摘要：提出新型微波谐振腔用于化学气相沉积金刚石薄膜,腔体有效体积可以调节,采用环形介质窗口,置于沉积基台的下方,允许产生较大并且温度较高的等离子体。同轴内导体与沉积台相连接,微波从谐振腔底端传输经同轴导体耦合进入腔体。采用有限元的方法优化谐振腔的尺寸,使其能耦合进更大的微波能量,优化后,最大电场区域位于沉积台上方,并且均匀分布,在腔体内其它区域和介质窗口附近电场强度则很小,满足设计要求。采用时域有限差分法模拟了谐振腔在一定微波输入功率下产生等离子体的特性,并对设计的谐振腔进行试验研究,实验观察到的等离子体位置与模拟结果一致。

摘要：对椭球形谐振腔式微波等离子体(MPCVD)金刚石膜沉积装置的谐振腔进行了模拟,获得了谐振腔中的电场和等离子体分布。运用自行设计和建立的椭球形谐振腔式微波等离子体装置,沉积了纳米和微米尺度的金刚石膜。对金刚石膜的各种性能进行了检测。结果表明,所建成的椭球形谐振腔式的MPCVD金刚石膜沉积装置,可实现微米和纳米尺度不同品质金刚石膜的沉积。

摘要：根据高功率MPCVD装置所需要具备的条件,提出一种新型的高功率MPCVD装置结构。先使用HFSS软件对模型的各部分尺寸进行了初步优化;然后使用COMSOL软件通过对高功率、高气压条件下气体电离形成等离子体时的电场和等离子体分布的模拟,并对气体进出方式进行了验证;最后根据模拟结果建立了新型MPCVD装置,并使用所制造的装置在高功率、高气压条件下进行了大面积金刚石膜的制备。结果表明:所提出的高功率MPCVD装置模型经过结构优化后,在基片上方对电场具有较好的聚焦能力,强度高于同类装置;高功率、高气压条件下所产生的等离子体也仅在基片上方均匀分布,与石英环之间被中间腔体隔离,有效避免其对石英环的刻蚀;所设计的进出气方式能够保证反应气体在基片表面均匀分布;使用所制造的装置能够在高功率、高气压条件下实现大面积高品质金刚石膜的快速沉积。

摘要：煤层气利用渠道单一、效能低、附加值低。基于微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术,提出了煤层气生产宝石级单晶金刚石的概念,设计了相应的产业化工艺路线。鉴于我国在CVD钻石生产技术方面起步较晚,高端设备主要依赖进口,自主研发了5代MPCVD钻石设备,开发了煤层气生产宝石级单晶金刚石的专用工艺,其中第五代设备实现了产业化转化。利用自制设备及工艺,采用嵌入式专用基片台可以单炉制备多颗单晶金刚石,也可以采用马赛克拼接法制备超大尺寸单晶金刚石。已建成的产业化示范基地可以高质量批量生产20克拉以内的钻石毛坯。根据钻石4C标准,加工成的裸钻颜色好、净度高、切工完美,深受市场欢迎。结果表明:煤层气生产宝石级单晶金刚石实现了煤层气的高附加值转化,产业化的继续推进不但能够提升煤层气消纳能力和综合利用水平,而且能够助力我国CVD培育钻石行业的发展。

摘要：通过设计温度为500℃、800℃,保温时间为1 h、6 h的4种不同热处理工艺,对锰硅比为2的铸态硅锰黄铜进行热处理试验。通过扫描电镜、白光干涉、光学显微镜、硬度计分别对试验试样的显微组织、磨痕形貌和力学性能进行了分析和表征。结果表明,经过4种热处理后,硅锰黄铜的耐磨性均得到了提升,其中热处理温度为800℃、保温时间6 h的性能优于其他3种热处理工艺。在500℃温度下,硅锰黄铜中细小硅锰相会发生溶解,在800℃下更多的硅锰相固溶入基体组织中。脱溶形成的细长且尖锐的硅锰相使硅锰黄铜的摩擦磨损性能和硬度得到提升。

摘要：使用自行研制的椭球谐振腔式MPCVD装置，以H2-cH4为气源，就高功率条件下cH4浓度对金刚石膜的生长速率和品质的影响规律进行了研究，并在此基础上进行了大面积光学级金刚石膜的沉积。利用扫描电镜、激光拉曼谱仪、傅里叶红外光谱仪对金刚石膜的表面和断口形貌、金刚石膜的品质、红外透过率等进行了表征。实验结果表明，使用自行设计建造的椭球谐振腔式MPCVD装置在高功率条件下通过提高cH4浓度会使金刚石膜的生长速率增加，但当CH。浓度达到一定比例后．金刚石膜的生长速率将不再继续提高。cH4浓度在0．5％～2％时制备的金刚石膜品质较高；自行设计建造的椭球谐振腔式MPCVD装置能够满足在较高功率下光学级金刚石膜的快速沉积要求．

摘要：微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)是制备高品质金刚石膜的重要方法,而MPCVD技术的关键是其设备核心部件谐振腔的设计。本文基于目前广泛应用的圆柱式和椭球式两种MPCVD谐振腔中微波传输的特点和其各自的优点,提出了一种重入式微波谐振腔的设计构想,并利用数值模拟的方法对这一构想进行了验证。模拟的结果表明,微波在重入式微波谐振腔内外壁之间的路径传输后,可在金刚石膜沉积台处形成一最强且相对均匀的电场。在相同的输入功率下,其形成的最大电场强度高于圆柱式和椭球式两种谐振腔时的情况。由于重入式的微波谐振腔具有结构简单、频率易于调节的优点,因而这一构想可为设计制造新型的MPCVD金刚石膜沉积设备提供参考依据。