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微波CVD方法在Ar-CO_2-CH_4体系中沉积超纳米金刚石薄膜（英文）被引量：1: 2015年; 采用微波CVD系统研究了Ar-CO_2-CH_4气氛中不同工艺条件对超纳米金刚石薄膜形貌的影响。结果表明:以Ar-CO_2-CH_4为反应气源,可制备出晶粒尺寸为20 nm左右、表面粗糙度在16 nm以下,厚度达5μm以上,结构致密的超纳米金刚石薄膜;在Ar-CH_4组分中添加CO_2可明显提高金刚石膜的沉积速率,但采用该气源组分能够得到致密金刚石膜的气源组成范围很窄。其原因和控制方式有待深入研究。; 丰杰祁尧盛景恺李周马莉吴先哲胡东平梅军余志明魏秋平; 关键词：原子力显微镜沉积速率

二十面体金刚石和其他五重对称金刚石晶体的生长机制（英文）被引量：2: 2015年; 采用热丝化学气相沉积(HFCVD)方法制备五重对称金刚石晶体(FSDCs)。利用扫描电子显微镜(SEM)对其表面形貌和缺陷进行观察。从形核-长大的角度出发,讨论各种五重对称金刚石晶粒的形成机制,并进行计算机模拟。结果表明:正十二面体烷(C20H20)可作为二十面体金刚石晶体(IDC)的晶核,其C—H键垂直于IDC的{111}表面,随着活性H原子和甲基的不断萃取与结合,C20H20中20个C—H键均发展成为与之垂直的20个{111}表面。正二十面体金刚石晶体(IDC)可以看做是由等腰四面体组装而成,其中每个四面体给IDC表面贡献一个{111}晶面,而四面体的其余晶面与其相邻的四面体形成孪晶面。然而,完美二十面体{111}面的二面角与孪晶结构的二面角存在1.44°的差异,该失配导致了IDC的晶格畸变。通过计算模拟讨论晶格失配对IDC长大过程中的能量和稳定性的影响,最终揭示晶格失配所导致的应变如何诱导产生各种缺陷,如顶点处凹五角形腔的形成,以及沿晶粒边缘的凹槽。该计算模型能够较好地解释实验中所观察到的晶体形貌。类似推理可进一步用于解释十五烷(C15H20)作为晶核如何发展成为实验中所观察到的星形和棒形的五重对称结构,以及一些常见缺陷的形成。; 魏秋平马莉叶浚余志明; 关键词：金刚石

超纳米金刚石薄膜的显微力学性能表征（英文）: 2015年; 研究4种不同气氛下制备的可应用于MEMS方面的超纳米金刚石薄膜的显微力学特征。利用纳米压痕技术得到样品的加载-卸载曲线及硬度和弹性模量随压入深度的变化关系。结果表明,无Ar条件下制备的薄膜具有最好的弹性回复能力、最高的硬度(72.9 GPa)和弹性模量(693.7 GPa)。同时低Ar含量更有利于提高薄膜的硬度和弹性模量。以上结果说明无Ar或低Ar含量更有利于提高纳米金刚石薄膜的力学性能,以更好地应用于MEMS方面。; 丰杰谢友能李周吴先哲李建国梅军余志明魏秋平; 关键词：纳米压痕力学性能

氮气含量对射频磁控溅射法制备的AlN薄膜微观结构与力学性能的影响被引量：3: 2014年; 用Ar气和N2气分别作为溅射气体和反应气体，采用射频反应磁控溅射法，通过调节工作气体（Ar气与N2气的混合气体）中N2的含量（体积分数）φ（N2），在硅（100）衬底上制备一系列六方结构AlN多晶薄膜，利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和纳米压痕仪等对薄膜特性进行测试与分析。结果表明，φ（N2）对AlN薄膜的择优取向、结晶性、沉积速率与力学性能的影响都十分显著，对薄膜的微观结构和表面粗糙度也有一定影响：随φ（N2）增大，薄膜的厚度和沉积速率逐渐减小，结晶性也发生显著变化；较高的φ（N2）有利于AlN薄膜沿（002）晶面择优生长；φ（N2）对AlN薄膜的硬度影响较大，而对弹性模量影响较小。实验制备的AlN薄膜具有良好的纳米力学性能，硬度平均值在12.0～29.3 GPa之间，弹性模量平均值在184.0～209.8 GPa之间。; 余志明刘丹瑛魏秋平张雄伟龙芬罗嘉祺王一佳; 关键词：氮化铝薄膜反应溅射纳米压痕

铌基体上硼掺杂金刚石薄膜电极的制备、表征和电化学性能(英文): 2013年; 采用热丝化学气相沉积法在铌基体上制备一系列硼掺杂金刚石薄膜电极,并通过扫描电子显微镜、激光拉曼光谱、X射线衍射、显微硬度和电化学分析等手段研究沉积所得样品中B/C比对薄膜的形貌、生长速率、化学键结构、物相组成和电化学性能的影响。结果表明:金刚石的平均晶粒尺寸和生长速率随着B/C比的增加而减小;金刚石薄膜在9.8N载荷下的维氏显微压痕测试中表现出优异的结合强度;相对于其他掺杂水平的样品,B/C比为2%的BDD电极具有更宽的电势窗口和更低的背景电流以及在H2SO4和KFe(CN)6溶液中更快的氧化还原反应速率。; 余志明王健魏秋平孟令聪郝诗梦龙芬; 关键词：金刚石薄膜热丝化学气相沉积硼掺杂电化学性能

基体梯度降温对钛合金表面沉积金刚石薄膜的影响被引量：3: 2012年; 采用热丝化学气相沉积法（HFCVD）在钛合金（Ti6A14V）表面沉积金刚石薄膜，研究基体温度对金刚石形核的影响，及梯度降温CVD技术（即高温梯度降温形核-低温生长）对所得金刚石薄膜样品的物相组成、表面形貌和附着性能的影响。利用扫描电镜（SEM）、激光拉曼光谱（Raman）和维氏硬度仪分析薄膜的形貌、结构、成分和附着性能。结果表明：基体温度较高时，基体表面钛原子和活性碳原子具有更高的能量，更利于活性碳原子向基体的扩散，促进碳化钛的形成，最终延长金刚石的孵化期；采用高温形核-1氐温生长的梯度降温法可以在550-600℃下沉积质量良好的金刚石薄膜；基体温度在30min内从800℃逐渐降温至550℃后再生长7h，所得金刚石薄膜样品具有较好的附着性能。; 余志明张益豪魏秋平龙芬阳泰明刘丹瑛; 关键词：热丝化学气相沉积金刚石薄膜 TI6AL4V 形核

Preparation of diamond/Cu microchannel heat sink by chemical vapor deposition被引量：2: 2015年; A Ti interlayer with thickness about 300 nm was sputtered on Cu microchannels, followed by an ultrasonic seeding with nanodiamond powders. Adherent diamond film with crystalline grains close to thermal equilibrium shape was tightly deposited by hot-filament chemical vapor deposition(HF-CVD). The nucleation and growth of diamond were investigated with micro-Raman spectroscope and field emission scanning electron microscope(FE-SEM) with energy dispersive X-ray detector(EDX). Results show that the nucleation density is found to be up to 1010 cm-2. The enhancement of the nucleation kinetics can be attributed to the nanometer rough Ti interlayer surface. An improved absorption of nanodiamond particles is found, which act as starting points for the diamond nucleation during HF-CVD process. Furthermore, finite element simulation was conducted to understand the thermal management properties of prepared diamond/Cu microchannel heat sink.; 刘学璋罗浩苏栩余志明; 关键词：热丝化学气相沉积微通道场发射扫描电子显微镜 FE-SEM

溅射气压对AlN薄膜纳米结构和纳米力学性能的影响(英文)被引量：1: 2014年; 研究在不同气压下,运用射频磁控溅射法在Si(100)上沉积氮化铝(AlN)薄膜,并使用XRD、SEM、AFM、XPS和纳米压痕等表征手段研究薄膜的性质。XRD结果表明,在低压下有利于沉积c轴取向的薄膜,而在高气压下有利于(100)面的生长。SEM和AFM结果表明,随着气压的升高,沉积速率和表面粗糙度均减小而表面粗糙度则增加。XPS结果表明,降低气压有利于减少薄膜中的氧含量,从而使制备的薄膜成分更接近其化学计量比。通过测试AlN薄膜的纳米力学性能表明,在0.30 Pa下制备的薄膜具有最大的硬度和弹性模量。; 魏秋平张雄伟刘丹瑛李劼周科朝张斗余志明; 关键词：氮化铝薄膜反应磁控溅射纳米力学性能

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国家自然科学基金(21271188)

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