金刚石合成工艺PDF电子书下载

目录 1

前言 1

第一篇　关于超硬材料的人工合成 1

第一章　导言 1

第二章　关于超硬材料的概述 6

第一节　固体碳 6

第二节　金刚石的结构和性能 7

一．金刚石的结构 7

二．金刚石的性能 8

第三节　金刚石的分类 10

第四节　类金刚石固体 12

第五节　关于立方氮化硼 14

一．立方氮化硼的发展概况 14

二．立方氮化硼的结构及特性 17

第六节　低价硼氧化物BxO超硬材料 20

第二篇　高压高温间接静压法合成金刚石工艺的研究 22

第三章　金刚石高压高温合成设备之发展 23

第一节　布里奇曼（BRIDGMAN）和布里奇曼的对顶砧压力机 23

第二节　高压高温间接静压法合成金刚石的初期开发工作 24

第三节　高压高温间接静压法合成金刚石的先驱 26

第四节　高压高温间接静压法合成金刚石的现状 28

第一节　高压高温间接静压法合成金刚石的热力学特征 30

第四章　高压高温间接静压法合成金刚石的热力学 30

第二节　高压高温间接静压法合成金刚石的热力学条件 33

第五章　合成金刚石用六面顶砧压力机之技术改进 37

第一节　铰链式六面顶砧压力机简介 37

第二节　六面顶砧压力机之技术改进 38

一．六面顶砧压力机的技术改进要点 38

二．改进之六面顶砧压力机的工艺特点 39

第三节　六面顶砧压力机合成腔体之增容 42

第六章　高压高温间接静压法合成金刚石之传压与密封介质 44

第一节　合成金刚石用传压介质之改进 44

二．合成腔体之白云石传压管的技术效能 45

一．合成腔体之白云石传压管的设计 45

第二节　合成金刚石用介质传压效果的实验研究方法 47

一．实验研究方法的基本思想和材料 47

二．实验研究方法 48

三．实验结果及其分析 50

四．讨论与结论 50

第七章　高压高温间接静压法合成金刚石用之石墨片及其处理 52

第一节　合成金刚石用之石墨片 52

第二节　用水溶性多元化合物处理合成金刚石专用石墨片 54

第三节　化学气相沉积预处理之专用石墨片 56

一．特种天然石墨微粉及其特点 58

第四节　用天然石墨合成金刚石之尝试 58

二．用特种天然石墨微粉合成金刚石 59

三．结论 60

第八章　高压高温间接静压法合成金刚石用之触媒 61

第一节　高压高温合成金刚石用之触媒 61

一．镍锰钴NiMnCo合金触媒 62

二．铁镍锰FeNiMn合金触媒 62

三．铁镍锰钴（FeNiMnCo）合金触媒 63

四．镍Ni—铜Cu基多元触媒 64

五．国外触媒的研究动态 64

一．镍锰钴Ni70Mn25Co5触媒的制备 66

第二节　触媒中氧含量对合成金刚石效果的影响 66

二．利用镍锰钴Ni70Mn25Co5触媒合成金刚石之实验 67

三．实验结果的分析与讨论 68

第三节　关于高压高温合成金刚石用触媒形状的新构想 69

一．触媒与石墨的比表面积 70

二．合成腔体受力的分析 70

三．触媒模型 71

第九章　高压高温间接静压法合成金刚石的温度与压力之控制 73

第一节　金刚石合成的工艺要素对合成温度的影响及装载方式 73

一．实验方法 73

二．影响合成温度的基本规律 73

第二节　高压高温间接静压法合成金刚石之非恒功率加热 77

三．结论 77

一．非恒功率加热合成金刚石的理论基础 78

二．非恒功率加热技术的实现 79

三．实验结果 79

第三节　高压高温间接静压法合成金刚石的两种典型升压过程 80

一．再结晶石墨抑制金刚石成核原理 80

二．实验研究方法 80

三．结果和讨论 81

第十章　特种金刚石的合成工艺概要 85

第一节　含硼B金刚石的合成 85

一．实验结果 86

二．对金刚石样品的观察与分析 87

三．合成含硼B金刚石的工艺要素 88

四．结论 89

第二节　高压高温间接静压法合成金刚石聚晶体 90

一．一般性评述 90

二．合成D—D型金刚石聚晶体 90

第十一章　高压高温间接静压法合成金刚石与合成体系之关系 97

第一节　实验方法 97

第二节　金刚石晶粒生长与合成系统之特性 97

一．原材料之稳定 100

二．合成设备应有良好的状态 100

第三节　稳定金刚石合成体系的重要性及其工艺措施 100

三．合成设备所处之环境是组成合成体系的一部分 101

四．操作技艺的影响 101

五．合成腔体热容的影响 101

六．时间延续效应 101

第三篇　化学气相沉积金刚石薄膜之实验研究 102

第十二章　关于化学气相沉积金刚石研究之发展 102

第十三章　关于化学气相沉积金刚石薄膜的经验规律 107

第一节　化学气相沉积金刚石的经验规律 107

二．碳原子C的迁移 109

一．形成悬空键，稳定沉积碳原子C的表面 109

第二节　氢原子H在化学气相沉积金刚石过程中的作用及核化过程 109

三．蚀除非金刚石碳相，保存金刚石碳相 110

第十四章　热丝法化学气相沉积金刚石薄膜之研究 111

第一节　电子辅助的热丝法化学气相沉积合成金刚石薄膜之实验研究 112

一．实验研究的原理、装置 112

二．研究方法 112

三．合成机理的分析 118

第二节　采用热丝法在难熔金属衬底上生长金刚石薄膜的实验研究 119

一．在难熔金属衬底上沉积的工艺参数 119

二．在难熔金属衬底上的沉积过程 119

三．实验结果的整理 122

四．关于实验结果的讨论 123

五．实验结果及评价 127

第十五章　等离子体增强的化学气相沉积金刚石薄膜之研究 129

第一节　一般性评述 129

第二节　微波等离子体增强的化学气相沉积之研究 131

一．一般性评述 131

二．微波等离子体增强的化学气相沉积金刚石薄膜的方法 131

第三节　磁场辅助的微波等离子体增强的化学气相沉积金刚石薄膜 141

一．磁场辅助的、微波等离子体增强的化学气相沉积装置 141

二．电子回旋技术（ECR）简述 142

三．磁场微波等离子体化学气相沉积金刚石的实验研究 143

第四节　低压强射频辉光放电等离子体增强的化学气相沉积之研究 145

第五节　直流弧光放电等离子体增强的化学气相沉积之研究 148

一．以甲烷CH4为碳源的衬底非电极式直流弧光放电等离子体化学气相沉积 148

二．衬底电极式直流弧光放电等离子体化学气相沉积之研究 150

第六节　直流电弧放电等离子体喷射化学气相沉积金刚石薄膜之研究 153

一．直流电弧放电等离子体喷射化学气相沉积金刚石工艺之讨论 153

二．直流电弧放电等离子体喷射化学气相沉积金刚石薄膜生长特性之研究 158

三．不同碳源混合气体的直流等离子体喷射沉积金刚石薄膜之比较 160

四．大口径等离子体喷射沉积金刚石薄膜工艺之研究 163

第十六章　燃烧火焰法合成金刚石薄膜之研究 167

第一节　乙炔C2H2—氧O2火焰的构造和机理 167

二．实验结果及讨论 171

第二节　燃烧火焰法生长高质量金刚石薄膜之研究 171

一．实验方法及实验工具 171

第三节　燃烧火焰法合成金刚石薄膜的形貌 175

一．实验方法和结果 175

二、讨论与分析 178

三．结论 180

第四篇　人工合成超硬材料之综论 181

第十七章　关于高压高温间接静压法合成金刚石 181

第一节　晶粒大小的控制 182

第二节　晶粒形态的控制 183

一．金刚石晶粒形态的控制 183

二．立方氮化硼的颜色和杂质的控制 184

第四节　超硬材料的聚（多）晶体之合成 184

二．立方氮化硼晶粒形态的控制 184

一．金刚石的颜色和杂质的控制 184

第三节　化学性质、掺杂过程及杂质的控制 184

第十八章　关于化学气相沉积 186

第一节　氢原子H的迁移方程 186

第二节　氢原子H的再复合长度、寿命、和漂移距离 187

第三节　氢原子H风 189

第四节　热扩散 190

第五节　化学气相沉积过程的一般性问题 190

第六节　非等离子体化学气相沉积过程 193

一．关于热丝法化学气相沉积 194

二．关于电子辅助的热丝法化学气相沉积 197

第七节　等离子体增强的化学气相沉积过程 198

一．微波等离子体增强的化学气相沉积 199

二．低压强辉光放电等离子体增强的化学气相沉积 200

三．低压强射频放电等离子体增强的化学气相沉积 200

四．高压强直流弧光放电法 201

第八节　化学气相沉积金刚石薄膜的临界参数 201

一．衬底及其制备 201

四．碳源混合气体压强和注入速率 202

五．注入碳源混合气体的添加剂 202

三．碳源混合气体的组分 202

二．衬底表面温度 202

六．衬底的位置 203

七．衬底的大小 203

八．电场和磁场的影响 203

第九节　关于化学气相沉积基础理论问题的评述 203

一．核化过程 204

二．金刚石表面上的生长物样 205

三．杂质 207

四．金刚石薄膜表面的形貌 208

参考文献 210