温度对金刚石表面变形的影响

利用软压头技术,研究了摩擦条件下温度对Ⅰb型人造金刚石、Ⅰa型和Ⅱa型天然金刚石表面变形的影响.结果表明,这三种金刚石的脆-塑性转变温度的顺序为:Ⅰb＜Ⅰa＜Ⅱa.金刚石的塑性变形抗力随温度升高急剧下降.在1400℃时,三种金刚石的塑性变形抗力趋于一致.     

高温高压与CVD金刚石单晶衬底质量对比研究

本文通过高分辨X射线衍射(HRXRD)、激光拉曼光谱(Raman)、晶格畸变检测等测试分析方法对多组高温高压(HTHP) Ⅰb、HTHP Ⅱa和化学气相沉积(CVD)型(100)面金刚石单晶样品进行对比研究。HRXRD和Raman的检测结果均表明HTHP Ⅱa型金刚石单晶的结晶质量接近天然金刚石,其XRD摇摆曲线半峰全宽和Raman半峰全宽分别为0.015°~0.018° 和1.45~1.85 cm^-1。晶格畸变检测仪的检测结果表明,HTHP Ⅱa型金刚石单晶的应力分布主要有两种:一种几乎无明显应力分布,另一种沿<110>方向呈对称的放射状分布,其他区域无晶格畸变。HTHP Ⅰb和CVD型金刚石单晶应力分布均相对分散,晶格畸变复杂,与其HRXRD和Raman的检测结果相符。进一步利用等离子体刻蚀法对三种类型金刚石单晶(100)面位错缺陷进行对比分析,结果表明,HTHP Ⅱa型金刚石位错密度为三者中最低,仅为1×10³ cm^-2。本研究为制备高质量大尺寸CVD金刚石单晶的衬底选择提供了实验依据。     

金刚石单晶高温高压合成中氮对硫的影响

为了研究在金刚石大单晶生长过程中氮对硫的影响,在6.5 GPa高压条件下采用温度梯度法分别研究了两种不同合成体系中金刚石的合成.利用傅里叶显微红外光谱(FTIR)仪对所合成的金刚石进行了测试,测试结果表明:晶体中(a)中不含有氮,晶体中(b)中氮的浓度为280 ppm.此外,对所合成的样品进行了X射线光电子能谱测试,测试结果表明:在Ib型金刚石中有硫元素存在,而硫未进入到IIa型金刚石中.因此,金刚石中氮的存在对金刚石中硫的进入有促进作用.     

多余碳源的析出形式与宝石级金刚石单晶生长

温度梯度法生长宝石级金刚石单晶过程中,当籽晶无法完全吸收由高温端扩散下来的碳源时,多余碳源的不同析出形式(再结晶石墨或者自发核)对晶体生长速度有明显的影响。当大量多余碳源以再结晶石墨形式析出时,和以金刚石自发核形式析出不同,晶体的生长速度受到较为明显的抑制作用。例如,以NiMnCo触媒为例,随着合成温度的提高,当多余碳源不再以金刚石自发核形式析出,而是以大量片状再结晶石墨形式围绕在晶体周围时,晶体的生长速度从相对低温时的约3.0mg/h降到较高温度时的1.0mg/h;此外,随着合成压力由5.5GPa降到5.2GPa,晶体生长速度由3.0mg/h降到1.0mg/h,多余碳源析出形式也由金刚石自发核变化为再结晶石墨。     

Fe刻蚀金刚石的工艺因素

对Ｆｅ刻蚀金刚石过程中石墨要出的速率进行了定量的研究。Ｆｅ刻蚀金刚石的过程是：金刚石晶格中的碳原子溶入γ－Ｆｅ，在γ－Ｆｅ中扩散并在远离金刚石的一侧以石墨态要出。由该机制导出了石墨析出速率的理论公式。石墨析出速率（ＪＧ）与温度、保温时间、Ｆｅ膜厚度及碳在γ－Ｆｅ中的扩散系数有关。合理设置上述参数及通过添加元素改变扩散系数的方法，可以控制Ｆｅ与金刚石反对石墨的析出量。     

Fe70Ni30粉末触媒中Ⅱa型金刚石大单晶的高温高压合成

在6.5 GPa高压条件下,使用Fe70Ni30粉末触媒研究了Ⅱa型金刚石大单晶的合成.实验结果表明,若不对晶种表面进行保护,高温高压条件下金刚石晶种将发生碳化,致使难以合成出金刚石.当合成腔体中除氮剂Ti/Cu添加量达到2.2wt;时,所合成的金刚石大单晶呈现为无色透明,利用傅里叶显微红外光谱仪(FTIR)对所合成的金刚石大单晶进行了测试,所合成的晶体中不含有氮杂质.然而,F1IR测试结果表明所合成的Ⅱa型金刚石大单晶中有碳-氢基团的存在,其对应的FTIR特征吸收峰分别位于2850 cm-1和2920 cm-1处.此外,所合成的Ⅱa型金刚石大单晶的Raman特征峰位于1132.13 cm-1处,且其结晶度非常高.     

在石墨-Ni70Mn25Co5体系中金刚石生长的活化能与表面能的确定

针对国内作为生产锯片级金刚石而普遍采用的石墨-Ni70Mn25Co5反应体系,研究了在一定的高温高压条件下金刚石的成核速率和生长速率.用石墨-金刚石转变的成核与生长动力学理论确定了在5.2GPa压力和1520K的温度下金刚石生长的活化能和表面能分别为3.77eV和0.005eV.比较表明,在石墨-Ni70Mn25Co5体系中金刚石生长的活化能和界面能的大小与国外报道的其它石墨-触媒体系的相关数据有相同的量级.进而评论了金刚石的合成机理.     

B对人造金刚石表面结构及性能的影响

研究了B对人造金刚石表面结构及性能的影响。结果表明,采用渗B石墨或渗B触媒合成的金刚石,表面存在有螺旋状和阶梯状生长台阶,树枝状和河流状结晶等。但对金刚石性能影响不大。含B金刚石的性能明显优于不含B金刚石。且渗B石墨对金刚石性能的影响比渗B触媒大。     

MPCVD单晶金刚石生长及其电子器件研究进展

本综述分析了微波等离子化学气相沉积(MPCVD)单晶金刚石生长及其电子器件近年来的研究进展,并对其进行展望.详细介绍了金刚石宽禁带半导体特性、生长原理、生长设备、衬底处理.研究了影响MPCVD单晶金刚石生长的关键因素,为获得最优生长条件提供指导.分析了横向外延、拼接生长、三维生长等关键性生长技术,逐步提高单晶金刚石的质量和面积.在金刚石掺杂的研究中,详细介绍了n型和p型掺杂的研究进展.通过对金刚石肖特基二极管、氢终端金刚石场效应晶体管、紫外探测器的研究,展现了金刚石在电子器件领域的成果和进展.最后总结了MPCVD单晶金刚石生长及其电子应用过程中面临的挑战,展望了金刚石在电子器件领域的巨大应用前景.     

气相合成金刚石薄膜的成核习性研究

本文采用燃烧焰法观察金刚石薄膜的成核生长过程.分析了衬底表面刻划及油污处理等因素对金刚石成核的影响.观察到成核初期的金刚石不具有明显晶形,含有较高的石墨相.XRD谱表明:成核初期衬底表面形成非金刚石结构的过渡层.并提出了控制成核密度提高沉积质量的思想.     

Review: Different types of ordering

Homogeneous structures A_xB_y with identical A–A or B–B self‐coordination numbers T₁, T₂, T₃, of nearest, next‐nearest and third neighbors are selected. The maximum T_i values are 2 2 2 (1D row), 6 6 6 (2D hexagonal net) and 12 6 24 (3D cubic close‐packing). Reduced T₁ or T₂ values for A_xB_y can be related with attractive or repulsive A–A (or B–B) interactions. A single set of T₁ T₂ T₃; y/x values was obtained for y/x = 1–4 and 6. The y/x = 2 structures of three equivalent positions A, B and C are unfavourable for A = ⊕ and B = ⊖ charge or direction of magnetic moments. The spatial distribution of positive and negative potential near A⁺ and B⁻ positions gives rise to neutral C positions. Frustrated magnetic moments at C positions are disordered. (© 2003 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

不同颜色AlN单晶缺陷研究

通过物理气相传输(PVT)法在石墨系统中制备了绿色、无色和琥珀色氮化铝(AlN)单晶,在金属系统中制备了琥珀色AlN单晶.晶体中杂质含量测试结果表明石墨系统中琥珀色的AlN晶体比绿色和无色AlN晶体C、Si杂质含量低1～2个数量级,金属系统中琥珀色AlN晶体杂质含量最低,C、Si、O元素含量均在1018 cm-3级别.AlN晶体的吸收图谱和光致发光图谱的分析结果表明,AlN晶体存在着位于4.7 eV、3.5 eV、2.8 eV、1.85 eV的4个吸收峰,其中4.7 eV和3.5 eV的吸收峰导致了AlN吸收截止边的红移,该吸收峰分别源于碳占氮位(CN)的点缺陷和VAl与O杂质的复合缺陷,2.80 eV的吸收峰导致了AlN晶体的琥珀色,该吸收峰是C元素和O元素共同导致的,1.85 eV的吸收峰导致了AlN晶体的绿色,该吸收峰是Si元素和C元素导致的.     

不同磨料对蓝宝石晶片化学机械抛光的影响研究

本文制备了几种含不同磨料(SiC、Al2O3不同粒径SiO2)的抛光液,通过纳米粒度仪分析磨料粒径分布,采用原子力显微镜观察磨料的粒径大小.研究了不同磨料对蓝宝石晶片化学机械抛光(CMP)的影响,利用原子力显微镜检测抛光前后蓝宝石晶片表面粗糙度.实验结果表明,在相同的条件下,采用SiC、Al2O3作为磨料时,材料去除速率与表面粗糙度均不理想;而采用含1;粒径为110 nm SiO2的抛光液,材料的去除速率最高为41.6 nm/min,表面粗糙度Ra=2.3 nm;采用含1;粒径为80 nm SiO2的抛光液,材料的去除速率为36.5 nm/min,表面粗糙度最低Ra=1.2 nm.     

不同温度下碲铟汞晶体结构的XRD研究

通过X射线粉末衍射方法对大气环境下25～100℃条件下的碲铟隶晶体结构进行了研究.借助Rietveld方法,利用GSAS软件对碲铟汞晶体结构进行精修,并计算了其Hg空位浓度.结果表明,室温下碲铟汞晶体中由于Hg元素较易挥发而引入的Hg空位约占1.88;,品格常数约为0.63163 nm;随着温度的升高,Hg的占位率逐渐降低,Hg空位的浓度有所提高;MIT的品格常数呈现出先减小后增大的趋势.     

不同形貌钛酸钡纳米晶体的光催化性能研究

采用水热法,分别利用聚乙二醇200(PEG200)和乙醇的调控作用,合成了十二面体和立方块两种不同形貌的钛酸钡(BaTiO3,BTO)纳米晶体,两种晶体分别具有(110)和(100)不同的晶面.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及UV-Vis漫反射光谱对BTO纳米晶体进行表征分析,结果显示十二面体BTO纳米晶体具有较小的粒径,较大的表面活性;而立方块BTO纳米晶体具有较大的粒径,较小的表面活性.在相同条件下对甲基橙进行光催化降解实验,十二面体BTO纳米晶体显示出优于立方块BTO纳米晶体的催化性能.光催化动力学理论模拟结果进一步证实了上述实验结果.     

微乳液法制备不同形貌低维硒化锌纳米晶

利用微乳液法,实现了多晶硒化锌纳米空心球、单晶硒化锌纳米棒以及ZnSe量子点的低温合成.通过调整Triton X-100/环己烷/水体系中表面活性剂Triton X-100的浓度分别制备出直径在120 nm左右,壁厚在6nm左右的ZnSe多晶纳米空心球体、长度达1μm的单晶纳米棒和直径位于4～6nm的ZnSe量子点.紫外可见吸收光谱显示不同形貌ZnSe纳米结构的吸收特征具有较大的差别.     

LPE生长GaN的不同极性面的光学性质

极化效应会导致GaN基发光器件的效率降低,因此关于非极性和半极性GaN单晶的研究受到了广泛关注。为了进一步探究不同极性GaN的发光特性和杂质掺入的内在机理,本文利用钠助熔剂法侧向生长出的不同极性面的GaN单晶作为研究对象,对比了不同极性面的光学性质及杂质掺入特点,讨论了黄光带(YL)峰的起源及其影响因素。首先利用阴极荧光(CL)、光致发光(PL)对液相外延(LPE)法生长的不同极性方向的GaN的光学性质进行了研究。结果表明,不同的生长极性面会显露出不同的光学特性。朝着侧向生长的 [1122] 和 [1120] GaN的CL和PL特性相似,但与 [0001] GaN的光谱有较大差异。PL杂质峰包含两个肩峰peak 1(2.2 eV)和peak 2 (2.6 eV),在不同极性面中强度占比各不相同,推测分别与C_NO_N和C_N缺陷的0/+能级的跃迁有关。通过SIMS元素分析,C元素分布较为均匀,O元素分布存在较大差异,在[1122]区域沿着生长方向O含量逐渐增加,结合PL中2.2 eV处峰的强度增加,进一步证明了2.2 eV处的峰强与O含量存在正相关性。     

不同硅源原位合成莫来石及其性能

分别选用煤矸石、粉煤灰、黄沙、苏州土为硅源,工业氢氧化铝为铝源,氟化铝和五氧化二钒为添加剂,通过固相反应法原位合成了具有莫来石晶相的样品.采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对试样的物相结构和微观形貌进行了分析,研究了在不同的硅源下制备的试样性能及其结构的特征变化.结果表明:利用苏州土作为硅源能够合成具有针状形貌的莫来石晶相,分别以煤矸石和黄沙作为硅源合成了具有柱状形貌的莫来石和片状形貌的氧化铝晶相,而以粉煤灰作为硅源合成的主晶相为柱状的莫来石;并分别对不同硅源制备的试样的体积密度、显气孔率以及抗折强度进行了分析,探讨了莫来石的形成机理.     

不同波长条件KDP晶体的非线性光学性质研究

采用Z扫描方法系统的研究了KDP晶体在不同激光波长条件下的非线性光学性质.当λ=355 nm,功率密度为57.92 GW/cm2和λ=532 nm,功率密度为105.94 GW/cm2时,KDP晶体均呈现强烈的反饱和吸收和自聚焦效应,其非线性吸收系数和非线性折射率分别为6.50×10 -2cm/GW,1.17×10 -2cm/GW和8.02×10 -7cm2/GW,6. 14×10 -7cm2/GW;而在1064 nm波长,功率密度为347.95 GW/cm2时KDP晶体并未表现出明显的非线性性质.结果表明,在短波长的激光作用下,KDP晶体更容易产生非线性效应,双光子吸收是KDP晶体非线性吸收的主要机制.     

不同结晶度高岭石的带电性研究

本文采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热分析(TG-DSC)等三种表征手段,对四个不同地区高岭石样品的结构特征进行了研究.结果表明,高岭石结晶度高低顺序为:淮北>大同>龙岩>清远,Hinckley结晶度指数与脱羟基温度具有较好的相关性.利用电泳仪测定了高岭石颗粒在不同pH条件下的表面电位,并且通过线性拟合pH值-电位图得到了不同结晶度高岭石的零电荷点(PZC).进一步研究得出4种高岭石具有相近的PZC,其范围为3.2～4.3.在pH=7条件下,高岭石的表面电位与Hinckley结晶度指数呈现正相关,而PZC受结晶度指数的影响不强烈.