等離子噴涂如何制備金剛石膜

金剛石是人類已知的最堅硬的材料。此外，金剛石還具有一系列優良的物理化學機能。跟著對金剛石機能的不斷深入研究和人造金剛石收購技術的提高，金剛石在被譽為“21世紀材料”、“最重要、最具影響力”的高新技術和未來產業領域的應用遠景日益廣闊?！安牧献运芰稀钡?。人造金剛石可分為物理方法和化學方法。物理熱壓法合成的金剛石在石油鉆井中得到了廣泛的應用。高溫等離子體法是一種獲得金剛石薄膜的物理化學氣相沉積方法。結果表明，不管采用何種活化方式，甲烷等幾乎所有含碳氣體都能被活化，分離出的碳沉積后都能獲得金剛石薄膜。目前，實驗室獲得金剛石薄膜的方法有電熱絲法、輝光放電法、乙炔-氧氣火焰法等十多種。與其他方法比擬，高溫等離子體法具有簡樸、高效、成膜質量好等長處。金剛石薄膜可以在大氣或真空前提下通過等離子噴涂制備。金剛石膜的生長速度一般可達80-150微米/小時，可達1000微米/小時，金剛石膜厚度大于1.0毫米。金剛石薄膜中的非晶態碳和石墨包裹體在生長過程中可以通過等離子吹蝕去除?？梢缘玫礁哔|量的薄膜。

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該裝置以氫氣、氬氣為工作氣體，甲烷為原料，制備金剛石薄膜，并將其沉積在10*10平方毫米的基體上。合成金剛石薄膜的物理參數與自然金剛石薄膜的物理參數比較見下表3。進一步的研究表明，真空等離子噴涂（VPS）方法可以獲得與自然完整金剛石更為一致的薄膜。日本東京大學和通用電氣公司使用的等離子噴涂設備與日本富士通公司使用的等離子噴涂設備相似。根據1988年東京大學的研究講演，真空廚房獲得的金剛石薄膜的體積密度和導熱系數與自然金剛石更接近，在美國也得到了相同的實驗結果。我國有關部分對等離子噴涂金剛石成膜方法的跟蹤研究，近80年代末已達到世界提高前輩水平，圖3為多晶金剛石顆粒的等離子合成。目前，金剛石薄膜已應用于大功率半導體器件和超大規模集成電路基板中，并已實現了半產業應用，在進步半導體器件的單位功率、集成度和工作速度方面取得了良好的效果。金剛石強化高保真、高端揚聲器隔膜，可有效防止高動態、高頻工作前提下隔膜的分段振動和非線性變形，進步揚聲器的保真度和音質。在光學窗口、衛星太陽電池板保護、計算機軟盤保護、光學透鏡減反射涂層等方面的應用也取得了令人滿足的效果。表4顯示了2000年金剛石薄膜的全球市場預

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