2024-03-15 09:28:34
浏览:
纳米金刚石(ND)主要通过爆轰或高压高温(HPHT)方法获得。它们通常被非金刚石外壳包裹,从而导致发射猝灭和色心不稳定。此外,含氧和氮的颗粒表面上的官能团导致硬团聚。纳米金刚石可以在高温高压金刚石粉碎后获得,它们具有锋利的边缘,在工作环境中会划伤表面并含有金属杂质。这两种技术都很耗时。其他制备纳米金刚石的方法包括高能球磨、激光冲击波等。
通常,CVD制备的纳米金刚石直接在基底或晶种基底上成核,并且成核和生长过程在生长环境中连续发生,从而导致颗粒之间容易形成互连。考虑到独立颗粒,必须在它们接触之前停止生长,这将导致产量低。此外,由于颗粒对基材的粘附力很强,因此难以收集。由于这些方法的局限性,必须开发新的制备方法。在微波等离子体辅助化学气相沉积 (MPCVD) 生长环境中,金刚石可能能够在气相中成核。然而,成核环境和生长机制尚未得到进一步研究。
近日,哈尔滨工业大学红外薄膜与晶体团队使用微波等离子体辅助化学气相沉积(MPCVD)技术,通过调控等离子体状态进行气相成核,制备的NDs具有高分散、纯度高、形状可控性好、缺陷密度低等优点,大大促进了NDs在高精尖应用领域的应用竞争力。相关研究成果以“Vapor phase nucleation and sedimentation of dispersed nanodiamonds by MPCVD”为题发表于《Powder Technology》,并获得中国发明专利。

图文导读

图1. (a)测量等离子体的OES和滤波片观测方法示意图;(b)钼托盘示意图;(c)钼托盘和钼柱的相对位置。

图2. (a) 未使用MoC时Hα的空间分布 (b)使用MoC时Hα的空间分布

图3. (a)未使用MoC制备的NDs的SEM;(b-d)使用MoC制备的NDs的SEM&TEM

图4. (a)在使用MoC前后纳米金刚石的拉曼图谱;(b)在使用MoC前后纳米金刚石的XRD图谱;(c)纳米金刚石分散液
应用前景
目前,纳米金刚石凭借其高比表面积、性质稳定、电化学窗口宽等、表面基团可修饰性、稳定色心等优异的性能被应用在精密抛光、电化学(药物检测、污水处理、环境监测等)、生物医学(医药美肤、生物荧光成像、药物运输、基因治疗、癌症诊断与治疗等)、量子光学(单光子光源)等前沿领域。


球形的纳米金刚石,不仅具有极高的比表面积,稳定性和生物相容性,而且不会划伤应用物体表面,如生物体皮肤,血管以及精密器件等,可通过 化学修饰负载携带药物,在美容护肤、药物运输、靶向治疗、电化学监测传感领域等具有极高应用价值。
研究人员通过设计钼托盘的结构,调控等离子体中基团的分布,为纳米金刚石创造气相形核空间。这种方法制备的纳米金刚石颗粒相比爆轰法和HPHT法更加纯净,突破了传统CVD法制备的纳米金刚石产量与薄膜形态限制,颗粒不仅产量高,保持分散并具有高的结晶度,在药物运输、生物成像、量子光源等领域具有极强的应用竞争力。


海光智能科技以MPCVD技术为核心,长期致力于高品质金刚石材料及相关装备的研发与制造,拥有先进的MPCVD设备,激光加工设备以及精密抛光设备。海光智能科技的MPCVD技术设备能够制造出高质量的金刚石,从而帮助提升集成电路的性能。我们的产品和服务旨在为客户提供最佳的解决方案,以满足客户对高质量金刚石和集成电路性能的需求。
Z轴系统:MPCVD 设备稳定生产的关键
微波等离子体化学气相沉积技术,是目前行业内生产高品质金刚石的主流方法。设备运行时,会先将反应腔体抽成真空状态,严格保证腔体内部密封不透气。随后,微波设备释放能量,同时向腔体内通入专用的混合反应气体,在能量作用下形成稳定的等离子体区域。这些高活性的等离子体,会为金刚石生长提供稳定的热量与反应条件,让金刚石在籽晶基材上缓慢、均匀地结晶生长。 这种生产方式无额外污染,等离子体纯净度高,生长过程温和稳定,不会损伤已成型的金刚石晶体,因此被广泛用于工业金刚石、半导体散热材料、高端培育钻石等多种产品的生产制造。
如何选择适合的MPCVD设备?
在工业生产、半导体散热、精密刀具、培育钻石等众多领域,MPCVD设备都是非常关键的装备。选对设备,不仅能提高生产效率、稳定产品品质,还能有效控制长期成本,让整个生产流程更顺畅、更有竞争力。很多朋友在选型时都会纠结:到底该怎么选?今天结合我们海光智能多年的行业经验,和大家分享一套实用、易懂的选型思路。
CVD 钻石的净度:如何规避影响珠宝价值的内含物瑕疵
净度是决定CVD培育钻石珠宝价值的重要因素之一。随着培育钻石从“替代选择”升级为珠宝市场的“主流优选”,消费者与合作珠宝品牌对CVD钻石净度的要求已与天然钻石持平,甚至更为严苛。
算力时代,金刚石如何成为终极散热解决方案
“钻石恒久远,一颗永流传”的经典叙事,早已被中国生产力改写。这颗曾绑定奢华与稀有的宝石,如今褪去光环,成为高功率器件的刚需散热材料,在AI算力爆发的时代,扛起了“降温救算力”的大旗。