金刚石膜制备与应用 下(精)/纳米科学与技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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吕反修 编

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• 金刚石膜
• 纳米材料
• 材料科学
• 薄膜技术
• 表面工程
• 纳米技术
• 材料制备
• 应用研究
• 物理学
• 化学

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030418234

版次：1

商品编码：11584001

包装：精装

开本：16开

出版时间：2014-08-01

用纸：胶版纸

页数：4

内容简介

　　《金刚石膜制备与应用（下）》比较全面、系统、深入地论述了化学气相沉积（CVD）金刚石膜的制备、组织结构和性能表征，金刚石膜化学气相沉积理论，以及在电学（电子学）、热学、光学、声学、电化学、力学等领域的应用，在高超声速、外太空、核和极端摩擦磨损环境下众多高新技术应用研究进展和市场前景。本书分六篇，共29章，第一篇，金刚石膜的制备；第二篇，金刚石膜组织结构和性能表征；第三篇，金刚石膜沉积理论；第四篇，金刚石膜的应用；第五篇，纳米金刚石膜制备与应用；第六篇，金刚石相关材料。

作者简介

吕反修，教授，博士生导师。1968年毕业于北京钢铁学院金属学系。曾为宁夏青铜峡铝厂工人、代理技术员、宁夏机械研究所助理工程师。1979～1984年留学英国，回国后受聘北京科技大学，曾任材料科学系副主任、材料科学与工程学院功能材料研究所所长：曾兼任“863”计划新材料技术领域第一届、第二届、第三届专家委员会功能材料专家组办公室主任，热处理学会副理事长。现任国内外十余种学术刊物编委或高级顾问。长期从事CVD金刚石膜及相关材料研究。曾完成20多项科研项目，发表论文300余篇（包括国内外学术会议邀请报告20余篇），取得授权专利15项。曾获北京市科学技术进步奖二等奖两项，轻工部科技进步奖二等奖一项，教育部高等教育国家级教学成果奖一等奖一项（多人获奖），以及国家科委表彰，“863”计划先进工作者和冶金部先进教育工作者称号。曾参编《表面工程手册》、《现代表面工程设计手册》、《材料科学与工程国际前沿》、《中国材料工程大典》等著作部分章节。

目录

《纳米科学与技术》丛书序
前言
第一篇 金刚石膜的制备
第1章 化学气相沉积金刚石膜概论
第2章 热丝CVD
第3章 微波等离子体CVD金刚石膜沉积技术
第4章 直流电弧等离子体喷射CVD
第5章 其他制备方法
第6章 金刚石膜外延生长
第7章 金刚石膜控制掺杂
第二篇 金刚石膜组织结构和性能表征
第8章 金刚石膜组织结构表征方法
第9章 金刚石薄膜表面性能
第10章 金刚石薄膜的电学性能
第11章 金刚石热学性质及应用
第12章 金刚石膜力学性能
第13章 金刚石膜光学性能
第三篇 金刚石膜沉积理论
第14章 金刚石膜化学气相沉积理论
第15章 等离子体模拟与诊断
附录 缩略语
索引
彩图
第四篇 金刚石膜的应用
第16章 金刚石膜的加工
第17章 金刚石薄膜涂层硬质合金工具
第18章 金刚石薄膜电学应用
第19章 金刚石膜的电化学应用
第20章 金刚石膜光学应用
第21章 声学应用
第22章 金刚石膜在极高能量密度环境中的应用前景
第23章 CVD金刚石膜市场分析
第五篇 纳米金刚石膜制备与应用
第24章 纳米金刚石的制备
第25章 纳米金刚石的特性与应用
第六篇 金刚石相关材料
第26章 类金刚石薄膜制备及应用
第27章 立方氮化硼薄膜
第28章 氮化碳薄膜
第29章 新型纳米碳材料
附录 缩略语
索引
彩图

前言/序言

《金刚石膜制备与应用 下（精）/纳米科学与技术》 书籍简介 本书是“纳米科学与技术”丛书中的一部重要著作，专注于深入探讨金刚石膜这一具有非凡性能的先进材料在现代科学技术中的制备方法与多元化应用。本书的下卷，精益求精，将重点聚焦于金刚石膜的高级制备技术、性能表征以及在各个尖端领域的创新应用，旨在为研究人员、工程师和相关专业的学生提供一份全面、系统且具有前瞻性的知识体系。 技术深度剖析：先进制备工艺的演进与突破 本书详细阐述了多种金刚石膜的先进制备技术，包括但不限于： 化学气相沉积（CVD）技术的精细调控： 重点解析微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）、热丝化学气相沉积（HFCVD）、射频等离子体化学气相沉积（RPCVD）等主流CVD方法的原理、工艺参数对薄膜结构、生长速率、纯度的影响。深入探讨如何通过优化气体配比、基底温度、压力、微波功率等关键因素，实现对金刚石膜微观形貌（如择优取向、晶粒尺寸、表面粗糙度）的精确控制。特别关注大面积、高质量金刚石膜的制备挑战与解决方案，以及不同衬底材料（如硅、钨、钼、陶瓷等）的选择与预处理对金刚石膜附着力、致密性和后续应用的影响。 物理气相沉积（PVD）技术的创新应用： 尽管CVD是主流，本书亦会提及如磁控溅射、电子束蒸发等PVD技术在特定金刚石类薄膜（如类金刚石DLC）制备中的潜力与局限性。 新型制备方法的探索： 简要介绍一些新兴的制备技术，如超临界流体沉积、脉冲激光沉积（PLD）在金刚石膜领域的应用前景，以及它们在特殊结构或性能金刚石膜制备中的独特优势。 金刚石膜的掺杂与功能化： 深入研究通过引入特定杂质元素（如氮、硼、硫等）来调控金刚石膜导电性、发光性、催化活性等功能特性的策略。详细解析掺杂机理、掺杂浓度对薄膜性能的影响，以及如何实现均一、可控的掺杂。 性能表征的科学方法：洞悉微观世界的奥秘 要充分发挥金刚石膜的优势，精准的性能表征是不可或缺的。本书将详尽介绍用于金刚石膜的各种先进表征技术： 结构与形貌分析： 扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）用于观察金刚石膜的表面形貌、截面结构、晶粒尺寸和晶界特征。X射线衍射（XRD）用于分析薄膜的晶体结构、晶格常数、择优取向和残余应力。拉曼光谱（Raman Spectroscopy）作为一种无损检测技术，能够有效区分金刚石相、石墨相以及类金刚石碳（DLC）成分，并评估薄膜的结晶质量。 力学性能测试： 纳米压痕技术用于测量金刚石膜的硬度、弹性模量、屈服强度和断裂韧性。划痕试验用于评估薄膜的附着强度。 光学与电学性能测量： 紫外-可见吸收光谱、光致发光光谱（PL）用于研究金刚石膜的光学带隙、缺陷态和发光特性。霍尔效应测量、四探针法用于确定薄膜的载流子浓度、迁移率和电阻率。 热学性能评估： 热导率测量仪用于量化金刚石膜优异的热传导性能。 应用领域的拓展：驱动科技进步的强大动力 金刚石膜凭借其超高的硬度、优异的耐磨性、卓越的热导性、良好的化学稳定性、宽广的光学透过范围以及独特的电学和生物相容性，已成为众多前沿技术领域的核心材料。本书将深入剖析其在以下关键领域的应用： 光学与光电子领域： 高功率激光窗口与光学元件： 金刚石膜作为高功率激光系统的窗口材料，能够承受高能激光辐射，同时保持低吸收和高透光率，有效防止光学元件的热损伤。 高性能传感器： 在紫外探测器、红外传感器等领域，金刚石膜的宽光谱响应和高稳定性使其成为理想的保护层或功能层。 LED与半导体器件： 作为高导热衬底或封装材料，金刚石膜能够有效散热，提升LED器件的发光效率和寿命，以及促进功率半导体器件的性能提升。 精密加工与表面工程： 刀具涂层： 金刚石膜卓越的硬度和耐磨性使其成为切削刀具、钻头、模具等的理想涂层材料，显著提高加工效率和刀具寿命，实现精密加工。 耐磨损部件： 在航空航天、汽车工业、精密机械等领域，用于轴承、密封件、活塞环等部件的表面强化，延长使用寿命。 电子与信息技术： 高频电子器件： 金刚石的高介电常数和低介电损耗特性，使其在微波器件、射频电子元件中展现出巨大潜力。 功率电子器件： 掺杂金刚石作为宽禁带半导体材料，在高温、高压、高频功率器件（如MOSFETs）方面具有超越传统硅基材料的优势。 散热材料： 其极高的热导率使其成为高性能电子芯片、CPU等集成电路的关键散热材料。 生物医药与健康领域： 生物相容性涂层： 金刚石膜优异的生物相容性和化学惰性，使其可用于植入式医疗器械、人工关节、生物传感器等表面涂层，减少排异反应。 药物缓释系统： 利用其多孔结构或表面功能化，可构建用于药物控制释放的载体。 微流控芯片： 在化学分析、生物分离等微流控器件中，金刚石膜可提供优异的耐化学腐蚀性和生物惰性。 能源与环境领域： 催化剂载体： 金刚石膜的稳定性和易于功能化的特点，使其成为各种催化反应（如氢气制备、污染物降解）的优良载体。 电化学传感器： 用于检测气体、液体中的特定物质，在环境监测和工业过程控制中发挥作用。 展望与挑战 本书在深入探讨现有技术与应用的同时，也将对金刚石膜未来发展方向进行展望，包括但不限于：大尺寸、低成本、低缺陷金刚石单晶的生长技术；新型金刚石纳米结构（如金刚石纳米颗粒、纳米线）的制备与应用；以及金刚石在量子计算、信息存储等新兴领域的探索性研究。同时，书中也会指出当前金刚石膜技术在成本、规模化生产、特定性能优化等方面仍面临的挑战，并提出相应的研究思路。 本书旨在成为金刚石膜科学与技术领域的一本权威参考书，为促进该领域的研究和应用发展贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“精”体现在其对“金刚石膜制备与应用”这一复杂主题的深入剖析，而“下”则暗示了其内容的延续性和系统性，想必是对“上”册内容的补充与深化。我之前接触过一些关于纳米材料的科普读物，但对于金刚石膜这样一个具体材料的系统性论述，尤其是涉及其工业化生产和实际应用层面的内容，我一直觉得有所欠缺。这本书的出现，恰好填补了这一空白。我尤其对书中可能涉及的“应用”部分充满好奇。金刚石膜的高硬度、高导热性、高耐磨性和低摩擦系数等特性，使其在许多领域都具有不可替代的作用。例如，在刀具、模具等机械制造领域，它能显著提高工具的使用寿命和加工精度；在光学领域，它可用于制造高透过率、高硬度的窗口材料；在电子领域，其优异的散热性能对于解决高性能芯片的散热难题至关重要。我希望能在这本书中找到关于这些应用场景的具体案例分析，了解金刚石膜在不同应用中的具体要求，以及如何通过调整制备工艺来满足这些需求。此外，书中还可能涉及金刚石膜与其他材料的复合应用，以及未来可能的新型应用方向，这些前瞻性的内容将极大地激发我的研究兴趣和创新灵感。这本书的厚重感，预示着它将是一部值得反复研读的参考书，其提供的知识深度和广度，必将为我带来宝贵的启迪。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁而富有科技感，深邃的蓝色背景搭配闪耀着金属光泽的“金刚石膜”字样，立刻吸引了我的目光。“纳米科学与技术”的系列标识，更是让我对这本书的内容充满了期待。我之前对金刚石膜的了解仅限于其极高的硬度，但这本书的“制备”部分，无疑会为我揭示其背后复杂的科学原理和工程技术。我希望从中学习到不同的制备方法，例如化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）等，以及这些方法如何影响薄膜的结构、生长速率、和表面形貌。书中可能会详细介绍各种工艺参数，如温度、压力、气体流量、功率等，如何精确控制，从而获得特定性能的金刚石膜。我尤其对书中关于“应用”的论述充满兴趣。金刚石膜的优异性能，如高硬度、高导热性、低介电常数、化学惰性等，使其在众多高科技领域具有广阔的应用前景。我期待看到书中详细介绍金刚石膜在航空航天、半导体、光学、生物医学、能源等领域的具体应用案例，以及其在这些应用中扮演的关键角色。这本书的深度和广度，定能满足我对金刚石膜的深入了解需求，并为我未来的学习和研究提供坚实的理论基础和实践指导。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，一股浓厚的学术气息扑面而来。封面设计虽然简洁，但“金刚石膜制备与应用”这个主题本身就充满了挑战性与吸引力。我一直对金刚石这种天然材料的极端性能感到惊叹，而当它被“薄膜化”，并能在各种苛刻环境下发挥作用时，那种科学的魅力更是达到了顶峰。书中关于“制备”的部分，我预感会是一场关于化学反应、物理过程以及精密控制的深度解析。例如，碳源的选择、反应气体的配比、基底的预处理、等离子体的特性控制等等，每一个环节都可能对最终薄膜的质量产生决定性的影响。我期待看到书中能够详细介绍不同CVD（化学气相沉积）和PVD（物理气相沉积）技术的具体实现方式，包括它们各自的优势、劣势以及在特定应用场景下的选择考量。或许书中还会涉及一些最新的制备技术，比如脉冲激光沉积、溅射镀膜等，以及它们在提高薄膜均匀性、致密性和附着力方面所做的努力。我尤其关心书中是否会讨论如何控制金刚石膜的微观结构，比如晶粒尺寸、晶界、以及是否存在非金刚石碳相的杂质，这些都会直接影响到薄膜的力学性能、光学性能和电学性能。对于“应用”的部分，我同样充满期待，尤其是在新能源、半导体、以及精密仪器等前沿领域的应用，这本书有望为我打开一扇新的窗口，让我了解金刚石膜如何突破传统材料的限制，推动科技的进步。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就透着一股子沉甸甸的专业感，深蓝色的背景，一个泛着冷峻金属光泽的“金刚石膜”字样，旁边点缀着一些仿佛微观粒子运动轨迹的抽象线条，还有醒目的“纳米科学与技术”系列标识，都预示着这是一部内容扎实、信息量巨大的学术著作。我拿到手的时候，光是翻阅目录，就已经感受到了编著者们在材料科学、物理化学以及工程应用等多个领域下的深厚功底。尤其吸引我的是关于“金刚石膜制备”部分，它不仅仅是简单罗列几种方法，而是深入剖析了不同制备技术（如CVD、PVD等）的原理、工艺参数对薄膜性能的影响，以及各自的优缺点和适用范围。我之前对金刚石膜的认知比较模糊，只知道它硬度高、导热性好，但这本书让我看到了隐藏在这些优异性能背后的精妙工艺和科学原理。它会涉及等离子体物理、化学反应动力学、晶体生长理论等多个交叉学科的知识，这对于像我这样希望深入了解金刚石膜“是怎么做出来的”的读者来说，无疑是一份宝藏。书中的图表和示意图也相当丰富，许多都是手绘的，带着一种古朴而严谨的学术气息，这比那些充斥着程式化、批量生成图片的现代出版物显得更为珍贵，仿佛能触摸到科学家们当年在实验室里探索的真实轨迹。我特别期待能从中学习到如何通过精确控制生长条件，来定制金刚石膜的结构、晶向、掺杂浓度等，从而实现对导电性、光学特性、硬度等关键参数的精细调控。这本书让我意识到，所谓“金刚石膜”，绝非单一的物质，而是可以通过无数种方式被“塑造”出来的，每一种制备方式都蕴含着独特的科学智慧和工程挑战。

评分☆☆☆☆☆

当我拿到这本书，第一眼就被其扎实的学术气息所吸引。“金刚石膜制备与应用”这个主题，本身就充满了科技感和前沿性。作为“纳米科学与技术”系列的一员，这本书无疑会带领我深入探索金刚石膜的微观世界，了解其纳米尺度下的独特性能。我尤其关注书中关于“制备”的章节，我预感它会详尽地介绍各种先进的制备技术，例如化学气相沉积（CVD）的不同变种，以及物理气相沉积（PVD）等。书中可能会深入剖析各种工艺参数对金刚石膜的晶体结构、生长速率、以及表面形貌的影响，例如如何通过精确控制温度、压力、以及碳源的种类和配比，来获得具有特定性能的金刚石膜。我希望能从书中了解到，如何通过控制薄膜的微观结构，例如晶粒尺寸、晶界、以及杂质含量，来优化其力学、光学、电学、以及热学性能。对于“应用”部分，我更是充满期待。金刚石膜凭借其超凡的硬度、优异的导热性、以及良好的生物相容性，在诸多高科技领域都扮演着至关重要的角色。我希望在这本书中看到关于金刚石膜在半导体、光学、航空航天、医疗器械、以及能源等领域的具体应用案例，了解它如何为这些领域带来技术革新，并解决现有材料所面临的挑战。这本书的深度和广度，定能为我的知识体系带来极大的丰富。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本书的时候，就被其沉甸甸的质感和严谨的排版所吸引。封面上的“金刚石膜制备与应用”几个字，仿佛蕴含着无数的科学奥秘和工程智慧。我尤其关注这本书在“应用”方面的论述，因为我一直觉得，一项材料的价值，最终体现在它能为人类社会带来怎样的福祉和进步。金刚石膜，这种以硬度著称的材料，其应用领域之广泛，远远超出了我的想象。这本书不会仅仅停留在理论层面，我预感它会详细介绍金刚石膜在各个行业中的具体应用案例，例如，在航空航天领域，它如何被用于制造高精度、耐磨损的航空发动机零部件；在半导体制造领域，它如何作为散热材料，解决高性能芯片的热量问题；在光学仪器制造中，它又扮演着怎样的角色，提升仪器的稳定性和分辨率。我特别期待书中能够深入分析金刚石膜在不同应用中所面临的挑战，以及如何通过精密的制备工艺来克服这些挑战，从而实现性能的优化和功能的提升。这本书的“纳米科学与技术”系列定位，也意味着它会从纳米尺度来解读金刚石膜的性能，揭示其微观结构与宏观性能之间的内在联系。这对于我这样希望深入理解材料本质的读者来说，无疑是一次宝贵的学习机会。这本书的内容深度和学术严谨性，必将让我受益匪浅。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面虽然低调，但“金刚石膜制备与应用”这几个字，足以让对材料科学领域有深入了解的读者怦然心动。作为一本“纳米科学与技术”系列的著作，我预感这本书的内容将极其专业和深入。我尤其关注的是“制备”部分，这涉及到如何将一种极其坚硬的材料，以薄膜的形式呈现出来。书中很可能会详细阐述各种化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）技术，例如，如何控制反应气体、温度、压力等参数，以实现高质量的金刚石膜的生长。我期待看到书中能够深入分析不同制备方法对薄膜晶体结构、生长速率、表面粗糙度、以及掺杂效果的影响。例如，如何通过调整工艺，获得具有特定导电性或绝缘性的金刚石膜。同时，对于“应用”的部分，我同样充满着无限的遐想。金刚石膜的超高硬度、优异的导热性、以及良好的耐腐蚀性，使其在许多极端环境下都有着不可替代的作用。我希望在这本书中看到关于金刚石膜在航空航天、精密机械、新能源、以及生物医学等领域的具体应用案例，了解它如何解决现有的技术难题，并为这些领域带来革命性的突破。这本书的系统性和前瞻性，无疑将为我带来深刻的启发。

评分☆☆☆☆☆

我一拿到这本书，就感受到了它非同寻常的学术分量。封面上的“金刚石膜制备与应用”几个字，仿佛凝聚了无数科学家和工程师的心血。尤其是“纳米科学与技术”的系列定位，让我预感到这本书将深入探讨金刚石膜的微观世界，揭示其纳米结构与其宏观性能之间的奥秘。我非常关注书中关于“制备”的章节，因为我一直对材料的诞生过程充满好奇。这本书不会仅仅停留在表面，我期待它能深入剖析各种制备技术，如CVD（化学气相沉积）和PVD（物理气相沉积）的原理、工艺流程、以及优缺点。更重要的是，我希望能从中了解到，如何通过精确控制生长条件，来调控金刚石膜的晶体取向、晶粒尺寸、以及掺杂种类和浓度，从而获得具有特定性能的薄膜。例如，如何制备出高导热性的金刚石膜用于散热，或者如何制备出高透明度的金刚石膜用于光学窗口。对于“应用”的部分，我更是充满了期待。金刚石膜的超高硬度、优异的导热性、以及良好的生物相容性，使其在众多高科技领域都大有可为。我希望能在这本书中看到金刚石膜在电子、光学、医疗、能源等领域的详细应用案例，以及它如何解决现有材料的瓶颈问题，推动科技的进步。这本书的深度和广度，无疑将为我打开一扇通往金刚石膜世界的知识宝库。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计相当专业，一看就知道是内容扎实的学术著作。封面上的“金刚石膜制备与应用”几个字，立刻就吸引了那些对新材料领域有深入研究兴趣的读者。我之前一直对金刚石膜那近乎完美的物理性能感到惊叹，但对其制备过程的复杂性却知之甚少。这本书的“制备”章节，我预感会是一场关于物理化学原理和精密工程控制的深度解析。它可能会涉及等离子体物理、化学反应动力学、以及晶体生长理论等多个学科的知识。我期待书中能够详细介绍不同类型的CVD（化学气相沉积）技术，例如微波等离子体CVD、射频等离子体CVD、直流等离子体CVD等，以及它们各自的特点和在制备高性能金刚石膜方面的优势。同时，书中可能还会探讨如何通过优化工艺参数，如碳源的选择、生长温度、衬底材料、以及掺杂剂的引入，来精确调控金刚石膜的微观结构和宏观性能。对于“应用”部分，我同样充满期待，尤其是在半导体、新能源、精密仪器等前沿领域的应用。我希望能在这本书中找到关于金刚石膜在这些领域如何发挥关键作用的实例分析，以及它如何解决现有技术瓶颈，推动行业发展。这本书的知识体系非常全面，必将为我提供宝贵的理论指导和实践参考。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开这本书，首先映入眼帘的是那些严谨的公式和密集的图表，它们如同一张张精心绘制的蓝图，勾勒出了金刚石膜世界的微观肌理。作为一名对材料科学怀有浓厚兴趣的读者，我一直对金刚石膜那近乎完美的物理化学性能感到着迷，但对其制备过程的复杂性却知之甚少。这本书仿佛为我打开了一扇通往这扇神奇世界的大门。我特别关注了其中关于“应用”的章节，它让我看到了金刚石膜在众多高科技领域的实际应用潜力。例如，在航空航天领域，它能够作为高性能涂层，提高零部件的耐磨损和耐腐蚀性能；在电子信息领域，其优异的导热性和电绝缘性使其成为下一代微电子器件的关键材料；在医疗器械领域，生物相容性好的金刚石膜则有望用于植入式医疗设备的表面处理。这本书不会停留在概念层面，而是会深入探讨每一种应用场景下，金刚石膜的具体性能要求，以及如何通过制备工艺来满足这些要求。我甚至能想象到，如果我是一个研发人员，这本书将是我的案头必备，它能够为我提供解决实际工程问题的灵感和理论指导。它还可能会涉及到一些前沿的研究动态，例如纳米尺度下金刚石膜的量子效应，或者新型掺杂技术的应用，这些内容无疑会极大地拓宽我的视野，让我对金刚石膜的未来发展趋势有更深刻的认识。这本书的内容深度和广度，远超我最初的预期，它不仅仅是一本教科书，更像是一位经验丰富的导师，引导着我一步步探索金刚石膜的无限可能。