大尺寸金刚石激光闪射法热导率测试研究 被引量：1

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作者 张雅淋 安晓明 +2 位作者 葛新岗 姜龙 李义锋 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第3期503-510,550,共9页

为解决大尺寸金刚石热导率的测试问题,本文在耐驰LFA467激光闪射仪的基础上,设计了垂直模式和In-Plane模式的φ100 mm测试样品架,从理论分析和实际测试两方面证明了φ100 mm样品架的可行性。从理论分析结果得出,新样品架带来的样品边界... 为解决大尺寸金刚石热导率的测试问题,本文在耐驰LFA467激光闪射仪的基础上,设计了垂直模式和In-Plane模式的φ100 mm测试样品架,从理论分析和实际测试两方面证明了φ100 mm样品架的可行性。从理论分析结果得出,新样品架带来的样品边界条件的变化对测试结果影响不大。从实际测试结果来看,垂直模式和In-Plane模式的φ100 mm样品架的热导率比标准样品架的热导率分别高3.6%和6.5%,仍在可接受范围内。本文设计的φ100 mm样品架最大能够测试φ100 mm的样品,有助于保护样品的完整性,实现激光闪射法大尺寸金刚石热导率的无损测试。 展开更多

关键词 金刚石 激光闪射法 热导率 大尺寸 热扩散系数

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金刚石涂层游动芯头制备及其在铜管生产中的应用

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作者 崔玉明 王勇 +2 位作者 李国华 姜龙 董旺 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2024年第4期456-462,共7页

通过沉积方式和旋转装置设计,采用直流电弧等离子体喷射法在硬质合金游动芯头表面均匀沉积金刚石涂层,并利用白光干涉仪、扫描电子显微镜、Raman光谱仪和压痕法对涂层的表面粗糙度、形貌、质量均匀性和膜–基附着力等进行测试分析。结... 通过沉积方式和旋转装置设计,采用直流电弧等离子体喷射法在硬质合金游动芯头表面均匀沉积金刚石涂层,并利用白光干涉仪、扫描电子显微镜、Raman光谱仪和压痕法对涂层的表面粗糙度、形貌、质量均匀性和膜–基附着力等进行测试分析。结果表明:金刚石涂层抛光后的表面平均粗糙度S_(a)为76.4 nm,金刚石涂层脱落位置到压痕中心的平均距离为287.9μm,且各位置的金刚石涂层厚度均匀性和质量均较好。将制备的金刚石涂层游动芯头应用于高精度精密铜管生产线中,与硬质合金游动芯头对比,其在降低劳动强度、保证铜管一致性和延长芯头使用寿命方面都有显著效果。 展开更多

关键词 铜管 直流电弧等离子体喷射法 游动芯头 金刚石涂层

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环形天线-椭球谐振腔式MPCVD装置高功率下沉积高品质金刚石膜 被引量：7

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作者 李义锋 唐伟忠 +4 位作者 苏静杰 安晓明 刘晓晨 姜龙 孙振路 《人工晶体学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期2028-2033,共6页

介绍了自行研制的环形天线-椭球谐振腔式高功率MPCVD装置的结构特点,展示并研究了新装置在高功率条件下的放电特性。在10.5 k W的高微波输入功率下成功制备了直径50 mm,厚度接近1 mm的高品质自支撑金刚石膜。在真空泄漏速率约2.5×1... 介绍了自行研制的环形天线-椭球谐振腔式高功率MPCVD装置的结构特点,展示并研究了新装置在高功率条件下的放电特性。在10.5 k W的高微波输入功率下成功制备了直径50 mm,厚度接近1 mm的高品质自支撑金刚石膜。在真空泄漏速率约2.5×10^(-6)Pa·m^3/s的条件下金刚石膜的生长速率达到6μm/h,金刚石膜厚度偏差小于±2.1%。抛光后的金刚石膜红外透过率在6.5~25μm范围内接近71%;紫外透过率在270 nm处超过50%,金刚石膜样品的光学吸收边约为225 nm;通过紫外吸收光谱计算的金刚石膜样品中的氮杂质含量约为1.5 ppm;金刚石膜的拉曼半峰宽小于1.8 cm^(-1)。 展开更多

关键词 金刚石膜 化学气相沉积 高功率 氮杂质 椭球谐振腔

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CVD单晶金刚石X射线位置探测器研制 被引量：1

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作者 刘晓晨 李贞杰 +7 位作者 王炳杰 常广才 刘鹏 刘瑶光 姜龙 安晓明 李义锋 葛新岗 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2022年第2期355-359,共5页

为满足高亮度同步辐射X射线的监测需求,采用微波等离子体化学气相沉积技术制备出CVD单晶金刚石材料,制作了一种四象限型X射线位置探测器(XBPM).实验测试结果表明:探测器暗电流小于0.2 pA;光强强度的测量精度为0.3%,位置分辨能力可以达到... 为满足高亮度同步辐射X射线的监测需求,采用微波等离子体化学气相沉积技术制备出CVD单晶金刚石材料,制作了一种四象限型X射线位置探测器(XBPM).实验测试结果表明:探测器暗电流小于0.2 pA;光强强度的测量精度为0.3%,位置分辨能力可以达到400 nm.该探测器能满足同步辐射X射线光束诊断的测量要求. 展开更多

关键词 CVD单晶金刚石 同步辐射 XBPM探测器

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高功率CO_(2)激光器CVD金刚石窗口制备研究 被引量：4

5

作者 安晓明 葛新岗 +3 位作者 刘晓晨 李义锋 姜龙 罗海瀚 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第6期1010-1015,共6页

本文研究制备了可应用于高功率CO_(2)激光器的CVD金刚石窗口。首先使用环形天线-椭球谐振腔式MPCVD装置沉积制备直径2英寸(1英寸=2.54 cm)金刚石自支撑膜,然后将膜片双面抛光,激光切割成矩形基片,再采用蒸镀法在基片表面制备中心波长在1... 本文研究制备了可应用于高功率CO_(2)激光器的CVD金刚石窗口。首先使用环形天线-椭球谐振腔式MPCVD装置沉积制备直径2英寸(1英寸=2.54 cm)金刚石自支撑膜,然后将膜片双面抛光,激光切割成矩形基片,再采用蒸镀法在基片表面制备中心波长在10.6μm的增透膜,最终制备得到金刚石光学窗口。采用傅里叶红外透射谱、热导仪、爆破试验台测试了金刚石基片镀膜前后的红外透过率、热导率和爆破强度。利用自行搭建的光学平台,测试了CVD金刚石基片增透膜能承受的激光功率密度。结果显示CVD金刚石基片在10.6μm处的透过率为70.9%,利用光谱计算的吸收系数为0.06 cm^(-1),热导率>19.5 W/(cm·K),爆破强度>5.62 MPa,镀膜后的透过率为99.2%,增透膜可承受的激光功率密度>995 W/mm2。 展开更多

关键词 CVD金刚石 增透膜 光学窗口 高功率CO_(2)激光器

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915 MHz高功率MPCVD装置制备大面积高品质金刚石膜 被引量：12

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作者 李义锋 唐伟忠 +8 位作者 姜龙 葛新岗 张雅淋 安晓明 刘晓晨 何奇宇 张平伟 郭辉 孙振路 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2019年第7期1262-1267,共6页

采用自行研制的915MHz/75kW高功率微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)装置,在输入功率60kW,沉积气压20kPa的条件下制备了直径5英寸的大面积自支撑金刚石膜,并对金刚石膜的厚度,热导率,线膨胀系数,结晶质量,光学透过率等参数进行了表征。... 采用自行研制的915MHz/75kW高功率微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)装置,在输入功率60kW,沉积气压20kPa的条件下制备了直径5英寸的大面积自支撑金刚石膜,并对金刚石膜的厚度,热导率,线膨胀系数,结晶质量,光学透过率等参数进行了表征。实验结果表明,制备的大面积自支撑金刚石厚膜均匀完整,相关性能参数达到较高水平,具有较好质量。热学级金刚石膜的生长厚度超过5mm,生长速率达到12.5μm/h;室温25℃热导率2010W·m-1·K^-1,180℃条件下的热导率仍达到1320W·m^-1·K^-1;室温25.4℃时线膨胀系数为1.07×10^-6℃^-1,300℃时升高至2.13×10^-6℃^-1。光学级金刚石膜的生长厚度接近1mm,生长速率约为2.3μm/h,厚度偏差小于±2.7%;双面抛光后的金刚石膜厚度约为700μm,其Raman半峰宽为2.0cm^-1,PL谱中未出现明显与氮相关的杂质峰;其光学吸收边约为223nm,270nm处的紫外透过率接近60%,在8~25μm范围内的光学透过率超过70%。 展开更多

关键词 915MHz MPCVD 金刚石薄膜

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直流电弧等离子体喷射法制备金刚石涂层拉拔模具 被引量：5

7

作者 崔玉明 李国华 姜龙 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2019年第6期25-29,共5页

线材拉拔加工正向精密、高速、低耗、高生产效率方向发展,金刚石涂层拉拔模具是最受用户青睐的产品之一。在综述直流电弧等离子体喷射技术制备金刚石涂层拉拔模具方法的基础上,利用洛氏硬度计、表面粗糙度轮廓测量仪、拉曼光谱仪和光学... 线材拉拔加工正向精密、高速、低耗、高生产效率方向发展,金刚石涂层拉拔模具是最受用户青睐的产品之一。在综述直流电弧等离子体喷射技术制备金刚石涂层拉拔模具方法的基础上,利用洛氏硬度计、表面粗糙度轮廓测量仪、拉曼光谱仪和光学显微镜进行涂层质量检测。检测结果显示:金刚石涂层的纯度和厚度均匀性均较好;在1470 N载荷下薄膜压痕的边缘区域无严重裂纹及薄膜脱落现象,其表面粗糙度R a平均值为18 nm。 展开更多

关键词 直流电弧等离子体喷射法 拉拔模具 金刚石涂层

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CVD法制备高质量金刚石单晶研究进展 被引量：8

8

作者 刘晓晨 郭辉 +2 位作者 安晓明 李义锋 姜龙 《人工晶体学报》 CSCD 北大核心 2017年第10期1897-1901,共5页

本文介绍了制备单晶金刚石的主要方法并对其进行了对比,从籽晶选择、预处理和生长工艺几个方面综述了微波等离子体化学气相沉积法制备金刚石单晶的研究进展,并简单介绍了目前国内外在单晶金刚石制备上的进展,最后对CVD金刚石单晶在电子... 本文介绍了制备单晶金刚石的主要方法并对其进行了对比,从籽晶选择、预处理和生长工艺几个方面综述了微波等离子体化学气相沉积法制备金刚石单晶的研究进展,并简单介绍了目前国内外在单晶金刚石制备上的进展,最后对CVD金刚石单晶在电子领域的应用进行了展望。 展开更多

关键词 微波等离子体 化学气相沉积(CVD) 金刚石单晶

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用于小角散射原位加载测试的单晶金刚石窗口制备工艺研究 被引量：2

9

作者 刘晓晨 葛新岗 +3 位作者 李义锋 姜龙 安晓明 郭辉 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2019年第11期1992-1998,共7页

根据小角散射原位加载测试的应用需求,采用自行研制的2. 45 GHz/6 k W穹顶式微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)装置进行高质量单晶金刚石窗口的制备,对晶托结构进行改进,并系统研究了沉积温度对单晶金刚石生长速率、表面形貌、结晶质量、... 根据小角散射原位加载测试的应用需求,采用自行研制的2. 45 GHz/6 k W穹顶式微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)装置进行高质量单晶金刚石窗口的制备,对晶托结构进行改进,并系统研究了沉积温度对单晶金刚石生长速率、表面形貌、结晶质量、X射线透过率的影响。实验结果表明,新型晶托结构使籽晶表面温度分布均匀,有利于提升单晶金刚石结晶质量;沉积温度1000℃下制备单晶金刚石样品表面形貌、拉曼曲线半峰宽、摇摆曲线半峰宽、X射线透过率均优于其它温度的样品,并最终在该温度下制备出Φ7×0. 5 mm2的单晶金刚石窗口。经测试,样品生长速率可达11. 6μm/h,厚度偏差小于±2%,其Raman半峰宽为2. 08 cm-1,XRD摇摆曲线半峰宽为28arcsec,PL谱中未出现与氮相关的杂质峰,X射线透过率超过80%且窗口耐压达到27 MPa,所有性能均满足小角散射原位加载测试的应用需求。 展开更多

关键词 小角散射 MPCVD 单晶金刚石

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氮掺杂对氢终端金刚石射频器件特性的影响

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作者 刘晓晨 郁鑫鑫 +4 位作者 葛新岗 姜龙 李义锋 安晓明 郭辉 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第11期2045-2052,共8页

采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术,通过改变气源中的氮含量,得到不同结晶质量的单晶金刚石,通过激光切割以及抛光控制样品尺寸为5 mm×5 mm×0.5 mm,然后对样品进行表面氢化处理并研制了金刚石射频器件,系统研究了氮含... 采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术,通过改变气源中的氮含量,得到不同结晶质量的单晶金刚石,通过激光切割以及抛光控制样品尺寸为5 mm×5 mm×0.5 mm,然后对样品进行表面氢化处理并研制了金刚石射频器件,系统研究了氮含量对金刚石材料晶体质量和金刚石射频器件性能的影响。随着氮含量的增加,虽然单晶金刚石生长速率有所增加,但是其拉曼半峰全宽(FWHM)、XRD摇摆曲线半峰全宽也逐渐增加,光致发光光谱中对应的NV缺陷逐渐增多,晶体结晶质量逐渐变差,不仅导致沟道载流子的迁移率出现退化,而且也使金刚石射频器件出现了严重的电流崩塌和性能退化问题。通过降低氮浓度,提升材料的结晶质量,沟道载流子迁移率得到显著提升,金刚石射频器件的电流崩塌得到有效抑制,电流增益截止频率f_(T)和功率增益截止频率f_(max)分别从17 GHz和22 GHz大幅度提升至32 GHz和53 GHz。 展开更多

关键词 氮含量 微波等离子体化学气相沉积 晶体质量 氢终端金刚石 沟道载流子迁移率 电流崩塌 金刚石射频器件 频率特性

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旋转电弧加热在环状工件内壁沉积金刚石涂层 被引量：1

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作者 李国华 崔玉明 +1 位作者 董旺 姜龙 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2022年第1期42-46,共5页

为实现在大口径环状工件内壁沉积金刚石涂层,研制一种能够产生旋转电弧的分体式等离子炬。利用活动阳极形成的伞状电弧帽,改变平行于轴且向下吹的工作气体旋转电离的方向,使其垂直吹向环状工件内壁。测试不同阳极直径下电弧的工作参数,... 为实现在大口径环状工件内壁沉积金刚石涂层,研制一种能够产生旋转电弧的分体式等离子炬。利用活动阳极形成的伞状电弧帽,改变平行于轴且向下吹的工作气体旋转电离的方向,使其垂直吹向环状工件内壁。测试不同阳极直径下电弧的工作参数,并用相机拍摄相应的电弧形貌。进行金刚石涂层沉积试验,在内径为180 mm的硬质合金拉拔模具和内径为100 mm的石墨内表面沉积出高质量的金刚石涂层。利用拉曼光谱仪和扫描电镜对涂层的成分、表面形貌等进行测试分析。已沉积金刚石涂层的硬质合金模具成功应用于超高压电缆铝护套的拉拔设备中。 展开更多

关键词 等离子炬 旋转电弧 环状工件 金刚石涂层

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对金刚石膜中黑色缺陷的研究

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作者 罗廷礼 蔡云虹 +2 位作者 张平伟 高亮 刁习刚 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 2015年第3期29-34,共6页

为了提高金刚石膜的透光性和技术参数的稳定性,对高功率直流电弧等离子体喷射法制备的金刚石膜中的黑色缺陷进行了研究。黑色缺陷可以分为点状、块状、纹理状和层状四种,用多种光学显微镜仔细观察、分析、测量、对比,研究发现:膜中粒状... 为了提高金刚石膜的透光性和技术参数的稳定性,对高功率直流电弧等离子体喷射法制备的金刚石膜中的黑色缺陷进行了研究。黑色缺陷可以分为点状、块状、纹理状和层状四种,用多种光学显微镜仔细观察、分析、测量、对比,研究发现:膜中粒状金属杂质、碳素体、孔洞、贯穿孪晶对光的遮挡和散射作用产生点状缺陷;晶柱间晶面倾角和走向的改变对光产生的散射和反射作用产生块状和条带状缺陷;膜中应力产生条纹缺陷;膜中不同层位导电元素对光的吸收产生层状缺陷。缺陷的存在严重影响金刚石膜的透光性、磨耗比、热导率和3点抗弯断裂强度的提高及稳定性。且本研究也提出了一些解决缺陷的方法。 展开更多

关键词 化学气相沉积 金刚石膜 黑色点状缺陷 黑色块状缺陷 黑色层状缺陷

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金刚石膜/硅复合基片的制备工艺研究

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作者 王志娜 李国华 +2 位作者 王朝阳 姜龙 张瑞芹 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2011年第6期67-70,共4页

通过等离子体喷射法硅衬底制备金刚石的试验,研究了硅片规格、硅片前期预处理、金刚石膜沉积以及后期热处理等对制备复合基片性质和裂纹产生的影响,对各个工序进行优化和改进,确定了制备金刚石膜/硅复合基片最佳的工艺流程。实验结果表... 通过等离子体喷射法硅衬底制备金刚石的试验,研究了硅片规格、硅片前期预处理、金刚石膜沉积以及后期热处理等对制备复合基片性质和裂纹产生的影响,对各个工序进行优化和改进,确定了制备金刚石膜/硅复合基片最佳的工艺流程。实验结果表明:在硅基片制备的金刚石膜厚度大于20μm,抛光后金刚石膜表面粗糙度Ra达到5.2 nm,剩余金刚石膜厚度大于10μm,平面度小于30μm,复合基片各项指标均达到电子器件制作的技术要求。 展开更多

关键词 等离子体喷射法 金刚石膜/硅复合基片 裂纹

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