气体流量对TYUT型MPCVD装置沉积大面积金刚石膜的影响

使用自行研制的频率为2.45 GHz的TYUT型MPCVD装置,以H2和CH4为气源,在功率为8 kW、基片温度为1000℃、气体流量为100～800 sccm条件下,进行了直径为65 mm的大面积金刚石膜的沉积实验.使用扫描电镜、X射线衍射仪、数字千分尺和Raman光谱仪等仪器分别对金刚石膜的表面形貌、取向、厚度和品质进行了表征.实验结果表明,气体流量的变化会对金刚石膜的晶粒尺寸,晶体取向,沉积速率,厚度均匀性和品质产生较大的影响.气体流量在300～600 sccm范围内制备的金刚石膜才兼具晶粒尺寸均匀性好、表面缺陷少和品质高的优点.     

新型高功率MPCVD金刚石膜装置的数值模拟与实验研究

根据高功率MPCVD装置所需要具备的条件,提出一种新型的高功率MPCVD装置结构.先使用HFSS软件对模型的各部分尺寸进行了初步优化;然后使用COMSOL软件通过对高功率、高气压条件下气体电离形成等离子体时的电场和等离子体分布的模拟,并对气体进出方式进行了验证;最后根据模拟结果建立了新型MPCVD装置,并使用所制造的装置在高功率、高气压条件下进行了大面积金刚石膜的制备.结果表明:所提出的高功率MPCVD装置模型经过结构优化后,在基片上方对电场具有较好的聚焦能力,强度高于同类装置;高功率、高气压条件下所产生的等离子体也仅在基片上方均匀分布,与石英环之间被中间腔体隔离,有效避免其对石英环的刻蚀;所设计的进出气方式能够保证反应气体在基片表面均匀分布;使用所制造的装置能够在高功率、高气压条件下实现大面积高品质金刚石膜的快速沉积.     

Woodpile结构三维光子晶体中的四端口通道下载滤波器

基于三维光子晶体空间完全带隙的特性,本文在实验上构建了一种由非共面的两个波导和一个立体微腔组成的四端口通道下载滤波器。讨论了球体、正方体、长方体微腔滤波器的选频特性,以及连续旋转长方体微腔时,其输出频率的变化。研究结果表明,无论是对称型还是非对称型微腔,都可以较好地实现选频。提高微腔的不对称性,共振输出频率随之发生移动,说明改变微腔的对称性,可以有效调节滤波器的选频特性。连续旋转非对称型长方体微腔,输出频率会随之发生明显的移动,如果引入有效调节机制,可以产生连续调节输出频率的效果。该研究结果给多端口选择性输出空间滤波器的设计提供了新的思路,为光学器件集成化的设计提供了重要的理论参考。     

尼龙6纳米纤维膜固相膜萃取-高效液相色谱法测定塑料瓶装矿泉水中双酚A

采用静电纺丝法制备尼龙6纳米纤维膜,结合固相膜萃取-高效液相色谱法测定了矿泉水中的双酚A。对洗脱溶剂及其体积、进样速度、样品体积、样品pH值、尼龙6纳米纤维膜的用量、及其活化方式和使用次数等影响因素进行了研究。结果表明:10mL样品调至pH8.0后,以3mL/min流速通过1.5mg尼龙6纳米纤维膜,300μL甲醇即可将膜上吸附的双酚A完全洗脱,每张膜至少可重复使用6次。在此最优化条件下,方法的线性范围为0.20～20.0μg/L;检出限为0.15μg/L,膜内和膜间的相对标准偏差均小于4.5%(n=6)。本方法应用于6种不同品牌的矿泉水中双酚A的分析测定,在1.0μg/L加标水平下,测得回收率为95.0%,双酚A测得浓度低于0.30μg/L。与固相萃取方法相比,本方法高效、环保,表明尼龙6纳米纤维膜是极具潜力的萃取介质     

高功率MPCVD金刚石膜透波窗口材料制备研究

使用自行研制的椭球谐振腔式MPCVD装置,以H2-CH4为气源,在沉积功率8 kW条件下,对大面积金刚石膜透波窗口材料进行了制备研究.分别使用扫描电镜、Raman、分光光谱仪、热导率测试仪和空腔谐振法对金刚石膜的表面形貌、品质、光透过率、热导率和微波复介电常数等进行了表征及测试.实验结果表明,使用自行研制的椭球谐振腔式MPCVD装置,能够满足较高功率下高品质金刚石膜的快速沉积;抛光后的自支撑金刚石膜具有高的光学透过率和热导率,在23 ～ 36 GHz频率范围内微波介电损耗小于1×10-4,有着良好的微波介电性能,是较为理想的透波窗口材料.     

气体进出方式对MPCVD大面积金刚石膜均匀性的影响

使用自行研制的MPCVD装置,在功率为8 kW条件下、气体由四种方式进出反应腔体时,在直径65 mm的Si基片上制备了金刚石膜.分别利用数字千分尺和Raman光谱对金刚石膜的厚度和品质均匀性进行了表征.使用Comsol软件模拟了不同进出气方式下腔体内部气体流场的分布,并分析了气体进出方式与所制备金刚石膜均匀性之间的关系.研究表明,反应气体进出位置的改变对等离子体的状态没有明显的影响,但对膜的厚度和品质均匀性有影响较大.气体由中间腔体侧壁上的进气孔进入时,容易造成膜厚度和品质的不均匀性.气体由耦合天线的圆盘中心的进气孔进入时,膜厚度和品质的均匀性明显提高,而由锥形反射体底平面上的出气孔排出时均匀性最优.反应气体流场分布的不均匀性和等离子体区域流速的差异是导致金刚石膜厚度和品质不均匀性的主要原因.     

Ni离子注入SiO_2的表面形貌和光学吸收性能研究

室温下,将能量为60 keV,剂量范围在1×1016~1×1017/cm2的Ni离子注入到SiO2中。随后将样品在Ar气中退火(400~1000℃)。采用原子力显微镜(AFM),掠入射X射线衍射(GXRD),紫外-可见分光光度计(UV-Vis)对退火前后样品的表面形貌,Ni纳米颗粒的形成和热演变过程以及样品光吸收性能进行分析表征。结果表明:剂量为1×1016/cm2的样品退火前后均未能形成纳米颗粒;剂量为5×1016/cm2和1×1017/cm2的样品中形成了纳米颗粒,退火后颗粒长大,样品表面凸起(Ni纳米颗粒)高度增加,数量减少。SiO2中Ni纳米颗粒的光吸收带在310~520 nm,800℃后光吸收带变得明显且伴随峰位蓝移。经1000℃退火后,Ni纳米颗粒被热分解的O氧化为NiO纳米颗粒,NiO纳米颗粒的光吸收带位于300 nm附近。