用甲醇－氢混合气源在不锈钢上生长金刚石薄膜的研究

利用甲醇－氢（ＣＨ３ＯＨ－Ｈ２）混合气体为气源，３０ｎｍ厚的无定形硅为过渡层，借助于微波等离子体化学气相沉积（ＭＷＣＶＤ）成功地将金刚石薄膜生长在不锈钢上，其最低生长温度可至４２０℃，并且甲醇－氢混合气体比传统的甲烷－氢（ＣＨ４－Ｈ２）更具优势，测试表明这种金刚石薄膜有希望作为耐磨层在工业上应用     

合成金刚石与合成体系之关系

 通过各种材料的试验和压机设备因素的测定，总结了金刚石生长过程的特性：金刚石晶体是在石墨（G）-触媒（Me）界面上生长；因电阻R_(G)>R_(Me)、温度T_(G)>T_(Me)以及与外界热交换等原因，使合成腔内产生压力、温度梯度，成为金刚石生长之驱动力。梯度过大过小对金刚石生长均不利；金刚石晶体在G-Me界面两侧是非对称性生长；每个晶粒表面有一特殊结构约20 μm左右厚的金属薄膜，它起到运载碳源和催化的双重作用。要合成粗粒高强金刚石，需要有一个稳定的合成体系。本文分析了该体系状态的性质及稳定的必要性与稳定的具体方法。     

灯丝温度对原位吸收光谱和金刚石薄膜生长的影响

 报道了原位红外吸收光谱在气相合成金刚石薄膜生长过程中的应用，研究了灯丝温度对原位红外吸收光谱和金刚石薄膜生长的影响。较高的灯丝温度使甲烷分解更充分，从而产生更多诸如C₂H₂等可能对金刚石薄膜生长有利的基团，导致金刚石薄膜质量和生长速率的提高。     

超临界流体触媒作用下石墨-金刚石转变

 研究了超临界流体CO₂在石墨-金刚石转变中的触媒作用。实验中，采用Ag₂O作为流体触媒的先驱材料，在7.7 GPa压力下，Ag₂O在1 200 ℃分解成Ag和O₂，O₂与石墨套管在高温高压下反应形成CO₂超临界流体。研究结果表明，在7.7 GPa和1 500 ℃以上温度条件下，石墨在CO₂流体触媒的作用下可转变为金刚石晶体，在1 500～1 700 ℃温度范围内合成出的金刚石具有完好的八面体形貌，与天然金刚石的生长特征非常相似。     

高温高压合成金刚石中触媒的价电子结构分析

 在高温高压条件下，金属触媒与石墨形成的碳化物Me₃C（Me为Fe、Ni）是形成金刚石结构的主要碳源。利用固体与分子经验电子理论（EET），计算了多种Me₃C型碳化物和金刚石的价电子结构以及表征界面性质的电子结构参数，并将程氏理论（TFDC）提出的原子界面边界条件应用到碳化物/金刚石界面，发现碳化物晶胞中C—C键络组成的晶面与金刚石中的某些晶面的电子密度在一级近似下是连续的，但不同碳化物其连续程度不同，其中Co₃C和(FeNi)₃C中碳原子组成晶面的价电子结构与金刚石中的最接近，其C—C键转化为金刚石结构需要的能量最低。从电子结构角度上解释了催化机制及不同触媒的催化效果，价电子理论是探讨金刚石催化机制的新途径。     

高温高压下纳米金刚石粉的特性研究

 研究了炸药爆轰合成的纳米金刚石粉在高温（约1 600 K）、高压（5.2 GPa）条件下的行为。将纳米金刚石粉与粉末合金（Ni₇₀Mn₂₅Co₅、100^#）混合、压制成圆片,与合金片 （Ni₇₀Mn₂₅Co₅）和人造石墨片一起交替放入高温高压合成腔体内,进行高温高压实验。实验结果表明：在高温高压条件下,纳米金刚石粉不能长大,反而石墨化了;在相同的高压和保温时间条件下,随着温度的降低,纳米金刚石粉的石墨化程度减弱,纳米金刚石粉的纳米颗粒长大,可长成0.1 mm尺寸的金刚石颗粒（温度为1 070 K左右）。而在此条件下,人造石墨不能合成金刚石,一般金刚石晶体要变成石墨相。这进一步表明,纳米金刚石颗粒表面的活性使得它可以在较低的温度下长成较大颗粒的金刚石。     

镁橄榄石和顽辉石的高温高压合成

 用国产六面顶压机，在温度为1 000～1 500 ℃和压力为2～5 GPa的高温高压条件下，对氧化镁（MgO）和二氧化硅（SiO₂）混合粉末样品进行了处理。通过对所得产物的观察与X射线衍射分析结果表明，在较宽的压力范围内，可以得到镁橄榄石（Mg₂SiO₄）单晶体和顽辉石（MgSiO₃）单晶体。讨论了地幔物质镁橄榄石（Mg₂SiO₄）和顽辉石（MgSiO₃）的生成条件、生长特性及相变关系。     

高聚物P(EO)n-CuBr2薄膜在流体静高压下离子电导率和介电常数的提高（Ⅱ）——添加增塑剂方法的应用

 选用分子量为500万的聚氧化乙烯和无水溴化铜,通过混溶蒸发法制备出一系列高聚物P(EO)_n-CuBr₂（n=4,8,12,16,24）薄膜,并在0.1～2443 MPa范围不同的静水压下详细测量了它们的相对介电常数。分别探讨了增塑剂（C₄H₆O₃）含量对室温常压下离子电导率和介电常数的影响,及其对高压下离子电导率和介电常数的影响。实验结果表明：P(EO)₁₆-CuBr₂薄膜在添加介电常数较高和本体粘度较低的增塑剂C₄H₆O₃后,当其相对浓度n_PC/n_total=20%时,不仅使该薄膜的室温常压离子电导率明显提高6.8倍,而且使其在高压力下的离子电导率提高1（0.1～100 MPa）至2（350～800 MPa）个数量级,非常有利于在高压环境中应用。     

无氧铜等熵卸载路径的实验研究

 采用化爆加载,以黄铜为飞片、无氧铜为靶板,测量了以抗氢钢（HR2）、重玻璃（SiO₂）、铝合金（LY12/LF6）、镁铝合金（MB2）、有机玻璃（PMMA）和空气（Air）为垫块（Anvil）材料中的冲击波速度（上述材料的Hugoniot状态参数C₀、λ均为已知）,由此确定了无氧铜的等熵卸载路径。结果表明：在冲击态（即初始卸载态）高达219 GPa的压力范围内,无氧铜的等熵卸载过程可用Grüneisen状态方程在ργ=ρ₀γ₀近似下作很好的描述;各条卸载路径到一个大气压的终态粒子速度U_S与镜像反演的粒子速度2u的偏差(U_S-2u)/(2u),随冲击波压力的增加而增大。     

高压低温条件下固态氩和4∶1甲醇-乙醇混合物传压介质的传压特性

 在高压低温（77 K）条件下，利用红宝石荧光测压方法，系统地研究了金刚石对顶砧装置中固态氩和4∶1甲醇-乙醇混合物的传压特性。通过测量不同位置上红宝石荧光R₁线的频移，确定了样品室内的压力分布。实验结果表明：在0~16 GPa的压力范围内，固态氩介质中反映介质非均匀性程度的|Δp/p|<3%、σ_p/p<2%，均在室温静水压条件下所允许的范围之内。红宝石荧光R线除随压力变宽外，与常压的很相似，表明固态氩在高压低温条件下是良好的传压介质。与之相比，4∶1甲醇-乙醇介质在77 K低温下的传压特性明显差于固态氩，已不适合作传压介质。     

纳米氧化钛团聚结构的研究

爆轰形成的高温、高压持续时间短,使得新生的氧化钛来不及长成较大的晶粒,只能形成大量的类球形纳米微粒。在潮湿的爆生气体环境中,这些纳米氧化钛颗粒间的相互作用(如碰撞、摩擦、挤压、渗透和粘附等)比较剧烈,极易聚集成团聚体。初步分析了以硫酸氧钛为钛源、采用爆轰法合成的纳米氧化钛的团聚结构和分散形态,对经过加热至500℃、保温1 h热处理后的纳米氧化钛的团聚结构也进行了分析。研究结果表明:用爆轰法合成的纳米氧化钛存在软团聚和硬团聚两种形式,而经过热处理(500℃、1 h)的纳米氧化钛的团聚程度得到了一定的改善。此外,还分析了纳米粉体的特性、爆轰特点和爆生气体环境等因素对产生纳米氧化钛团聚结构的影响。     

高温高压下SrB4O7：Eu2+玻璃的晶化

 利用X射线衍射和Eu²⁺发射光谱方法研究了非晶玻璃SrB₄O₇在高温高压下的晶化。结果表明：在5.0 GPa压力下，200 ℃仍为玻璃态，只有几个强度极低的小峰，表明有晶化的迹象；600 ℃时已基本晶化，但为SrB₄O₇正交相与SrB₄O₇高压立方相二相共存；当温度提高到1 000 ℃时，晶化成了近单相的与常压SrB₄O₇粉末晶体相同的正交结构。伴随晶化度的加强，Eu²⁺发射强度增强，与Ｘ射线衍射结果相一致。     

La2CuO4+δ和La2-xSrxCuO4系统中的电子输运性质

 本文解释了La₂CuO_4+δ（0≤δ≤0.09）和La_2-xSr_xCuO₄（0≤x≤0.3）两种p型系统含铜稀土氧化物中的电阻和Seebeck系数与温度的依赖关系，在室温以上，一氧大气压下的La₂CuO_4+δ系统趋于失氧；在500 K以上，超导样品显示出失氧的一级相变，并且恢复到反铁磁相。在转变温度T₁≈300 K以下，对0<δ<0.05成份的样品，相分离成反铁磁相和超导相；而在T_cρ≈100 K的温度范围内，超导相进一步分离成富空穴和贫空穴畴。在0.04≤δ≤0.09范围内，T_c处的电阻陡降出现了台阶；我们认为，它反映了电子成对的起伏。在La_2-xSr_xCuO₄系统中，对于成分为01≈300 K以上，空穴的运动是弥散的，但是ΔH_m=0；而对于x≥0.22的样品，经历了从平滑到Fermi液态的转变。成份为0c1范围（其中空穴继续以弥散方式运动）是亚稳的，但是，在T_cρ≤150 K范围，出现了电荷起伏。当样品冷却通过T₁时，对于成份为0.15≤x≤0.2的样品，经历了由弥散到强质量增强巡游电子状态的转变；在T_c处，从均匀的修饰电子的正常态凝聚成超导的载流子对。在超导成份样品的正常态中，不寻常的电子-晶格相互作用，可以归结为在CuO₂面上从更离子性的到共价性的Cu:3d_x²-r²─O:P_σ键合的转变；通过这种转变，轨道杂化和Hubbard U参量随Cu─O键长和Cu原子上的外表局域氧化态都产生灵敏的变化。     

ZrN-ZrB2纳米复合材料的高压制备及性能表征

 以金属锆粉（Zr）和六方氮化硼粉（h-BN）为原料,结合高能球磨和高温高压合成技术,制备出了ZrN-ZrB₂纳米复合材料。利用X射线衍射、透射电镜和拉曼光谱等测试手段,对材料的结构和合成规律进行了研究。结果表明,高能球磨过程中只合成出了ZrN_x,没有出现ZrB₂,从N、B原子与Zr进行固态反应的热力学和动力学方面分析了原因。利用Zr与BN粉球磨10 h后的混料,在压力为5 GPa、温度为1 300 ℃的条件下,制备出了具有高致密度的ZrN-ZrB₂纳米复合材料。其维氏显微硬度（17 GPa）、热膨胀系数（7.57×10^-6 ℃^-1）和电阻率-温度系数（8.846×10^-4 ℃^-1）等材料参数的测量结果表明,ZrN-ZrB₂复合材料是一种集优良的力学、热学和电学性能于一体的纳米复合材料。     

含硼条形金刚石的生成与成因探讨

 在1 470 ℃、5.9 GPa的高温高压条件下，由Fe₅₅Ni₂₉Co₁₆+B₄C体系合成出了十分规则的条形金刚石，这在人工合成金刚石实验中是少见的。并与Ni₇₀Mn₂₅Co₅+B₄C体系中的情形作了比较，探讨了条形金刚石的形成原因，其分析为获得实用性的条形金刚石提供了可能的途径。     

双稀土氧化物LnEuO3的Mossbauer效应研究

 本文首次利用高温高压方法合成了双稀土氧化物LaEuO₃、PrEuO₃、NdEuO₃和SmEuO₃。此外，还合成了CeEuO_3.5。X射线衍射分析表明LaEuO₃属A型（六方）结构，PrEuO₃、NdEuO₃和SmEuO₃属B型（单斜）结构，CeEuO_3.5属F型（萤石）结构。室温下用¹⁵¹Eu的21.6 eV γ射线测量了它们的Mossbauer谱，观察到了¹⁵¹Eu同质异能移位和四极劈裂强烈地依赖于Eu离子配位体体积而呈线性关系。超精细相互作用的这种体积效应，主要原因是由于Eu离子5s壳层的重叠畸变所引起。     

A位平均离子尺寸对六方RMnO3多铁化合物的结构和性能调控

实验研究了A位离子的化学内压对Hol-xDyMnO3(0≤x≤1)固溶体相结构物理性质的影响,发现掺杂稀土离子Dy3+所引起的内压力可使具有六方结构的HoMnO3向高压正交钙钛矿结构转变,形成六方相、六方相与高压正交相混相以及高压正交相3个区域.利用Rietveld方法,对Hol-xDyxMnO3的X射线衍射数据进行结...     

高压处理对BiSrCaCu2Oy超导电性的影响

 本文在高T_c超导体BiSrCaCu₂O_y常压制备的基础上，研究了热压烧结和冷压处理对其形成、结构及超导电性的影响，并与常压结果进行了比较。结果表明，高压可以使样品的合成时间缩短，合成温度降低。但同时它也抑制了晶格参数较大的相（高T_c相）的形成，使小晶格参数的杂相含量增多。对于提高样品的超导电性而言，1.5 GPa时一个较好的压力点。     

高温超导体低温、高压下的物理性质的研究

 在3~20 GPa压力范围内，测量了含氧量较低的YBa₂Cu₃O_7-δ（δ=0.46）单晶压力增强效应（dT_c/dp=4.9KGPa^-1）；YBa₂Cu₃O₇（T_c0=90 K）单晶在压力下临界电流密度随压力变化；外磁场H=30 kO_e时，T_c与磁场、压力关系；压力达16.5 GPa下，Bi₂Sr₂CaCu₂O_x单晶T_c(p)关系（dT_c/dp=-0.4 KGPa^-1）。发现Y系高温超导体的温度压力导数dT_c/dp与T_c0中间呈dT_c/dp=b-mT_c0线性关系（b、m为常数）。结合压力下Y系超导体结构相变和含氧量对T_c影响，分析这类超导体T_c有很强的正压力效应的原因。把实验结果同几种超导电性微观理论模型进行了分析和比较。     

常温高压下水的拉曼谱峰标定压力的研究

 利用金刚石压腔测定了26 ℃高压下水的O—H伸缩振动拉曼谱峰的变化,并对其进行分峰处理,初步确定了水的拉曼拟合峰ν_{3 244}的峰位置与体系压力的关系,且论证了利用水的拉曼拟合峰ν_{3 244}的变化标定金刚石压腔压力的优点以及应用上的局限性。实验结果表明：26 ℃时,在实验的压力范围内,由水的拉曼谱峰拟合得到的ν_{3 244}峰位置随着体系压力的增加呈线性减小。其关系式为p (MPa)=32.9(ν_p)_{3 244}+200.7（3 215 cm^-1< ν_{3 244}<3 244 cm^-1）。