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| 編輯推薦： |
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《金刚石膜制备与应用''下卷》可供相关专业大专院校师生,研究院所以及相关领域企业的管理及应用与研发人员参考.
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| 內容簡介： |
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本书比较全面、系统、深入地论述了化学气相沉积（CVD）金刚石膜的制备、组织结构和性能表征，金刚石膜化学气相沉积理论，以及在电学（电子学）、热学、光学、声学、电化学、力学等领域的应用，在高超声速、外太空、核和极端摩擦磨损环境下众多高新技术应用研究进展和市场前景。本书分六篇、共29章，第一篇：金刚石膜的制备；第二篇：金刚石膜组织结构和性能表征；第三篇：金刚石膜化学气相沉积理论；第四篇：金刚石膜的应用；第五篇：纳米金刚石膜制备与应用；第六篇：金刚石相关材料的制备与应用。
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| 目錄：
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目 录
纳米科学与技术
丛书序前言
第一篇 金刚石膜的制备
第1章 化学气相沉积金刚石膜概论 3 11 引言 3 12 化学气相沉积金刚石膜类型和沉积机理简介 7 121 化学气相沉积金刚石膜的类型 7 122 化学气相沉积金刚石膜的机理简介 8 13 金刚石膜制备方法简介 10 131 概述 10 132 热丝 CVD 12 133 微波等离子体 CVD 13 134 直流电弧等离子体喷射 CVD 14 135 热阴极等离子体 CVD 16 136 燃烧火焰沉积 17 137 激光诱导等离子体 CVD 19 138 其他制备方法简介 22 14 微米晶金刚石膜 24 141 概述 24 142 沉积气氛 25 143 衬底 26 144 形核 29 145 生长形貌及其控制 32 146 生长速率与质量 34 147 金刚石自支撑膜 36 148 工具级金刚石自支撑膜 37 149 光学级金刚石自支撑膜 38 1410 热沉级金刚石自支撑膜 40 1411 电子级 探测器级 金刚石自支撑膜 40 1412 金刚石薄膜 41 1413 金刚石薄膜与衬底的结合力 42 1414 金刚石膜工具涂层 42 1415 金刚石薄膜光学涂层 43 1416 电子学应用金刚石薄膜 43 1417 金刚石膜热学应用 44 1418 硼掺杂金刚石膜电极 44 1419 金刚石膜声表面波器件 44 15 纳米晶金刚石膜和超纳米晶金刚石膜45 16 CVD金刚石单晶 46 17 CVD金刚石膜的晶粒尺寸:从零到无穷大 48 18 碳家族49 参考文献 51第2章 热丝 CVD 62 21 引言62 22 HFCVD概述 62 221 HFCVD基本原理 62 222 HFCVD的特点及主要生长技术工艺参数 63 23 HFCVD金刚石膜沉积过程中的化学反应 66 231 原子氢的主要作用 68 232 原子氢的湮灭和复合 76 233 气相碳化学过程 76 234 能量?质量和动量传输 78 24 HFCVD系统的设计 80 241 灯丝材料选择及灯丝的碳化动力学过程 80 242 热丝系统设计要素 82 25 电子辅助 HFCVD 87 251 直流负偏压 88 252 直流正偏压 88 26 HFCVD金刚石膜沉积技术 89 261 HFCVD金刚石膜沉积技术的基本工艺参数及其优化 89 262 金刚石膜涂层 94 263 金刚石厚膜 107 264 CVD金刚石掺杂和电化学电极 111 265 纳米晶金刚石膜和超纳米晶金刚石膜 113 266 大面积金刚石膜沉积 113 27 HFCVD金刚石膜沉积技术工业化 114 271 工业化金刚石涂层技术和设备 115 272 金刚石厚膜沉积设备 117 273 HFCVD金刚石膜的市场应用 118 28 结语 130 参考文献 130第3章 微波等离子体 CVD金刚石膜沉积技术 136 31 引言 136 32 微波激励下气体的放电现象 137 33 MPCVD金刚石膜沉积装置 140 331 石英管式 MPCVD金刚石膜沉积装置 140 332 石英钟罩式 MPCVD金刚石膜沉积装置 141 333 圆柱谐振腔式 MPCVD金刚石膜沉积装置 143 334 环形天线式 MPCVD金刚石膜沉积装置 144 335 椭球谐振腔式 MPCVD金刚石膜沉积装置 145 34 915MHz频率的 MPCVD金刚石膜沉积装置 147 35 几种其他类型的 MPCVD金刚石膜沉积装置 149 351 利用毫米波实现激励的 MPCVD金刚石膜沉积装置 149 352 电子回旋共振 MPCVD金刚石膜沉积装置 150 353 微波等离子体喷射 MPCVD金刚石膜沉积装置 152 354 线形 MPCVD金刚石膜沉积装置 153 355 i plas型 MPCVD金刚石膜沉积装置 154 36 我国 MPCVD金刚石膜沉积装置技术的发展历史与现状 156 37 MPCVD金刚石膜沉积装置的模拟 159 371 MPCVD金刚石膜沉积装置中微波电场的分布模式 160 372 等离子体对 MPCVD金刚石膜沉积装置中微波电场分布的影响 164 373 MPCVD金刚石膜沉积装置的模拟 167 38 MPCVD金刚石膜沉积技术的应用与展望 171 参考文献 174第4章 直流电弧等离子体喷射 CVD 180 41 引言 180 42 直流电弧等离子体喷射 CVD的原理 181 421 直流电弧等离子体喷射 CVD实验装置 181 422 等离子体炬内部的放电过程 183 423 气体流动和能量转换 185 424 直流电弧等离子体喷射 CVD金刚石膜沉积概述 189 425 直流电弧等离子体喷射系统设计中应考虑的技术问题 193 43 历史回顾 :直流电弧等离子体喷射大面积?高质量?高速率金刚
石膜沉积 199 431 直流电弧等离子体喷射气体流动和温度分布的均匀性 199 432 直流电弧等离子体喷射大面积?高质量?高速率金刚石膜沉积研究回
顾 199 44 旋转电弧气体循环高功率直流电弧等离子体喷射 203 441 高功率旋转电弧直流电弧等离子体喷射的原理 203 442 气体循环原理 204 443 高功率气体循环旋转电弧直流电弧等离子体喷射 205 45 高功率旋转电弧气体循环直流电弧等离子体喷射金刚石自支撑膜
沉积及其性能 207 451 高功率旋转电弧气体循环直流电弧等离子体喷射金刚石膜沉积 207 452 旋转电弧气体循环直流电弧等离子体喷射制备的金刚石膜材料性能
209 46 工业应用 214 461 应用研究 214 462 直流电弧等离子体喷射金刚石膜沉积经济性分析 220 463 工业化应用 222 47 结语 225 参考文献 226第5章 其他制备方法 235 51 直流热阴极等离子体 CVD法 235 511 常规辉光气体放电特性 235 512 直流热阴极辉光放电特性 237 513 热阴极辉光放电阴极材料 249 514 装置设计及金刚石膜制备 255 515 金刚石膜的生长特性和性质 261 52 燃烧火焰法 265 53 电子回旋共振微波 CVD法 266 54 射频放电 CVD法 267 55 激光 CVD法 269 参考文献 269第6章 金刚石膜外延生长 271 61 同质外延生长 271 611 高速外延生长金刚石单晶 271 612 器件级金刚石外延膜 283 613 外延金刚石中的缺陷 286 62 异质外延生长 291 621 立方氮化硼 291 622 镍 292 623 铜 292 624 铂 293 625 铱 293 626 硅 298 参考文献 300第7章 金刚石膜控制掺杂 306 71 引言 306 72 CVD金刚石膜的离子注入掺杂技术 307 73 CVD金刚石膜的生长过程掺杂技术 310 731 金刚石膜的硼掺杂 310 732 金刚石膜的氮掺杂 319 733 金刚石膜的磷掺杂 331 734 硼掺杂金刚石的氘化处理 339 735 金刚石膜的硫掺杂 341 736 金刚石膜的其他元素掺杂 342 74 金刚石膜的共掺杂 343 75 结语 346 参考文献 346
第二篇 金刚石膜组织结构和性能表征
第8章 金刚石膜组织结构表征方法 355 81 金刚石膜表面形貌表征方法 355 811 金刚石膜表面粗糙度和膜厚测试方法 355 812 金刚石膜表面形貌分析方法 360 82 金刚石膜组织结构表征方法 369 821 拉曼光谱 370 822 衍射分析方法 376 823 光谱分析方法 386 824 透射电镜 398 83 其他表征方法 408 831 二次离子质谱 408 832 电子顺磁共振 410 833 核反应分析法 412 84 金刚石膜膜基界面结合强度测试 414 841 拉离测试法 415 842 压痕测量法 416 843 刻痕测试法 416 844 刮剥式测量法 417 参考文献418第9章 金刚石薄膜表面性能422 91 氢?氧终端金刚石薄膜的结构及性能 422 911 两种终端金刚石薄膜的电学性能 422 912 两种终端金刚石薄膜表面的电子结构 425 913 两种终端金刚石薄膜导电机理 427 914 氢?氧终端金刚石薄膜的电化学性能 428 92 金刚石薄膜的可修饰性 429 921 金刚石表面实施化学修饰的基本策略 430 922 导入卤素 431 923 导入氨基?氰基 432 924 导入氧基羧基?羰基433 925 有机生物分子的修饰 434 926 金刚石表面的金属粒子及金属氧化物修饰 440 93 金刚石薄膜修饰后的应用 442 931 电分解电氧化法废水处理 443 932 电合成 444 933 电容器 445 934 电分析 446 935 电流型生物传感器 448 94 结语 449 参考文献450第10章 金刚石薄膜的电学性能 460 101 引言460 102 金刚石薄膜的导电类型460 1021 本征导电 460 1022 非本征导电 462 103 金刚石薄膜的导电机制463 1031 空间电荷限制传导 464 1032 肖特基势垒注入 465 1033 弗仑克尔普尔传导 466 1034 希尔传导 466 1035 本征金刚石薄膜的传导机制 467 1036 掺杂金刚石薄膜的传导机制 469 104 电阻电导率470 1041 本征金刚石薄膜 470 1042 掺杂金刚石薄膜 471 1043 金刚石薄膜的表面电导率 472 105 散射机制475 1051 声子散射 476 1052 谷间散射 477 1053 电离杂质散射 477 1054 中性杂质散射 478 1055 位错中的散射 479 1056 表面和晶界 479 106 迁移率及漂移速度的测量479 1061 漂移运动与迁移率 479 1062 金刚石薄膜中载流子迁移问题研究现状 483 1063 漂移速度与电场强度的关系 487 1064 载流子的俘获 489 1065 电荷收集效率与电荷收集距离的关系 490 1066 电荷收集效率与电场强度的关系 492 107 霍尔效应493 1071 霍尔效应测试原理 493 1072 光霍尔测试 495 1073 磷掺杂金刚石薄膜的霍尔测试 495 1074 硼掺杂金刚石薄膜的霍尔测试 496 108 金刚石薄膜的超导电性498 1081 硼掺杂金刚石超导膜的制备与表征 500 1082 实验参数对硼掺杂金刚石薄膜生长特性的影响 506 1083 硼掺杂金刚石薄膜的超导特性 514 109 晶界及对其电学特性的影响 520 1091 金刚石薄膜内晶界区域的场发射特性 522 1092 晶界对金刚石薄膜表面电导的影响 525 1093 晶界影响金刚石表面电学特性的机理 528 1010 结语 531 参考文献 531第11章 金刚石热学性质及应用 542 111 金刚石的热学性质 542 1111 比热 542 1112 热导率 543 1113 热稳定性 546 112 金刚石热导率测试方法 548 1121 闪光法 548 1122 微桥法 549 1123 3 ω法 550 1124 光热偏转法 550 113 金刚石热学应用 551 1131 金刚石膜的热沉应用 552 1132 铜基金刚石复合材料的应用 556 1133 金刚石窗口材料的应用 557 1134 金刚石在导热胶领域的应用 559 114 金刚石膜热学应用现状与展望 560 参考文献 561第12章 金刚石膜力学性能 565 121 引言 565 122 硬度 568 123 断裂强度 569 1231 金刚石膜断裂强度测试方法 569 1232 金刚石膜的断裂强度 571 1233 影响金刚石膜断裂强度的因素 576 124 断裂韧性 587 1241 金刚石膜断裂韧性测试方法 587 1242 金刚石膜的断裂韧性 601 125 动态力学性能 604 1251 概述 604 1252 金刚石膜的砂蚀性能 605 1253 金刚石膜的雨蚀性能 608 1254 金刚石膜在循环荷载作用下的力学行为 609 1255 高温氧化对金刚石膜强度的影响 610 126 内应力 611 1261 金刚石膜内应力测试方法 611 1262 金刚石膜的内应力 613 1263 金刚石膜内应力的影响因素 614 1264 降低金刚石膜内应力的技术途径 623 127 摩擦磨损性能 623 参考文献 625第13章 金刚石膜光学性能 630 131 引言 630 132 折射 633 1321 天然金刚石 633 1322 金刚石膜 635 133 反射 635 134 吸收 637 1341 缺陷 杂质 引起的吸收带 640 1342 本征吸收 647 135 拉曼散射 647 1351 单声子拉曼散射 647 1352 双声子拉曼散射 650 1353 其他 652 136 光致发光 654 137 阴极发光 655 138 热辐射 656 139 光损伤 659 参考文献 660
第三篇 金刚石膜沉积理论
第14章 金刚石膜化学气相沉积理论 665 141 引言 665
142 金刚石化学气相沉积环境 667 1421 原子氢 668 1422 碳氢化合物基团 675 1423 氧的影响 682
1424 活性基团的气相输运 684 143 金刚石生长表面化学过程 686 1431 基材表面化学反应过程 686 1432 金刚石膜实验生长动力学 691 1433 生长机制 695 144 金刚石膜质量与生长缺陷 703 1441 晶体缺陷 703 1442 杂质 706 参考文献 706第15章 等离子体模拟与诊断 710 151 引言 710 152 金刚石膜沉积典型等离子体环境 710 1521 等离子体特征 711 1522 电子中性粒子碰撞 714 1523 离子中性粒子碰撞 714 153 等离子体与衬底表面交互作用 715 1531 电子与衬底表面的交互作用 715 1532 离子与衬底表面的交互作用 716 1533 中性粒子与衬底表面的相互作用 717 154 B oltzmann方程 718 1541 等离子体的控制方程 719 1542 输运系数 721 1543 求解方法 722 1544 CH4GH2等离子体模拟实例 724 155 金刚石沉积装置等离子体流场模拟 729 156 等离子体空间分辨谱研究 735 1561 概述 735 1562 诊断技术 735 参考文献 748附录 缩略语 754索引 759彩图
第四篇 金刚石膜的应用
第16章 金刚石膜的加工 767 161 引言767 162 切割767 1621 激光切割 767 1622 电火花切割 775 163 抛光779 1631 机械研磨抛光 780 1632 热化学抛光 783 1633 激光抛光 785 1634 离子束抛光 785 1635 其他抛光方法 786 164 图形化787 1641 离子束溅射刻蚀 788 1642 反应离子刻蚀 789 1643 激光刻蚀 791 1644 金属活性催化刻蚀 792 1645 金刚石膜的选择性沉积 793 参考文献794第17章 金刚石薄膜涂层硬质合金工具 797 171 引言797 172 提高金刚石薄膜与硬质合金衬底黏着力的研究798 1721 金刚石膜黏着力测试方法 798 1722 提高金刚石膜与硬质合金衬底黏着力的方法研究 800 173 金刚石薄膜涂层硬质合金**810 1731 金刚石薄膜涂层硬质合金**的研发与市场应用 810 1732 金刚石薄膜涂层硬质合金工具典型切削性能 812 174 金刚石薄膜涂层拉拔模具821 1741 拉拔模具简介 821 1742 金刚石薄膜涂层拉拔模具研究进展 823 1743 金刚石薄膜涂层圆孔模具的制备及表征 824 1744 金刚石薄膜涂层圆孔模具的应用 827 1745 金刚石薄膜涂层异型模的应用 833 175 结语837 参考文献837第18章 金刚石薄膜电学应用 842 181 引言842 182 紫外探测器843 1821 金刚石薄膜紫外光探测器的简介 843
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