Mechanism of graphitization and optical degradation of CVD diamond films by rapid heating treatment

Yan, Xiongbo; Wei, Junjun; Guo, Jenhwa; Hua, Chenyi; Liu, Jinlong; Chen, Liangxian; Hei, L.F.; Li, Chengming

doi:10.1016/j.diamond.2016.11.010

Cited by 33 publications

(11 citation statements)

References 18 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Probably, hydrogenation induces the ordering of amorphous carbon due to thermal effects. During the termination process, the diamond layers reached a temperature of 1100 K, which could lead to ordering, as the formation of graphite crystallites due to high temperature annealing was observed in diamond layers [ 45 ] even in H 2 /Ar [ 46 ]. On the other hand, hydrogen termination should rather lead to more disordered structures.…”

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

The Effect of Surface Treatment on Structural Properties of CVD Diamond Layers with Different Grain Sizes Studied by Raman Spectroscopy

et al. 2021

View full text Add to dashboard Cite

Extensive Raman spectroscopy studies combined with scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurements were performed to investigate structural and chemical changes in diamond layers deposited by chemical vapour deposition (CVD) upon post-growth treatment with hydrogen. The aim of this study is to characterize the changes in micro-structural properties of diamond layers with different grain sizes and different contents of sp2 carbon phase. Hydrogenation or oxidization of diamond layer surface is often performed to modify its properties; however, it can also strongly affect the surface structure. In this study, the impact of hydrogenation on the structure of diamond layer surface and its chemical composition is investigated. Owing to their polycrystalline nature, the structural properties of CVD diamond layers can strongly differ within the same layer. Therefore, in this project, in order to compare the results before and after hydrogen treatment, the diamond layers are subjected to Raman spectroscopy studies in the vicinity of a T-shape marker fabricated on the surface of each diamond layer studied.

show abstract

Section: Resultsmentioning

confidence: 99%

The Effect of Surface Treatment on Structural Properties of CVD Diamond Layers with Different Grain Sizes Studied by Raman Spectroscopy

et al. 2021

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Подобный спектр характерен для поликристаллических алмазных пленок с небольшой долей неалмазного угле-рода [15], что свидетельствует об отсутствии эффекта графитизации. В то же время спектр нижней части пленки (рис.…”

Section: результаты и обсуждениеunclassified

Влияние кобальта на адгезионную прочность поликристаллических алмазных покрытий на твердых сплавах WC-Co

Линник¹,

Гайдайчук²,

Охотников³

2018

Журнал Технической Физики

View full text Add to dashboard Cite

С использованием методов растровой электронной микроскопии, рамановской спектроскопии и рент-геновского микроанализа проведены исследования влияния кобальта на фазовый состав и адгезионную прочность осаждаемых в плазме аномального тлеющего разряда поликристаллических алмазных покрытий на подложках из твердого сплава WC−Co. Установлено, что каталитическая аморфизация углерода происходит только в процессе непосредственного синтеза алмазного покрытия за счет высокого давления паров кобальта над подложкой, а деградация уже синтезированного алмаза под действием кобальта практически отсутствует. DOI: 10.21883/JTF.2018.02.45410.2356 Введение В настоящее время покрытия из поликристалличе-ского алмаза, осаждаемые методом газофазного синтеза (CVD), считаются наиболее перспективными для по-вышения износостойкости и эксплуатационных характе-ристик режущего инструмента при обработке углепла-стиков, графита, алюмокремниевых сплавов, древесины и др. [1,2]. Это связано с рядом уникальных свойств алмазных покрытий, таких как высокая твердость и износостойкость, исключительная теплопроводность и низкий коэффициент трения. Наибольшей износостой-костью при нанесении подобных покрытий обладает инструмент из твердых сплавов на основе карбида вольфрама и кобальта (WC−Co) [3], но на пути его массового применения стоит проблема недостаточной адгезионной прочности покрытия к подложке [4,5]. От-дельные компании (Cemecon, SP3 Diamond Technologies, Mitsubishi и др.) разработали эффективные методики (хранящиеся в режиме ноу-хау) специальной многосту-пенчатой подготовки подложек перед осаждением алма-за, решающие в основной степени проблему адгезии. В то же время в большом числе научных публикаций суть подготовки твердого сплава перед нанесением ал-маза сводится исключительно к удалению поверхност-ного слоя кобальта [5][6][7], являющегося катализатором графитизации алмаза [8,9]. Известны работы, где авторы описывают эффект графитизации алмаза под действием кобальта не только в процессе осаждения, но и эффект графитизации уже сформированного алмаза [9,10]. Также есть работы, в которых описывается диффузия кобальта по границам алмазных кристаллитов и его негативное влияние на рост даже верхних слоев алмазного по-крытия [10]. В то же время механизмы аморфизации алмаза (на различных стадиях) под действием кобаль-та практически не рассматриваются в литературе, что указывает на необходимость уточнения и обобщения экспериментальных данных для правильного понимания физики происходящих процессов.В настоящей работе проведены исследования влияния кобальта на фазовый состав и адгезионную прочность осаждаемых в плазме аномального тлеющего разряда поликристаллических алмазных покрытий на подложках из твердого сплава WC−Co, а также рассматривается экспериментально подтвержденный механизм образова-ния слоев аморфного углерода под действием кобальта. Техника экспериментаОбразцы твердого сплава, используемого в качестве подложек для алмазных покрытий, представляли собой полированные диски ∅20 × 5 mm из мелкозернистого сплава H10F (10% Co, размер зерна ∼ 0.9 µm...

show abstract

“…The preferential growth along the (002) plane of graphite on the external surface and grain boundaries was confirmed, although sp 3 C− C bonds were not completely eliminated. 22 Jin et al 23 also investigated the graphitization degree of porous graphitic carbons using disposable chopsticks as a carbon source and K 2 C 2 O 4 and Fe(NO 3 ) 3 as an activating agent and graphitic catalyst, respectively, for supercapacitor applications. The products exhibited a porous structure and high graphitization degree, which were controllable by tuning the K 2 C 2 O 4 content and the carbonization temperature.…”

Section: ■ Introductionmentioning

confidence: 99%

Ultrafast Graphitization and Reduction of Spongy Graphene Oxide by Low-Energy Electromagnetic Radiation to Boost the Performance and Stability of Carbon-Based Supercapacitors

Saeidi

Lee

Okello

et al. 2021

ACS Appl. Energy Mater.

View full text Add to dashboard Cite

Interest in carbon nanomaterials for energy storage systems such as supercapacitors has enormously risen due to their attractive electrical conductivity, chemical inertness, and charge storage capacity. The reduction of graphitic oxide is a versatile procedure to prepare 3D graphene. Despite many green methods, the dynamics behind ultrafast thermal graphitization have remained elusive. Here, we demonstrate an effort to understand the graphitization mechanism of graphitic oxide under ultrafast thermal reduction induced by electromagnetic radiation and probably via Ar+ cation collisions. The low photon energy (10.5 μeV) locally removes oxygen functionalities and restores the π-conjugated structures. A graphitic structure with low-defect, long-range order, and relatively high electrical conductivity (8.7 S cm–1) is attained at a short photoinduced time (15 s) and relatively low power (1000 W) after a hydrothermal reduction at 160 °C for 2 h. We demonstrate that the prepared spongy graphene structure microwaved for 13 s is an active charge storage material with a specific capacitance of 226.4 F g–1 at 1 A g–1, an ultrahigh rate capability of 85.1% in the range of 0.2–50 A g–1, and a capacitance stability of 120% after 10,000 cycles at 1 A g–1. The ultrafast photoreduction of graphitic oxide for the mass production of graphene sponges paves the way for fabricating functional materials by tailoring oxygenated functional groups for multiple applications.

show abstract

Mechanism of graphitization and optical degradation of CVD diamond films by rapid heating treatment

Cited by 33 publications

References 18 publications

The Effect of Surface Treatment on Structural Properties of CVD Diamond Layers with Different Grain Sizes Studied by Raman Spectroscopy

The Effect of Surface Treatment on Structural Properties of CVD Diamond Layers with Different Grain Sizes Studied by Raman Spectroscopy

Влияние кобальта на адгезионную прочность поликристаллических алмазных покрытий на твердых сплавах WC-Co

Ultrafast Graphitization and Reduction of Spongy Graphene Oxide by Low-Energy Electromagnetic Radiation to Boost the Performance and Stability of Carbon-Based Supercapacitors

Contact Info

Product

Resources

About