金刚石薄膜的研究进展.pdf

第 3 1 卷　第 6 期 太　原　理　工　大　学　学　报 3 1　 6 V o l N o 2000 年 11 月 JOU RN AL O F TA IYU AN U N IV ER S IT Y O F T ECHN OLO GY N ov. 2000 　　文章编号:(2000) 0606 1204 金刚石薄膜的研究进展 窦瑞芬, 潘俊德 (太原理工大学表面工程研究所) 摘　要: 介绍了近几年来发展较快的合成金刚石薄膜的几种方法, 以及合成过程中的成核机 理, 并重点讨论了影响金刚石薄膜质量的几个因素。同时对 目前金刚石薄膜的应用领域和其中存在 的问题作了简要讨论。 关键词: 金刚石薄膜; 合成方法; 成核机理; 影响因素; 应用领域 中图分类号: O 6 13. 7 1; O 484. 1　　　文献标识码:A 　　金刚石薄膜兼有金刚石和薄膜的性能, 受到各 作气压和温度较低, 不需要H 2 , 但到 目前为止还不 国材料学工作者的极大重视。其力学、声学、电学、热 能合成单相组成的金刚石薄膜; 另一类是以热灯丝 学和光学性质, 在某些方面已有应用的尝试。如硬质 法为代表的 ( ) CV D 化学气相沉积 技术, 也是应用较 合金刀具涂层, 金刚石薄膜热沉于光通讯半导体器 为广泛、且在工业上有发展前途的一项技术。以下主 件、光学窗口、高保真唱片等。我国于 1986 年起步, 要介绍近年来发展迅速的几种 CV D 方法, 并对各 1987 年金刚石薄膜被列入国家“863 计划”。经十几 种方法的沉积速度, 沉积面积, 实用性加以比较。 年的发展, 特别是 1993 年以后, 在金刚石薄膜的制 1. 1　直流电弧等离子 备技术和制备装置、基础研究和应用领域方面发展 喷射 法( ) [ 1 ] CV D DA PCV D 的较为深入, 有些应用领域已有批量生产。 该方法的装置由等离子炬、电源系统、真空系统 笔者主要介绍了近几年发展较快的金刚石薄膜 及水冷系统构成, 利用加有直流的两对置电极放电, 合成方法、成核机理以及影响膜质量的因素等。 使生长金刚石的气源离解来合成金刚石薄膜。它的 特点是: 金刚石的生长速度非常大。 日本 FuJ iSu 实 1　金刚石薄膜的合成方法 [2 ] 验室 K aw arada 等 用弧光放电直流等离子体喷射 ( ) ( ) 低温 700～ 1 100 ℃ 、低压 几百帕到 1 万帕 法获得可实用化 的金刚石涂层, 生长速率达 200 条件下, 化学气相合成金刚石薄膜的过程概括为: 含 . 我国近年来相继研制成功了 70 和 100