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微波等离子体化学气相沉积法在金刚石衬底上生长金刚石的多变量研究
摘要： 氢气（H2）混合气体中的基底温度与甲烷浓度是提升合成钻石生长速率、成核密度及晶粒尺寸的主要因素，但该方法会降低品质。虽然提高腔室压力可改善品质，却会导致晶体生长速率下降。采用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）技术在氢气（H2）与甲烷（CH4）混合气体中沉积了薄层钻石薄膜，研究了甲烷浓度（1-5%）、生长温度及压力对钻石基底上钻石薄膜成核的影响。生长温度与压力分别维持在925-950℃和72-75托范围内，在钻石基底上制备的单晶钻石（SCD）薄膜对钻石探测器应用具有重要价值。通过优化工艺，在厚度分别为209.17微米（1%甲烷）、401.73微米（2%甲烷）和995.03微米（5%甲烷）的钻石基底上获得了不同尺寸的薄膜。经测试，当甲烷浓度为5%且基底温度优化至950℃时，薄膜粗糙度为5.02微米/小时，生长速率为4.23纳米/分钟。运用多种表征技术分析了沉积钻石薄膜的结构、形貌及成分特性，证实了钻石基底上所形成钻石薄膜的晶体有序性。
关键词： MPCVD（微波等离子体化学气相沉积）、XRD（X射线衍射）、金刚石薄膜、XPS（X射线光电子能谱）、拉曼光谱、AFM（原子力显微镜）、SEM（扫描电子显微镜）
更新于2025-09-23 15:23:52
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基于Al-SiC金属基复合材料的DPSS激光微加工
摘要： 铝硅碳化物是一种金属基复合材料，主要应用于设计标准中以强度重量比和高导热性为首要考虑的领域。该材料在航空航天部件、汽车及电子工业中有着广泛应用。本研究采用二极管泵浦固态脉冲Nd:YAG激光器对这种难加工材料进行微沟槽加工。实验方案基于响应面方法学(RSM)采用中心复合设计(CCD)制定，并通过方差分析检验所拟合回归数学模型的充分性。研究提出了脉冲宽度、脉冲频率、电流强度和辅助气压等工艺参数的合理范围。筛选试验表明：当辅助气体采用0.2至1 kgf/cm2压力范围的氧气时效果最佳，这归因于其在激光与材料相互作用过程中的优势。以铝硅碳材料上加工产生的微沟槽上宽偏差、下宽偏差和深度偏差作为响应指标，通过生成的表面图分析了不同参数对响应的交互影响。最终利用基于元启发式搜索算法的多目标粒子群优化(MOPSO)技术确定了最优工艺参数组合。
关键词： MMC（金属基复合材料）、ANOVA（方差分析）、Nd:YAG（掺钕钇铝石榴石）、RSM（响应面法）、SEM（扫描电子显微镜）
更新于2025-09-12 10:27:22