Ti、V、Ni、Mo对CVD金刚石涂层形核影响

摘要

基于密度泛函理论,计算分析了CH_(3)基团在含有过渡金属元素Ti、V、Ni、Mo的孕镶金刚石颗粒硬质合金基底表面的吸附能、Mulliken电荷分布、电荷密度差和态密度(density of states,DOS)等一系列性质,研究Ti、V、Ni、Mo对孕镶金刚石颗粒硬质合金基底化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)金刚石涂层形核阶段的影响及其作用机理。计算结果表明:与CH_(3)基团在WC表面及金刚石表面的吸附相比,Ti、V、Ni、Mo与C原子间有较强的弱相互作用,这使得其对CH_(3)基团有更强的吸附能力(其中Ti>V>Mo>Ni);吸附能力大小与各原子的价电子结构相关,含有Ti元素的表面对CH_(3)的吸附最稳定;CH_(3)基团与Ni原子间更易发生电荷的转移形成共价键,Mo有利于促进CH_(3)基团的脱氢反应;形核阶段适当添加Ti、V、Ni、Mo这几种过渡金属元素将有利于增加形核密度,改善CVD金刚石膜基界面结合强度。