分析β‑SiC过渡层对金刚石膜形核生长影响的方法技术

本发明专利技术公开了一种分析β‑SiC过渡层对金刚石膜形核生长影响的方法。所述方法采用中频磁控溅射技术在硬质合金基体上沉积SiC过渡层，通过对沉积温度的调控，获得不同表面形貌和组织特性的β‑SiC过渡层；利用热丝化学气相沉积在SiC过渡层表面沉积金刚石薄膜；利用扫描电镜观察样品的表面形貌，利用X射线衍射检测过渡层的组成、晶粒取向及结构变化，利用拉曼光谱表征金刚石薄膜的纯度和内应力的变化，利用微米压痕测试金刚石薄膜的机械性能。所述方法通过研究沉积温度对磁控溅射β‑SiC过渡层表面形貌和组织特性的影响，低温沉积β‑SiC过渡层表面形貌和组织特性对金刚石薄膜形核及生长的影响，揭示了β‑SiC过渡层影响金刚石形核及生长的作用机理。

The analysis method of beta SiC transition layer on diamond film nucleation and growth effect

The invention discloses a method for analysis of beta SiC transition layer on diamond film nucleation and growth effect. The method of medium frequency magnetron sputtering deposition on cemented carbide SiC transition layer, through controlling the deposition temperature, beta SiC transition layer have different surface morphology and microstructure characteristics; using hot filament chemical vapor deposition of diamond films deposited on the surface of the transition layer SiC; surface morphology of samples was observed by SEM, grain the orientation and structure, change detection using X ray diffraction were used to characterize changes in the transition layer, diamond films by Raman spectroscopy and purity of internal stress, the mechanical properties of micro indentation test of diamond films. The influence of the transition layer surface morphology and microstructure characteristics of magnetron sputtering SiC through the study of the deposition temperature, the low temperature deposition of beta SiC transition layer surface morphology and organization characteristics of the nucleation and growth of diamond thin film shape, reveals the beta SiC transition layer effect mechanism of diamond nucleation and growth.

【技术实现步骤摘要】
分析β-SiC过渡层对金刚石膜形核生长影响的方法
本专利技术属于材料
，具体涉及一种分析β-SiC过渡层对金刚石膜形核生长影响的方法。
技术介绍
硬质合金钻具金刚石镀膜是为数不多公认的星际钻探用工具涂层方案，但其应用却受制于过渡层晶格失配、热应力及工艺缺陷所导致的金刚石薄膜形核率低与结合性差的问题。在硬质合金与金刚石薄膜之间添加合适的过渡层是制备高性能金刚石薄膜的首选方法。为了满足星际钻探金刚石镀层工具高可靠及长寿命的需要，金刚石薄膜过渡层需要具备：(i)有效阻挡基体中Co粘结相的催石墨化作用；(ii)能促进金刚石形核和生长并与金刚石形成良好的晶格匹配，提升膜-基结合性能；(iii)与硬质合金基体具有良好的结合性能。SiC过渡层是广泛认可的金刚石薄膜过渡层材料之一。根据晶体结构的不同，SiC可以分为非晶SiC，立方SiC(β-SiC)和六方SiC(α-SiC)。其中β-SiC具有与金刚石类似的晶体结构，可实现与金刚石的良好晶格匹配，更容易在CVD(高温化学气相沉积)过程中通过Si与C的反应和置换形成sp3结构的C(碳)，从而促进金刚石形核并与金刚石薄膜形成较强的化学结合。现有的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分析β‑SiC过渡层对金刚石膜形核生长影响的方法，其特征在于：所述方法采用中频磁控溅射技术在硬质合金基体上沉积SiC过渡层，通过控制Si靶的溅射功率和乙炔气体的流量来实现Si元素与C元素的反应，通过对沉积温度的调控，获得不同表面形貌和组织特性的β‑SiC过渡层；利用热丝化学气相沉积在SiC过渡层表面沉积金刚石薄膜，利用扫描电镜观察样品的表面形貌，利用X射线衍射检测过渡层的组成、晶粒取向及结构变化，利用拉曼光谱表征金刚石薄膜的纯度和内应力的变化，利用微米压痕测试金刚石薄膜的机械性能；研究沉积温度对磁控溅射β‑SiC过渡层表面形貌和组织特性的影响，探索低温沉积β‑SiC过渡层表面形貌和组织特性...

【技术特征摘要】
1.一种分析β-SiC过渡层对金刚石膜形核生长影响的方法，其特征在于：所述方法采用中频磁控溅射技术在硬质合金基体上沉积SiC过渡层，通过控制Si靶的溅射功率和乙炔气体的流量来实现Si元素与C元素的反应，通过对沉积温度的调控，获得不同表面形貌和组织特性的β-SiC过渡层；利用热丝化学气相沉积在SiC过渡层表面沉积金刚石薄膜，利用扫描电镜观察样品的表面形貌，利用X射线衍射检测过渡层的组成、晶粒取向及结构变化，利用拉曼光谱表征金刚石薄膜的纯度和内应力的变化，利用微米压痕测试金刚石薄膜的机械性能；研究沉积温度对磁控溅射β-SiC过渡层表面形貌和组织特性的影响，探索低温沉积β-SiC过渡层表面形貌和组织特性对金刚石薄膜形核及生长的影响，澄清β-SiC过渡层影响金刚石形核及生长的作用机理。2.如权利要求1所述的一种分析β-SiC过渡层对金刚石膜形核生长影响的方法，其特征在于：所述方法通过分析β-SiC过渡层的SEM和XRD结果，探讨磁控溅射沉积温度变化对β-SiC过渡层组织形貌和组成成分的影响，通过比较不同沉积温度SiC过渡层上金刚石薄膜形核和生长情况，探索β-SiC过渡层组织结构对金刚石形核和生长的影响，通过比较金刚石薄膜的压痕，评价β-SiC过渡层变化对金刚石薄膜性能的影响，在上述分析的基础上，揭示金刚石在β-SiC表面形核和生长的作用机理。3.如权利要求1所述的一种分析β-SiC过渡层对金刚石膜形核生长影响的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)β-SiC过渡层样品制备；2)分析沉积温度对β-SiC过渡层的影响：利用扫描电镜观察样品的表面形貌，利用X射线衍射检测过渡层的组成、晶粒取向及结构变化，通过分析β-SiC过渡层的SEM和XRD结果，探讨磁控溅射沉积温度变化对β-SiC过渡层组织形貌和组成成分的影响；3)金刚石薄膜样品制备；4)分析β-...

【专利技术属性】
技术研发人员：于翔，刘飞，任毅，张震，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11