氢、氧原子刻蚀CVD金刚石涂层石墨相的机理研究

作     者：简小刚 黄新 何嘉诚 王俊鹏 JIAN Xiaogang;HUANG Xin;HE Jiacheng;WANG Junpeng

作者机构：同济大学机械与能源工程学院上海201804 

出 版 物：《金刚石与磨料磨具工程》 (Diamond & Abrasives Engineering)

年 卷 期：2020年第40卷第2期

页      面：17-21页

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(51275358) 中央高校专项基金(20140750)。 

主　　题：第一性原理 刻蚀机理 吸附过程 反应热 反应能垒 

摘      要：采用第一性原理分子模拟计算方法对氢、氧原子刻蚀石墨相的过程进行分子动力学仿真,分析了2种原子在石墨相上的吸附过程及刻蚀反应的反应热和反应能垒。结果表明:氧原子在石墨相表面的吸附能强于氢原子吸附能,同时氧原子的化学反应活性大于氢原子的,更容易在石墨结构表面发生电子转移反应;氢原子促使石墨相表面的C—C键断裂需要两步反应,而氧原子则只需要一步反应,氢原子刻蚀石墨相的反应能垒比氧原子的高,所需能量更多。同时,通入含氧气源可以有效降低CVD金刚石涂层的沉积温度,提高金刚石涂层的质量。