金刚石膜的应用与抛光技术

　　金刚石作为第四代半导体材料，具有极其优越的物理化学特性，在诸多高科技领域具有很好的应用前景。金刚石抛光技术的研究不但突破了金刚石在高科技领域的应用瓶颈，还带动了一些新工艺、新方法和新技术的发展。《金刚石膜的应用与抛光技术》以作者多年的科研成果为基础，汇集国内外金刚石领域的最新进展，全面系统地对金刚石应用和抛光技术的重要成果进行了归纳和总结，内容主要包括：金刚石的结构及性能，金刚石膜的应用，金刚石膜的制备技术，金刚石膜的去除机理与抛光理论，金刚石膜的机械抛光技术、摩擦化学抛光技术、化学机械抛光技术、光催化辅助抛光技术及特种抛光技术，金刚石相关材料应用及加工技术。

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目录前言第1章 金刚石的结构及性能 11.1 金刚石的原子结构 11.2 金刚石的力学性能 31.2.1 金刚石的硬度 31.2.2 金刚石的解理与脆性 41.2.3 金刚石的强度 41.2.4 金刚石其他力学性能 61.3 金刚石的光学性能 61.4 金刚石的热学性能 71.5 金刚石的电子学性能 91.6 金刚石的化学性能 9参考文献 10第2章 金刚石膜的应用 112.1 金刚石膜在机械领域的应用 112.1.1 金刚石的定向 112.1.2 金刚石刀具 122.1.3 金刚石修整器 182.1.4 金刚石膜在医疗器械领域的应用 182.1.5 金刚石膜在其他机械领域的应用 202.2 金刚石膜在热学领域的应用 202.2.1 金刚石热沉片 202.2.2 金刚石散热片 222.2.3 金刚石场发射散热片 232.3 金刚石膜在光学领域的应用 242.3.1 超声速飞行器红外或雷达光学窗口 242.3.2 高功率激光窗口和微波窗口 262.3.3 苛刻环境下服役的光学窗口 282.3.4 金刚石膜在其他光学领域的应用 292.4 金刚石膜在声学领域的应用 302.4.1 高保真声学器件 312.4.2 SAW器件 312.5 金刚石膜在电学领域的应用 332.5.1 紫外探测器、辐射探测器 332.5.2 效应管、二极管 342.5.3 金刚石膜在集成电路光刻领域的应用 352.5.4 金刚石膜在其他电学领域的应用 362.6 金刚石膜的应用要求 382.7 金刚石膜的市场前景 39参考文献 41第3章 金刚石膜的制备技术 443.1 概述 443.2 金刚石膜的CVD生长机理 453.3 热丝CVD法 473.3.1 热丝CVD法的基本原理 473.3.2 热丝CVD过程中的化学反应 483.3.3 热丝的选择与碳化 493.3.4 电子辅助热丝CVD 503.3.5 热丝CVD法的基本工艺参数 513.4 微波等离子CVD法 523.4.1 常见微波等离子CVD装置 523.4.2 其他类型的微波等离子CVD装置 553.4.3 微波等离子CVD法的应用与展望 563.5 直流电弧等离子喷射CVD法 563.5.1 直流电弧等离子喷射CVD的原理 563.5.2 直流电弧等离子喷射CVD电弧特性及其影响 573.5.3 磁场对直流电弧等离子喷射CVD的影响 583.6 其他金刚石膜制备技术 593.6.1 燃烧火焰CVD 593.6.2 脉冲激光沉积 60参考文献 62第4章 金刚石膜的去除机理与抛光理论 654.1 概述 654.2 金刚石抛光的材料去除机理 694.3 金刚石摩擦化学抛光理论 734.3.1 金刚石石墨化的化学热力学分析 744.3.2 金刚石石墨化的化学动力学分析 774.3.3 加快金刚石石墨化反应的措施 784.3.4 摩擦化学抛光技术的催化机制及对抛光盘的要求 794.4 金刚石化学机械抛光理论 824.4.1 金刚石氧化的化学热力学分析 834.4.2 金刚石氧化的化学动力学分析 844.4.3 加快金刚石氧化反应的措施 864.4.4 化学机械抛光动力学模型的建立 874.5 金刚石膜抛光过程接触理论 994.5.1 摩擦化学抛光表面粗糙峰分布模型 1014.5.2 摩擦化学抛光动态接触模型 1044.5.3 摩擦化学抛光过程界面温升模型 1054.5.4 接触模型的验证与讨论 1064.6 金刚石膜抛光平坦化理论 1134.6.1 抛光盘与工件的相对运动 1134.6.2 仿真运动轨迹分析 114参考文献 116第5章 金刚石膜的机械抛光技术 1205.1 概述 1205.2 游离磨料机械抛光 1205.2.1 试验条件与检测方法 1205.2.2 试验结果与分析 1225.3 固结磨料机械抛光 1255.3.1 试验条件与检测方法 1255.3.2 电镀金刚石盘粒度对抛光的影响 1265.3.3 抛光时间对抛光的影响 1285.3.4 抛光工艺参数对抛光的影响 1305.3.5 金刚石膜材料机械抛光的去除机理 1315.4 金刚石砂轮磨削 1335.4.1 陶瓷结合剂金刚石砂轮磨削 1335.4.2 金属催化剂金刚石砂轮磨削 1355.5 金刚石膜对磨抛光 1375.6 单晶金刚石的机械抛光 138参考文献 140第6章 金刚石膜的摩擦化学抛光技术 1416.1 概述 1416.2 摩擦化学抛光盘的制备 1436.2.1 FeNiCr合金抛光盘 1446.2.2 TiAl合金抛光盘 1576.2.3 WMoCr合金抛光盘 1656.3 摩擦化学抛光方法与装置 1686.4 金刚石膜摩擦化学抛光工艺 1706.4.1 抛光盘材料对材料去除率的影响 1706.4.2 抛光工艺参数对抛光温度的影响 1726.4.3 抛光工艺参数对材料去除率的影响 1736.5 金刚石膜摩擦化学抛光机理 1746.5.1 金刚石膜试样的表面成分分析 1746.5.2 抛光盘的表面成分分析 1756.5.3 摩擦化学抛光的材料去除机理 1756.6 金刚石的热化学抛光 1766.6.1 热金属盘抛光 1766.6.2 热扩散刻蚀 179参考文献 181第7章 金刚石膜的化学机械抛光技术 1837.1 概述 1837.2 金刚石膜化学机械抛光关键技术分析 1847.2.1 加热条件 1857.2.2 金刚石膜化学机械抛光试验装置的搭建 1857.2.3 试样的粘贴、清洗方案 1877.2.4 抛光盘的选择 1887.3 化学机械抛光液的配制 1917.3.1 磨料的选择 1917.3.2 氧化剂的选择 1927.3.3 K2FeO4抛光液的性能表征 1987.3.4 K2FeO4抛光液的成分优化 2037.4 金刚石膜的化学机械抛光工艺 2067.4.1 摩擦力测量装置的搭建 2067.4.2 抛光工艺参数对抛光摩擦力的影响 2107.4.3 抛光工艺参数对材料去除率的影响 2137.4.4 化学机械抛光金刚石膜的效果 2157.5 金刚石膜的化学机械抛光机理 2177.5.1 金刚石膜的表面成分分析 2187.5.2 金刚石膜表层的XPS深度分析 2257.5.3 化学机械抛光的材料去除机理 2277.6 金刚石的高温化学机械抛光 228参考文献 230第8章 金刚石膜的光催化辅助抛光技术 2328.1 光催化辅助抛光原理 2328.2 光催化辅助抛光液的配制 2338.2.1 磨料的选择 2338.2.2 光催化剂的选择 2348.2.3 电子捕获剂的选择 2368.2.4 pH调节剂的选择 2368.2.5 光催化辅助抛光液的氧化性表征 2368.3 金刚石膜的光催化辅助抛光 2408.3.1 光催化辅助抛光方法与装置 2408.3.2 光照条件与电子捕获剂对抛光的影响 2438.3.3 光催化剂对抛光的影响 2448.4 光催化辅助抛光金刚石膜的机理 246参考文献 249第9章 金刚石膜的特种抛光技术 2519.1 激光抛光技术 2519.1.1 激光抛光原理及特点 2519.1.2 金刚石膜的激光抛光 2529.2 离子束抛光技术 2559.2.1 离子束抛光原理及特点 2559.2.2 金刚石膜的离子束抛光 2569.3 等离子刻蚀技术 2589.3.1 等离子刻蚀原理及特点 2589.3.2 金刚石膜的等离子刻蚀 2599.4 电火花加工技术 2619.4.1 电火花加工原理及特点 2619.4.2 金刚石膜的化学镀金属 2629.4.3 金刚石膜的电火花加工 2659.5 等离子融合化学机械抛光技术 268参考文献 271第10章 金刚石相关材料应用及加工技术 27310.1 SiC的应用及抛光技术 27310.1.1 SiC的结构 27310.1.2 SiC的性质与应用 27410.1.3 SiC晶片的抛光技术概述 27710.1.4 SiC晶片的超声振动辅助研磨技术 28410.1.5 SiC晶片的光催化辅助抛光技术 28810.2 Si3N4的应用及抛光技术 29410.2.1 Si3N4的性质与应用 29410.2.2 Si3N4的抛光技术 29510.3 蓝宝石的应用及抛光技术 29910.3.1 蓝宝石的性质与应用 29910.3.2 蓝宝石的抛光技术 30110.4 石墨烯的应用及加工技术 30310.4.1 石墨烯的性质与应用 30310.4.2 石墨烯的加工技术 30510.5 DLC材料的应用及制备技术 30810.5.1 DLC材料的性质与应用 30810.5.2 DLC材料的制备技术 311参考文献 311