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等离子喷涂如何制备金刚石膜

更新时间  2019-08-19 10:17:05 阅读

金刚石是人类已知的最坚硬的材料。此外,金刚石还具有一系列优良的物理化学性能。随着对金刚石性能的不断深入研究和人造金刚石收购技术的进步,金刚石在被誉为“21世纪材料”、“最重要、最具影响力”的高新技术和未来工业领域的应用前景日益广阔。“材料自塑料”等。人造金刚石可分为物理方法和化学方法。物理热压法合成的金刚石在石油钻井中得到了广泛的应用。高温等离子体法是一种获得金刚石薄膜的物理化学气相沉积方法。结果表明,无论采用何种活化方式,甲烷等几乎所有含碳气体都能被活化,分离出的碳沉积后都能获得金刚石薄膜。目前,实验室获得金刚石薄膜的方法有电热丝法、辉光放电法、乙炔-氧气火焰法等十多种。与其他方法相比,高温等离子体法具有简单、高效、成膜质量好等优点。金刚石薄膜可以在大气或真空条件下通过等离子喷涂制备。金刚石膜的生长速度一般可达80-150微米/小时,可达1000微米/小时,金刚石膜厚度大于1.0毫米。金刚石薄膜中的非晶态碳和石墨包裹体在生长过程中可以通过等离子吹蚀去除。可以得到高质量的薄膜。图1是日本富士通公司制备金刚石薄膜装置的示意图。

等离子喷涂如何制备金刚石膜

该装置以氢气、氩气为工作气体,甲烷为原料,制备金刚石薄膜,并将其沉积在10*10平方毫米的基体上。合成金刚石薄膜的物理参数与天然金刚石薄膜的物理参数比较见下表3。进一步的研究表明,真空等离子喷涂(VPS)方法可以获得与天然完整金刚石更为一致的薄膜。日本东京大学和通用电气公司使用的等离子喷涂设备与日本富士通公司使用的等离子喷涂设备相似。根据1988年东京大学的研究报告,真空厨房获得的金刚石薄膜的体积密度和导热系数与天然金刚石更接近,在美国也得到了相同的实验结果。我国有关部门对等离子喷涂金刚石成膜方法的跟踪研究,近80年代末已达到世界先进水平,图3为多晶金刚石颗粒的等离子合成。目前,金刚石薄膜已应用于大功率半导体器件和超大规模集成电路基板中,并已实现了半工业应用,在提高半导体器件的单位功率、集成度和工作速度方面取得了良好的效果。金刚石强化高保真、高端扬声器隔膜,可有效防止高动态、高频工作条件下隔膜的分段振动和非线性变形,提高扬声器的保真度和音质。在光学窗口、卫星太阳电池板保护、计算机软盘保护、光学透镜减反射涂层等方面的应用也取得了令人满意的效果。表4显示了2000年金刚石薄膜的全球市场预测。


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