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大面积纳米金刚石薄膜的制备及场发射性能周文龙;张铭;宋雪梅;严辉【摘要】以CH4和H2为反应气，采用微波等离子体增强化学气相沉积方法在直径为10 cm的硅原片上制备纳米金刚石薄膜。
用X射线衍射仪、拉曼光谱、扫描电镜和原子力显微镜对薄膜的组成结构及性能进行表征。
结果表明：薄膜的平均晶粒尺寸约为13.8 nm，厚度可达10.8μm，表面粗糙度约为11.8 nm；其拉曼光谱是典型的纳米金刚石薄膜的特征峰峰形，同时在高真空条件下对所制备的薄膜样品进行场发射性能测试。
%Nanocrystalline diamond (NCD) films were synthesized on the silicon substrate with diameter of 10 cm by microwave plasma enhanced chemical vapour deposition using CH4 and H2 as the reactant gas. The film composition and performance were characterized by X-ray diffractometry, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy and atomic force microscopy, respectively. The results show that, the average grain size of the film is about 13.8 nm, the maximum thickness can reach 10.8μm and the surface roughness is 11.8 nm. The Ram an spectrum is the typical characteristic peak shape of nanocrystalline diamond films, and the field emission properties were measured under high vacuum conditions.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】5页(P2844-2848)【关键词】纳米金刚石薄膜;拉曼图谱;表面粗糙度;场发射性能【作者】周文龙;张铭;宋雪梅;严辉【作者单位】北京工业大学材料科学与工程学院，北京 100124;北京工业大学材料科学与工程学院，北京 100124;北京工业大学材料科学与工程学院，北京100124;北京工业大学材料科学与工程学院，北京 100124【正文语种】中文【中图分类】TB43金刚石薄膜在微电子学、光学、微观结构的电子材料等方面有着很好的潜在应用价值，随着化学气相沉积技术的日益发展，采用各种不同的化学气相沉积方法沉积金刚石薄膜得到广泛的研究。
氟化类金刚石薄膜疏水性能研究的开题报告
一、选题背景和意义
金刚石具有硬度高、耐磨性强、化学稳定等特点，在工业制造领域广泛应用，但其表面易受到水、油等液体的粘附，导致表面污染，降低其表面性能，限制其应用范围。
因此，研究金刚石表面疏水性能的提高具有重要意义。
目前，氟化类化合物具有良好的疏水性能和化学稳定性，已被广泛应用于致密薄膜的制备，因此，研究氟化类金刚石薄膜的疏水性能对于提高其表面性能具有重要意义。
二、研究内容和方法
1. 研究目标：探究氟化类金刚石薄膜的疏水性能及其影响因素；
2. 研究内容：
（1）制备金刚石薄膜；
（2）采用CVD技术制备氟化类金刚石薄膜；
（3）研究氟化类金刚石薄膜在水、油等液体中的接触角及表面张力；
（4）研究不同氟化类金刚石薄膜表面形貌与疏水性能之间的关系；
（5）探究氟化类金刚石薄膜的化学稳定性。
3. 研究方法：
（1）采用化学气相沉积（CVD）技术制备金刚石薄膜；
（2）利用射频辉光放电等方法在金刚石薄膜表面分别沉积氟气、氟化氢等氟化类物质；
（3）采用接触角仪、表面张力仪等测试设备测定氟化类金刚石薄膜表面的接触角和表面张力；
（4）扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）等表面分析仪器观察氟化类金刚石薄膜表面形貌；
（5）通过化学实验等方法探究氟化类金刚石薄膜的化学稳定性。
三、预期成果和意义
通过研究氟化类金刚石薄膜的疏水性能及其影响因素，可以深入了解其表面性能特点，为提高金刚石材料的应用性能提供理论基础和实验依据，并为制备具有优异性能的材料提供新思路和方法。
同时，该研究成果对于探索新型高性能涂料、生物医学材料等领域的开发具有重要意义。
检测方法FT-IR，XRR，拉曼这个方法是一个俄罗斯人首先提出的，由此可见俄罗斯人的确很牛。
这种方法可以合成大面积金刚石薄膜，大面积哦，这是由于现在可以得到很大规模的等离子体，所以这种方法在研究领域可谓不可多得，只用甲烷就可以得到大面积的金刚石。
CVD金刚石可以用各种方法合成，其中晶粒生长速度最快的则为热等离子体CVD工艺。
我们试验室过去曾试图用DC等离子体CVD工艺合成金刚石厚膜，并就膜与基底的附着强度和膜的性质作过探讨。
但是，热等离子体工艺存在沉积面积和膜质量都不如其它CVD工艺等问题。
CVD金刚石薄膜应用中对扩大沉积面积有着强烈的需求。
金刚石在所有已知物质中具有最高的硬度、高耐磨率、良好的抗腐蚀性、低的摩擦系数、高的光学透射率(对光线而言从远红外区到深紫外区完全透明) 、高的光学折射率、高空穴迁移率、极佳的化学惰性,既是热的良导体,又是电的绝缘体,掺杂后可形成P和N型的半导体。
金刚石有如此多优异性能,因而在国民经济上有着广泛的用途。
金刚石从真空紫外光波段到远红外光波段对光线是完全透明的，因此金刚石膜作为光学涂层的应用前景非常好，可用作红外光学窗口和透镜的保护性涂层。
以及在恶劣环境下工作的红外在线监测和控制仪器的光学元件涂层。
在工业制造领域，需要大量轻量化、高强度的材料，用具有高硬度、高耐磨性的金刚石制成的刀具有长寿命、高加工精度、高加工质量等优异特性，而将金刚石薄膜直接沉积在刀具表面不仅价格大大低于聚晶金刚石刀具，而且可以制备出具有复杂几何形状的金刚石涂膜刀具，在加工非铁系材料领域具有广阔的应用前景。
金刚石在室温下具有最高的热导率，又是良好的绝缘体，因而是大功率激光器件、微波器件、高集成电子器件的理想散热材料。
金刚石能掺杂为P和N型的半导体,与现有半导体材料相比，具有最低的介电常数，最高的禁带宽度，较高稳定性,很高的电子及空穴迁移率和最高的热导率,性能远优于Si半导体,是替代Si的理想材料。
