热丝化学气相沉积

摘要： 利用热丝化学气相沉积(HFCVD)设备中的钽丝为加热源和钽源,在石墨基底上直接制备TaC纳米颗粒,并研究不同热丝功率对TaC颗粒尺寸及其致密度的影响。实验结果表明:当热丝功率为1 600 W时,TaC颗粒致密度低,颗粒尺寸较小,约为14 nm;随着功率逐渐增大,TaC颗粒致密度逐渐增高,颗粒尺寸缓慢增大;当功率增大到2 400 W时,TaC颗粒致密度高且形貌规则,颗粒尺寸增加到35 nm左右。研究结果为TaC纳米颗粒的制备提供了新方法。

摘要： 用H2、CH4和B2H6气体作为气源,采用热丝化学气相沉积技术在单晶硅衬底上分别制备纯金刚石膜和含硼金刚石薄膜,然后在600～800°C高温氧化.通过扫描电镜、拉曼光谱及X射线衍射仪对金刚石膜层的形貌和成分进行表征,用常温接触角测试仪对其亲水性进行表征,研究高温氧化协同原位掺硼对金刚石薄膜亲水性的影响.结果表明,随高温氧化温度升高,膜层逐渐被刻蚀至出现微孔形貌,其中纯金刚石膜层在700°C下氧化后,接触角从68.1°降低至21.5°,膜层亲水性提高.随掺硼浓度提高,微孔逐渐消失,在V(H2):V(CH4):V(B2H6)=97:3:0.4条件下制备的掺硼金刚石膜,并在800°C氧化处理后,具有最小接触角14.1°.在原位掺硼和高温氧化的协同作用下,膜层成分发生改变,同时金刚石完美构型出现缺陷,微孔形貌使金刚石膜层的表面能增大,从而有效提高金刚石薄膜的亲水性.

摘要： 通过改变甲烷浓度、沉积气压、热丝功率以及沉积时间等参数,利用热丝化学气相沉积法(HFCVD),在氧化铝泡沫(AF)上沉积了一层纳米金刚石(ND)涂层,制备了ND@AF三维导热网络。采用扫描电子显微镜(SEM)和激光拉曼光谱(Raman)以及热重分析,对所得到的三维金刚石导热网络进行了表征。实验结果表明,氧化铝泡沫的骨架上涂覆了一层纳米金刚石涂层,形成了ND@AF的复合材料结构;当沉积参数为甲烷浓度3%、沉积气压3kPa、热丝功率为4×1000w,热丝丝距为6mm,沉积时间10h。制备的ND@AF的复合材料具有理想的三维网络结构,复合材料中金刚石的含量占总重量的13.85%。

摘要： 利用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在碳化硅基底上制备金刚石薄膜,采用场发射扫描电子显微镜、拉曼光谱仪、原子力显微镜研究了在不同甲烷浓度条件下制备的金刚石薄膜表面形貌及物相组成,在干摩擦条件下通过往复式摩擦磨损实验测试并计算了已制备金刚石薄膜的摩擦系数和磨损率,结合物相分析及摩擦磨损实验结果分析了甲烷浓度的改变对金刚石薄膜摩擦磨损性能的影响。结果表明,由于甲烷气体含量的升高,金刚石薄膜结晶质量下降,薄膜由微米晶向纳米晶转变。摩擦磨损实验结果显示:3%甲烷浓度条件下制备的金刚石薄膜耐磨性较好,磨损率为2.2×10^(-7) mm^(3)/mN;5%甲烷浓度条件下制备的金刚石薄膜摩擦系数最低(0.032),磨损率为5.7×10^(-7) mm^(3)/mN,制备的金刚石薄膜的耐磨损性能相比于碳化硅基底(磨损率为9.89×10^(-5) mm^(3)/mN)提升了两个数量级,显著提高了碳化硅基底的耐磨性。

摘要： 通过改变甲烷浓度、热丝功率、热丝丝距以及沉积时间等参数,利用热丝化学气相沉积(HFCVD)工艺,在β-碳化硅(β-SiC)粉末上沉积了一层纳米金刚石(ND)涂层,制备了ND@SiC复合粉末导热填料,并利用扫描电子显微镜、拉曼光谱、透射电子显微镜以及热重分析等,对所得填料进行了表征.结果 表明,SiC粉末表面涂覆了一层纳米金刚石涂层,形成了ND@SiC结构;当沉积参数为甲烷浓度5％、热丝功率4×1000 W、热丝丝距8 mm,沉积时间2×3 h时,制备的ND@SiC复合粉末具有理想的显微结构,复合粉末中金刚石的含量占粉体总重量的9.31％.

摘要： 目的分析硼掺杂织构金刚石薄膜的微观组织结构和表面质量,并探究刀具基体表面不同织构对薄膜结合强度和切削性能的影响。方法通过热丝化学气相沉积(HFCVD)法,分别在表面有椭圆织构、沟槽织构和无织构的硬质合金刀具上制备硼掺杂金刚石薄膜(BDD)。运用扫描电镜(SEM)观察各薄膜表面及横截面形貌;使用白光干涉表面三维轮廓仪观测各薄膜表面粗糙度;通过拉曼光谱仪检测各薄膜组织结构;通过铣削试验分析各薄膜刀具的切削性能。结果经测试,硼掺杂无织构金刚石薄膜(Boron doped un-textured diamond film,BDUTD film)的粗糙度为299.9 nm,硼掺杂椭圆织构金刚石薄膜(Boron doped elliptical texture diamond film,BDETD film)及硼掺杂沟槽织构金刚石薄膜(Boron doped groove texture diamond film,BDGTD film)的粗糙度分别为333、323.9 nm,粗糙度略有增加。三种金刚石薄膜的厚度均为18μm,在相同切削条件下,经过铣削碳/碳-碳化硅(C/C-SiC)复合材料420 s后,BDUTD薄膜的剥落程度及其刀具磨损程度明显大于BDETD薄膜和BDGTD薄膜。结论硬质合金刀具基体表面织构化能够有效提高薄膜的结合强度,从而提高刀具的耐磨性。其中硼掺杂沟槽织构金刚石薄膜的切削性能相对更好,与普通硼掺杂金刚石薄膜刀具相比,硼掺杂织构金刚石薄膜刀具具有更长的使用寿命。

摘要： 目的选择合适的过渡层材料改善三维连通泡沫铜衬底与金刚石之间的结合性,制备出三维连通结构的泡沫金刚石。方法选择三维连通的泡沫铜作为衬底,使用磁控溅射技术在其表面沉积Ti、Cr过渡层,然后通过热丝化学气相沉积技术(HFCVD)在表面改性后的泡沫铜衬底上沉积金刚石涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、拉曼光谱仪及红外热成像仪等仪器,对样品的表面/截面形貌、成分结构及热扩散性能进行检测与分析。结果经过Ti、Cr过渡层改性后,泡沫铜表面均能沉积出连续致密的高质量金刚石涂层,在相同的CVD沉积参数下,Cr过渡层泡沫金刚石(Cu-Cr/Dia)的晶粒尺寸更大(~5μm),晶粒质量更高,且膜层厚度大于Ti过渡层泡沫金刚石(Cu-Ti/Dia),Cu-Ti/Dia与铜衬底的结合性要优于Cu-Cr/Dia。Cu-Cr/Dia和Cu-Ti/Dia的热扩散性能均优于泡沫铜,其中Cu-Cr/Dia的热扩散能力略高于Cu-Ti/Dia。结论镀覆Ti、Cr过渡层有效增强了金刚石与泡沫铜衬底之间的界面结合,成功制备了三维连通结构的泡沫金刚石。

摘要： 双层石墨烯独特的物理性能和特性使其在电子领域拥有广阔的应用前景,引起了学者的广泛关注.采用热丝化学气相沉积方法(HFCVD)在1 cm×2 cm的铜箔上制备石墨烯薄膜,并通过探究腔内气压、基体温度、沉积时间、碳源浓度对石墨烯层数和质量的影响,开发出制备低缺陷双层石墨烯的工艺.采用拉曼光谱仪、扫描电子显微镜和原子力显微镜对石墨烯涂层的结构特征、表面形貌和层数进行了表征.实验结果表明,在铜箔上制备出了均匀致密的低缺陷双层石墨烯,厚度为1.5 nm.此外研究结果还表明,降低腔内气压可减少缺陷和层数,增加基体温度可减少层数,沉积时间<4 min或碳源浓度高于1％则无石墨烯生成.因此通过控制腔内气压、基体温度、沉积时间和碳源浓度可实现石墨烯可控生长.

摘要： 微观结构对金刚石涂层硬质合金的结合性能具有重要影响.本文采用酸碱二步腐蚀法预处理WC-Co基体,使用热丝化学气相沉积(HFCVD)设备,分别在CH4浓度为2％,3％,4％的CH4/H2/Ar气氛体系中,沉积得到不同微观结构的金刚石薄膜.采用SEM和Raman分别对薄膜的表面形貌、截面形貌及sp3/sp2相成分进行表征,采用划痕法评估薄膜的膜基结合性能.结果表明:提高甲烷浓度可有效细化金刚石晶粒,有利于纳米晶金刚石的生长;当金刚石薄膜的晶粒尺寸从几百纳米降低至几十纳米时,薄膜的sp2相增多,晶粒的形核密度随之提高;各样品所沉积的金刚石薄膜在剥落时所受的临界载荷分别为15.2,6.9和9.1 N,结合薄膜的微观结构,可得出结论:高纯度、高形核密度的金刚石有利于提高纳米尺寸薄膜与WC-Co基体的结合性能.

摘要： 本文在自主研发的热丝CVD系统中,以H2和CH4为气源,研究了低气压对CVD金刚石涂层生长的影响,气压在3000Pa～100Pa之间变化.利用SEM、AFM、Raman光谱以及体式显微镜对金刚石涂层结构、膜/基结合力进行分析.研究发现,低气压对金刚石涂层的生长有很大的影响.在100Pa压力下,金刚石涂层具有更细的金刚石晶粒,表面粗糙度提高到Ra100nm,同时该金刚石涂层中存在纳米结构金刚石,其与硬质合金基体的结合力明显优于3000Pa压力生长的金刚石涂层.

摘要： 本文采用热丝化学气相沉积的方法,以乙炔和氢气作为气态源,在石英衬底的表面制备非晶碳膜,研究了不同衬底温度(450～850°C)和冷却方式对于非晶碳膜结构与光电性能的影响.结果表明,随着衬底温度的升高,非晶碳膜的结构逐渐由非晶态向纳米石墨态再向石墨态发生转变,且该转变有助于非晶碳膜光电性能的提升.随后,在衬底温度850°C条件下制备了非晶碳膜,研究了氢气、氩气及炉冷三种冷却方式对非晶碳膜结构及光电性能的影响,并提出厚度变化模型对三种冷却方式机制进行了解释.结果表明,相比于其它冷却方式,采用氢气冷却能进一步提高非晶碳膜的光电性能.

摘要： 采用热丝化学气相沉积方法,在孔型经优化设计的扇形孔绞线紧压模内孔沉积了厚度均匀、附着性能优异、相对易于抛光且具有很好的耐磨损性能的硼掺杂微米-本征微米-本征细晶粒复合金刚石薄膜,采用机械自动线抛光、磨料流抛光及手工机械抛光相结合的抛光工艺对内孔工作表面进行抛光,使其整体表面粗糙度Ra值达到50nm以下,然后在铜材质扇形分裂导体绞线紧压生产过程中进行了应用现场试验,可达到改进传统工艺(替代低效的挤压工艺)、显著提高线缆质量等应用效果.

摘要： 采用热丝化学气相沉积技术,在气流入射角度分别为0°和45°下,制备了硅薄膜,研究了氢稀释度(RH=H2/(H2+SiH4))对薄膜表面形貌的影响.垂直入射制备的硅薄膜,薄膜厚度较小时近似表现为自仿射表面,随着厚度增加,Mound 结构产生.45°入射角制备的样品,由于沉积过程中存在较强的影蔽效应,功率谱密度(PSD)函数中出现明显的峰值,为典型的Mound 表面.rn 在不同的入射角度情况下,提高氢稀释度对薄膜演化产生了不同的影响.垂直入射时,RH=0时薄膜表面较平滑,当RH 增加到72%时,薄膜表面粗糙度增加.在45°入射角下,提高RH 可以降低薄膜表面平均颗粒尺寸L和特征波长λ,显著抑制Mound 结构的形成和长大.结合AFM 图象和PSD 函数等,分析了氢在硅薄膜形貌演化中的作用.

摘要： 将磁控溅射和热丝化学气相沉积相结合,制备了超高浓度钛掺杂的氢化非晶硅薄膜.rn 通过光发射谱(OES)分析了热丝加热前后直流溅射辉光特性,结果表明热丝加热与否对直流溅射过程影响不大.俄歇电子能谱显示钛在薄膜中是均匀分布的,改变磁控溅射的功率可以控制薄膜中钛的含量.薄膜在可见和红外光的吸收随钛浓度的增加而显著增强.掺钛非晶硅薄膜仍表现出半导体特性,电阻率随着温度的下降而上升,满足变程跳跃电导输运机制.rn 用激光熔融(PLM)对薄膜进行了退火,薄膜晶化率达50%以上.晶化的掺钛硅薄膜仍然保持较高的可见到红外波段的光吸收.

摘要： 本文采用超高真空热丝化学气相沉积系统（HFCVD），在多晶氧化铍（BeO）陶瓷上沉积了金刚石薄膜。采用X射线衍射仪和激光拉曼光谱仪分析薄膜成分，通过场发射扫描电镜（FESEM）观察薄膜表面形貌，借助热物性激光测试仪测量膜/基复合体的热扩散系数，并计算其热导率。结果表明：随着CH4浓度的增加，金刚石晶粒尺寸逐渐减小，复合体的热导率逐渐降低；沉积条件对CVD法制备氧化铍基金刚石薄膜的性能有重要影响。

摘要： 采用掠角热丝化学气相沉积(GLAD-HWCVD)技术，在140°C的衬底温度下，制备了定向生长的晶化硅纳米棒(silicon nanorods，SiNRs)。发现了在同样的实验条件下，掠角生长的硅纳米棒比基元垂直入射下生长的硅薄膜更容易晶化的新现象。在自组装有序SiO2颗粒模版上生长的硅纳米棒表现出均匀的纵向生长。制备了硅纳米棒/聚3-己基噻吩(P3HT)有机-无机复合太阳电池，初步获得了1％的转换效率。

摘要： 采用热丝化学气相沉积方法，使用CH4-Ar-H2作为气源，在不锈钢衬底上沉积多晶硅-纳米金刚石多层薄膜，研究了多晶硅薄膜作为过渡层对膜基结合力的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和Raman光谱分析了薄膜的表面形貌、微结构以及残余应力。结果表明多晶硅薄膜作为过渡层易于金刚石薄膜在不锈钢衬底上的成核和生长，有利于纳米金刚石薄膜的生长。通过Raman光谱金刚石特征峰1333cm-1的偏移可以得知薄膜内残余压应力较小约为1.31GPa，提高了不锈钢衬底与金刚石薄膜之间的结合力。

摘要： 本文通过C-V和C-F测试研究了热丝化学气相沉积(HWCVD)过程中不同缓冲层晶化度条件下太阳能电池的界面特性.缓冲层晶化度的提高可以有效增加太阳能电池的短路电流,改善太阳能电池性能.通过高分辨透射电镜(HRTEM)观察了纳米晶硅和晶体硅界面,当缓冲层氢稀释度为0、50﹪和97﹪时,分别观察到晶体硅表面的非晶硅、部分外延和完全外延硅薄膜的生长.通过优化工艺参数,在低温(250°C)下制备出转换效率为17.27﹪的n-epi-Si/i-epi-Si/p-c-Si太阳能电池.

摘要： 采用基体自形核法,研究了光滑铜基体表面超声研磨预处理对于基体表面CVD单晶金刚石微粉沉积的影响.研究结果表明:未经超声研磨预处理的光滑铜基体表面单晶金刚石微粉形核密度极低,当预处理时间不超过1min时,可以在光滑铜基体表面获得形核密度较高又不会相互连接的单晶金刚石微粉,当预处理时间超过2min时,形核密度过高,金刚石晶粒会相互连接甚至生长成膜.沉积出的金刚石微粉纯度高,非晶碳含量少,表面光滑,可以观察到(111)(100)面,具有立方-八面体构型.符合高品级人造金刚石磨料的要求.

摘要： 本发明属于化学气相沉积技术领域，具体公开了一种热丝法化学气相沉积设备，包括腔体、载具、加热组件及调压组件，其中，腔体至少设置有两个腔室，每个腔室均设置有进气口和出气口；载具包括竖直紧固于腔室内的升降台、以及设置于升降台的载盘，载盘设置有1～3排待镀膜的工件；加热组件包括加热丝，以及电极组件；电极组件与供电装置电连接；调压组件用于腔室压力调节及腔室中气体的输入输出。本发明能够有效提升工件镀膜效率及其灵活性，且镀膜一致性和均匀性好，同时还能够有效节省镀膜成本。此外，本发明还提供了一种采用上述热丝法化学气相沉积设备的化学气相沉积方法，该方法操作方便灵活，能够有效提升工件镀膜效率，节省工件镀膜成本。

摘要： 本发明提供了一种振动热丝化学气相沉积设备及在金刚石涂层沉积中的用途，该设备包括热丝工作台，其中，该热丝工作台的下表面中部固设有偏心轮室，该偏心轮室的外侧嵌套有冷却水槽，该冷却水槽的底部外侧嵌套有工作台底面法兰，该工作台底面法兰的底部固设有电机支架，该电机支架的底部外侧设有电动机，电机支架的底部内侧设有主动磁铁安装法兰，该主动磁铁安装法兰的内侧设有主动磁铁，该主动磁铁的内侧设有磁力耦合联轴器，该磁力耦合联轴器包括旋转轴，该旋转轴的尾端穿过偏心轮室后，与工作台面活动连接，且旋转轴上嵌套有偏心轮。本发明可显著提高各刀具不同部位的生长温度一致性，有效提高刀具涂层的均匀性、加工精度和刀具寿命。

摘要： 本发明公开了一种自适应热丝化学气相沉积结构及热丝化学气相沉积设备，其在工作时，反应腔体内的反应气体与热丝反应，在工件上发生化学气相沉积，从而在工件上形成金刚石薄膜；随着多次反应后，热丝的温度场会发生改变，或者，随着工件种类的更换，对温度场的需求也会发生改变；此时，能通过升降装置调节工件装夹单元相对于热丝安装夹具的间距，即能根据热丝的温度场令工件装夹单元朝靠近或远离第一壁面的方向移动，从而在热丝的温度场改变的情况下，调整工件装夹单元的高度以匹配改变后的温度场，保证沉积效果，不需要清洗或更换热丝安装夹具，即本发明的自适应热丝化学气相沉积结构及热丝化学气相沉积设备，能同时保证沉积效果和生产效率。

摘要： 本发明涉及一种用于热丝化学气相沉积制备大尺寸金刚石薄膜的热丝支架。热丝支架包括上钼电极1，下钼电极2，陶瓷管3，热丝4，钼圆棒5，自重钼块6，隔热档板7，钼螺丝8和高温轻质弹簧9。将热丝安装在之架上并把整个支架竖直地放入真空腔中，之后上下钼电极与隔热档板后的铜电极柱14连接。本发明有效地克服了现有的热丝化学气相沉积制备金刚石薄膜时，热丝易脆断和热丝弯曲形变造成的厚度、质量不均匀问题。

摘要： 本发明公开一种热丝化学气相沉积设备、硅基薄膜沉积方法及太阳能电池，涉及太阳能电池加工技术领域。以解决PECVD方法存在的能耗高、工艺气体利用率低以及成膜均匀性差的问题，同时还解决卧式HWCVD设备存在的结构复杂以及热丝下垂的问题。上述热丝化学气相沉积设备包括供气装置、真空腔、布气板、绝缘承托件、热丝、接线柱、电源和载板。热丝具有相对的第一端和第二端，第一端和第二端均与水平设置的接线柱电连接。每一接线柱与热丝连接的一端均能够向热丝提供弹性拉力，以使热丝受热形变时拉紧热丝，此时，热丝始终处于水平状态。

摘要： 本公开内容涉及沉积聚合物层的方法，包括：提供基板至热丝化学气相沉积(HWCVD)腔室中的基板支撑件，基板具有传感器结构设置于基板上；提供包括起始剂气体与单体气体与载气的处理气体至HWCVD腔室；加热设置于HWCVD腔室中的多个细丝至足以激活起始剂气体而未分解单体气体的第一温度；及使基板暴露于来自激活起始剂气体的起始剂自由基且暴露于单体气体以沉积聚合物层在传感器结构顶上。

摘要： 本发明提供了一种振动热丝化学气相沉积设备及在金刚石涂层沉积中的用途，该设备包括热丝工作台，其中，该热丝工作台的下表面中部固设有偏心轮室，该偏心轮室的外侧嵌套有冷却水槽，该冷却水槽的底部外侧嵌套有工作台底面法兰，该工作台底面法兰的底部固设有电机支架，该电机支架的底部外侧设有电动机，电机支架的底部内侧设有主动磁铁安装法兰，该主动磁铁安装法兰的内侧设有主动磁铁，该主动磁铁的内侧设有磁力耦合联轴器，该磁力耦合联轴器包括旋转轴，该旋转轴的尾端穿过偏心轮室后，与工作台面活动连接，且旋转轴上嵌套有偏心轮。本发明可显著提高各刀具不同部位的生长温度一致性，有效提高刀具涂层的均匀性、加工精度和刀具寿命。

摘要： 本实用新型提供了一种热丝化学气相沉积用基片台及热丝化学气相沉积装置，涉及涂层沉积设备技术领域。该基片台上设置有用于承载基体的承载面，承载面为斜面且承载面距热丝之间的距离呈梯度变化；通过上述基片台特定结构的设置，使得置于基片台承载面上的基体在沉积过程中，基体表面能够得到形核密度呈梯度变化的薄膜或者涂层；且该基片台结构简单，使用便利，可满足不同梯度涂层的沉积需求。本实用新型还提供一种热丝化学气相沉积装置，包括上述热丝化学气相沉积用基片台。鉴于上述基片台所具有的优势，使得包含上述基片台的热丝化学气相沉积装置也具有同样的优势，为基体上薄膜或者涂层的梯度沉积提供了工业基础。

摘要： 本实用新型公开了一种热丝加热装置及热丝化学气相沉积设备，热丝加热装置包括工件安装位、第一装夹装置、第二装夹装置和热丝；热丝包括依次分布的第一热丝端部、热丝中部和第二热丝端部；第一热丝端部装夹于第一装夹装置上，第二热丝端部装夹于第二装夹装置上。将热丝的两端分别装夹在第一装夹装置和第二装夹装置上，热丝的热丝中部设置于第一装夹装置和第二装夹装置之间，沿水平分布，为工件提供主要的热量；而热丝的第一热丝端部和第二热丝端部装夹于对应的装夹装置上，设置于热丝中部与工件安装位之间，两者的延伸方向与水平方向不平行，即在竖直方向上，热丝端部更靠近工件，并能从侧面为工件提供辅助的热量，保证产品的镀膜质量的一致性。

摘要： 本实用新型涉及金刚石膜生长领域，尤其涉及一种在工件内孔沉积金刚石薄膜的热丝化学气相沉积装置。该装置设有密闭的反应腔体，反应腔体的一端设有气体喷淋头，气体喷淋头通过管路与外部气源连接，反应腔体的另一端设有抽真空系统和真空测控系统；反应腔体内部设有中空的水冷样品台，水冷样品台的中空部分向内依次设有绝缘层、导电层、工件、热丝。本实用新型可以实现在工件内孔快速、均匀沉积金刚石薄膜，减少反应气体的消耗，沉积过程中能测控热丝的温度、工件表面的温度和反应腔内的压强，能准确控制金刚石薄膜沉积各项主要工艺参数，工艺重复性好。