膜 , 涂层丝 , 涂层纤维

C-H-N体系生长金刚石薄膜

万永中 , 张志明 , 沈荷生 , , 张卫 , 王季陶

无机材料学报

通过热力学分析从理论计算上给出了C-H-N体系中低压生长金刚石的三元相图.该相图中存在金刚石生长区.不同温度和压强下金刚石生长区几乎都位于CH4-N连线以下,并且随衬底温度的改变而有显著的变化.随着氮含量的增加,金刚石生长区向碳含量减少的方向移动.使用该相图对优化添加含氮气源生长金刚石的实验条件提供了理论依据.

关键词: 金刚石 , diamond , phase diagram , nitrogen

硼硫共掺杂金刚石薄膜的研究

李荣斌 , 胡晓君 , 沈荷生 ,

功能材料

利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术,以丙酮为碳源,用二甲基二硫和三氧化二硼作掺杂源,在硅衬底上制备了硼与硫共掺杂的金刚石薄膜.用俄歇谱分析金刚石薄膜中硫的含量,用傅里叶红外光谱(FTIR)分析了薄膜表面键结构,用扫描电子显微镜(SEM)观测薄膜的表面形貌,X射线衍射(XRD)和喇曼(Raman)光谱表征膜层的结构.结果表明:微量硼的加入促进硫在金刚石中的固溶度,使硫在金刚石中的掺杂率提高了近50%;随着薄膜中硫含量的增加,薄膜的导电性增加,当薄膜中硫含量达到0.15%(原子分数)时其导电激活能为0.39eV.

关键词: 共掺杂 , 化学气相沉积 , 金刚石薄膜

CVD金刚石薄膜的掺硼研究

杨小倩 , 胡晓君 , 沈荷生 , 张志明 , 李荣斌 ,

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2002.01.004

采用固体三氧化二硼,在单晶硅(100)衬底上用微波CVD法生长金刚石薄膜和进行p型掺杂,对不同掺杂碳源浓度下CVD金刚石薄膜的掺杂和生长行为、薄膜表面形貌、薄膜的电性能等进行了研究.结果表明,硼确实已掺入金刚石膜中;在SEM下观察到硼掺杂金刚石膜结构致密没有孔洞;用Ti和Ag分别在掺杂金刚石薄膜表面制备电极,测试了在不同温度下电流随温度的变化.

关键词: CVD金刚石薄膜 , 掺杂 , 电学性能

微波等离子体刻蚀脱碳预处理对金刚石涂层刀具附着力和切削性能的影响

夏琦 , 张志明 , 沈荷生 , 孙方宏 ,

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2000.04.004

用EACVD法在硬质合金(YG6)刀具上沉积金刚石涂层;用氢微波等离子体刻蚀的方法对基底进行表面预处理,以期提高金刚石涂层的附着力和涂层刀具的切削性能;附着力采用压痕法计算测定,切削性能通过对碳化硅增强铝基复合材料的切削试验测定;用X射线应力仪测试了涂层残余应力,并就不同预处理对性能的影响进行了分析和讨论.

关键词: CVD金刚石涂层 , 微波等离子体刻蚀 , 硬质合金刀具 , 附着力 , 切削性能

大面积平整金刚石薄膜的制备

杨小倩 , 沈荷生 , 张志明 , 胡晓 , 万永中 ,

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2001.03.004

用热丝CVD的方法在3英寸的硅衬底上生长均匀的金刚石薄膜,应用了在热丝上方加石 墨电极,在形核阶段相对于热丝施加一直流负偏压的预处理方法,使金刚石的成核密度达到1010- 1011/cm2。在3英寸镜面抛光的硅衬底上制备了平整的金刚石薄膜,生长的薄膜用SEM及喇曼光 谱进行了测试。实验发现电极的位置是影响金刚石薄膜均匀性的重要因素。

关键词: 热丝CVD , 金刚石薄膜 , 成核

硼磷共掺杂n型金刚石薄膜的Hall效应、红外光谱和EPR研究

胡晓君 , 李荣斌 , 沈荷生 , 戴永兵 ,

无机材料学报

用离子注入方法,在CVD金刚石薄膜中共注入硼离子和磷离子,得到了电阻率较低的n型金刚石薄膜。Hall效应测试表明,800℃退火后,在注入的磷离子剂量相同的情况下,共注入硼的金刚石薄膜的载流子浓度与单一掺磷的相近,但Hall迁移率高,电阻率低。FTIR结果表明B-H结的形成钝化了硼的受主特性,使磷的施主特性没有被补偿,共掺杂薄膜中载流子浓度没有大幅度减少。EPR和Raman测试结果证实了较高温度退火后的共掺杂薄膜的晶格结构比单掺杂薄膜的更完整,从而有利于提高载流子迁移率,降低电阻率。

关键词: 金刚石薄膜 , co-doping , n-type , resistivity

CVD金刚石薄膜在钨丝和碳纤维上的制备

, 沈荷生 , 张志明 , 胡晓君 , 杨小倩 , 万永中

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2001.03.005

用CVD方法在钨丝和碳纤维上沉积金刚石薄膜。约含有10000根纤维的纤维束经特殊 处理后分离为单根。生长条件使碳纤维中心在CVD生长结束后仍保持固态。CVD金刚石在纤 维上生长的平均激活能为93.15kJ/mol。SEM照片给出了纤维涂层在不同生长条件下的表面和 中心的形貌。纤维内部的石墨碳和外部的金刚石层有很大的不同。钨丝的断裂强度和杨氏模量 的测量表明,具有金刚石涂层的钨丝的断裂强度为0.567GPa,非常接近不具有金刚石涂层的钨 丝的断裂强度。但具有金刚石涂层的钨丝的断裂应变为4.8%,比没有金刚石涂层的钨丝的断 裂应变7%要小得多。这表明了金刚石涂层可以减少钨丝的断裂应力,提高其机械性能。

关键词: CVD金刚石 , 涂层 , , 纤维

C-H-N体系生长金刚石薄膜

万永中 , 张志明 , 沈荷生 , , 张卫 , 王季陶

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324X.1999.06.002

通过热力学分析从理论计算上给出了C-H-N体系中低压生长金刚石的三元相图.该相图中存在金刚石生长区.不同温度和压强下金刚石生长区几乎都位于CH4-N连线以下,并且随衬底温度的改变而有显著的变化.随着氮含量的增加,金刚石生长区向碳含量减少的方向移动.使用该相图对优化添加含氮气源生长金刚石的实验条件提供了理论依据.

关键词: 金刚石 , 含氮气源 , 相图 , 化学气相淀积

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