技术:Buckyballs为钻石薄膜增添光泽

2017-04-08 03:04:15

据美国一位化学家团队称,如果用巴基球作为碳源,那么钻石的钻石质量更好,生长速度更快如果该技术可以在商业规模上工作,它可以用于制造比现在更好的工具和光学元件的涂层除了透明和极硬之外,金刚石还能很好地传导热量,并且表现为几百摄氏度的半导体,远高于硅所能承受的温度据估计,到2000年,钻石薄膜市场的年价值将达到45亿美元几年前,研究人员发现钻石薄膜可以从含有1%甲烷和99%氢气的混合物中沉积下来然而,薄膜生长缓慢并含有少量氢,这会通过扭曲四面体晶体形状而损害它们的一些有用性质伊利诺伊州Argonne国家实验室的Dieter Gruen声称他的新方法,使用球形60碳布基球分子,将防止这些问题然而,他还没有表现出所有承诺的优势研究人员认为,氢和烃分子在传统的沉积过程中都很重要热丝首先破坏氢分子,产生氢原子;它们具有很强的反应性,它们可以除去已经键合到待涂表面上的其他氢原子,或者形成烃分子的一部分该过程又将烃分子转化为自由基,自由基在已除去氢原子的点处与表面反应随着该过程的继续,碳原子附着在表面上,同时大部分氢原子被除去甲烷和其他碳氢化合物都是有效的华盛顿特区美国国家研究实验室的詹姆斯巴特勒说,氢原子通过稳定金刚石薄膜的表面起着至关重要的作用,因此它不会降解为石墨但Gruen认为氢原子的交换会减缓胶片的生长此外,剩余的氢气占成品薄膜的0.5%至2%,降低了其性能为了避免这些问题,Gruen在碳电极之间采用电弧产生的原始烟灰 - 因为已知烟灰含有巴基球 - 并将其置于氩气氛中然后,他应用微波放电,从巴基球中撕下碳原子对原子连接在一起形成一个双碳二聚体,Gruen说它们很容易与表面结合形成一个近乎纯净的金刚石薄膜没有氢气会造成污染这种薄膜的另一个优点是金刚石晶体比烃类方法生产的金刚石晶体小得多,这使得表面更光滑:Gruen发现他的薄膜中的晶体尺寸为纳米级,而那些由富氢混合物处于微米级通常,金刚石沉积速率取决于碳浓度 Gruen使用的气体混合物仅含有0.14%的碳,是传统方法中浓度的六分之一,因此他认为当提高浓度时,该过程将加速六倍其他测试将检查气室中的残余氢是否阻止金刚石膜变成石墨,