热丝CVD法制备大面积金刚石厚膜.pdfVIP

维普资讯 第 3o卷第 1期 武 汉 工 程 大 学 学 报 V01．3O No．1 2008年 O1月 J． W uhan Inst． Tech． Jan． 2008 文章编号 ：1004—4736(2008)01—0080—03 热●●●、丝二_lrjCVD法制备大面积金刚石厚膜 熊 军，汪建华 ，王传新，邢文娟，谢 鹏，皮华滨，吴 斌 (武汉工程大学湖北省等离子体化学与新材料重点实验 室，武汉 430074) 摘 要 ：采用热丝化学气相沉积 (HFCvD)设备与工艺，在直径为 9omm 的钨基体上 ，以丙酮为碳源 ，制备了 (111)取向的大面积金刚石厚膜 ，厚膜平均厚度达到 1．2mm．用 X-ray衍射 、扫描 电子显微镜 (SEM)和拉曼光谱 (Raman)对金刚石厚膜的织构 、形貌和成分进行了分析 ，结果表明所制备 的金刚石厚膜质量很好且有较高纯度． 关键词：热丝化学气相沉积；金刚石厚膜 ；质量 ；纯度 中图分类 号：O484．1 文献标识码 ：A 0 引 言 金刚石厚膜具有最高的硬度 、最高的热导率 、 热丝 低摩擦系数 、极佳 的化学惰性和从远红外 区到深 基片 基片 紫外区完全透 明等优点 ，使得其在金 刚石厚膜焊 电极 抽气 接刀具 、大功率激光器、半导体热沉和 X射线窗 口 冷却 等领域有着广泛 的应用前景 ．1977年 Deryagin 水箱 等人首先在非金刚石的基片上用化学输送反应法 沉积出金刚石薄膜 ]．1982年 ，Mastumoto等人首 图 1 热丝 CVD装置 示意 图 次用热丝化学气相法成功的生长出质量较好的金 Fig、1 Schematicdiagram ofHFCVD apparatus 刚石膜[4]．低压合成金刚石的方法有很 多，如热丝 为 3mm，反应前 ，先用直径 0．5 m 的金 刚石微 CVD法、微波等离 子 CVD法 、直流等离子辅助 粉研磨约 1h，然后放人丙酮溶液 中超 声波处理 CVD法等 ]．与后两种方法相比，热丝化学气相沉 10min．用热丝化学气相沉积装置在钨基体上生 积法制备金刚石厚膜，设备简单、能稳定连续 的工 长金刚石厚膜 ，工作物质为氢气与丙酮，详细实验 作、大面积制备金刚石膜 ，是工业化 应用 的首选 ， 参数如表 1所示． 因而被广泛使用．本实验采用氢气和丙酮为反应 表 1 生长金 刚石厚膜的实验参数 气体 ，在热丝化学气相沉积装置中，制备 了直径为 Table1 DepositionparametersemployedtO deposit 90mm，平均厚度达到1．2mm的金刚石厚膜． diamond thick films coatings on tungsten substratesbyHFCVD 1 实验方法 本实验采用热 丝化 学气相沉 积装置 ，装置示 意图见 图 1，热丝为 q30．35mm 的钽丝 ，钽丝温度 采用光学高温计测量 ，基片温度 由热 电偶测量并 经过校正_l6]．反应腔 内装有热丝变形 自动补偿 机 为了更好的沉积金刚石膜，减少其 中的杂质含