题目：稀土合金热化学抛光CVD金刚石膜的研究

化学气相沉积(CVD)金刚石膜是具有优异的力学、电学、热学和化学稳定性能于一体的料料，在许多工业领域具有十分广阔的应用前景。金刚石是自然界最硬的材料，因而后续加工比较因难。传统的机械抛光法往往效率极低，已经无法满足CVD金刚石膜的产业化需求。因此，寻找和探索新的金刚石抛光技术既是金刚石薄膜应用过程中需要解决的问题，也是扩大金刚石薄膜应用的最关键技术之一。本研究中提出了在稀土中添加其他元素制备出热化学抛光金属，从而获得低温高效抛光金刚石膜的新方法。并就热化学抛光工艺、抛光机理、抛光动力学以及热化学抛光对金刚石表面结构影响等方面展开了系统和深入的研究。金属Ce抛光工艺的研究结果表明：金属单质Ce热化学抛光金刚石膜所需要的温度较高，800℃以上Ce才与金刚石膜发生较明显的作用，920℃时才能在短时间内（4h）获得较好的抛光效果。低熔点稀土合金的抛光工艺的研究表明：在稀土金属Ce添加金属Cu，Al等，虽然可以获得熔点较低的合金，但该低熔点合金必须在其熔点以上较高温度（200℃）才能与金刚石膜发生作用，因高温下金属处于完全熔融状态流动性较强造成表面非均匀刻蚀，所以抛光效果并不理想。 通过在稀土Ce中添加Mn，Fe等高溶碳性金属元素而制备出的相应热化学抛光合金，能在较低的温度下与金刚石膜发生较高效率的刻蚀作用，其中Ce-Mn合金于620℃可与金刚石膜发生明显的作用，而铈铁合金与金刚石膜作用的起始温度为592℃。优化工艺参数，发现Ce-3%Mn（原子比）为铈锰合金的最佳组成，经该合金650℃，2h抛光后的金刚石膜粗度Ra值从抛光前的15.95μm 降为3.68μm；而Ce-7%Fe（原子比）为铈铁合金的最佳组成，经该合金680℃，3h抛光后可以获得相当光洁的金刚石膜表面（Ra为0.69μm）。在以上抛光过程中合金都处于半固态且液相含量低，合金基本能保持原始形态，因此具有加工复杂形状金刚石膜的潜力。抛光后的金刚石表面没有发现任何非碳元素，拉曼光谱分析表明抛光后的金刚石表面无石墨或非晶态元素，因此热化学抛光不会污染金刚石表面。XRD取向分析发现了经抛光后金刚石膜表面{110}方向取向度较抛光前增高这一现象，EBSD的分析结果验证了进行金刚石膜取向度的改变是因热化学抛光而引起的。结合SEM 结果和金刚石不同晶面解理能的比较分析，得出了择优刻蚀是热化学抛光导致金刚石膜表面取向度增高的原因这一结论。Ce-7%Fe合金刻蚀金刚石具有晶面择优性的特点，因而该方法在高择优取向金刚石膜制备领域具有潜在的应用价值。