空位在金刚石近(001)表面扩散的分子动力学模拟

用分子动力学方法模拟了空位在金刚石近(001)表面的扩散过程,研究了温度对空位扩散的影响.结果表明,当温度为1000K左右时,位于近表面第二层上的空位开始向表面运动;当温度在1400—2000K时,空位完全扩散到表面.这与实验结果和其他计算结果符合得很好.同时发现,温度为1400—1800K时,空位的扩散经历了两次迁移运动,其分别对应了均方位移图中的两个极大值.在不施加任何约束的条件下得到了空位的动态扩散路径,空位在金刚石近(001)表面的扩散势垒约为042eV.并探讨了一定温度下空位数目增多及其不同排列 关键词： 金刚石 空位 扩散 分子动力学     

Structural and electrical properties of carbon-ion-implanted ultrananocrystalline diamond films

We investigate the structural and electrical properties of carbon-ion-implanted ultrananocrystalline diamond(UNCD)films. Impedance spectroscopy measurements show that the impedance of diamond grains is relatively stable, while that of grain boundaries(GBs)(R_b) significantly increases after the C~+ implantation, and decreases with the increase in the annealing temperature(T_a) from 650℃ to 1000℃. This implies that the C~+ implantation has a more significant impact on the conductivity of GBs. Conductive atomic force microscopy demonstrates that the number of conductive sites increases in GB regions at T_a above 900℃, owing to the formation of a nanographitic phase confirmed by high-resolution transmission electronic microscopy. Visible-light Raman spectra show that resistive trans-polyacetylene oligomers desorb from GBs at T_a above 900℃, which leads to lower R_b of samples annealed at 900 and 1000℃. With the increase in T_a to 1000℃, diamond grains become smaller with longer GBs modified by a more ordered nanographitic phase, supplying more conductive sites and leading to a lower R_b.     

基于柔性碳纳米管压阻膜的无线加速度检测系统

通过对加速度检测的重大意义进行分析,得出了加速度检测仪的价值和意义,介绍了本系统的设计思路和应用前景。传感器采用了基于纳米技术的碳纳米管薄膜感应前端,拓宽了传感器设备的研发领域,同时应用无线传感技术,使系统进一步实用化。最后介绍了本系统的实验情况,以及具体应用的效果。     

退火对B掺杂纳米金刚石薄膜微结构和电化学性能的影响

采用热丝化学气相沉积法制备B掺杂纳米金刚石薄膜,并对薄膜进行真空退火处理,系统研究了不同退火温度对B掺杂纳米金刚石薄膜的微结构和电化学性能的影响.结果表明,当退火温度升高到800 ℃后,薄膜的Raman谱图中由未退火时在1157,1346,1470,1555 cm^-1处的4个峰转变为只有D峰和G峰,说明晶界上的氢大量解吸附量减少,并且D峰和G峰的积分强度比I_D/I_G值变为最小,即sp²相团簇     

金刚石/硅(001)异质界面的分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法模拟研究了未重构的金刚石/硅(001)面相接触时界面层原子的弛豫过程及所形成的异质界面的结构特征.硅碳二元系统中原子间的相互作用采用Tersoff多体经验势描述.弛豫前沿[110]与[110]方向界面碳硅原子数之比均为3∶2.界面碳硅原子总数之比为9∶4.弛豫后金刚石与硅界面处晶格匹配方式改变为[110]方向基本上以3∶2关系对准,而[110]方向大致以1∶1关系对准.相应地,界面碳硅原子总数之比接近3∶2.界面下方部分第二层硅原子在弛豫过程中向上迁移至界面是引起这种变化的原因,同时该层其他原子及其底下一到两个原子层厚度的区域在[001]方向上出现一定程度的无序化转变倾向.金刚石/硅异质界面处的硅碳原子发生强烈键合,形成平均键长为0.189nm的硅碳键.研究证实,晶格匹配主要呈现界面及其附近硅原子迎合界面碳原子排列的特点. 关键词： 金刚石 硅 异质界面 分子动力学     

能量粒子轰击金刚石的计算机模拟

利用Tersoff势和分子动力学方法研究了初始动能为500 eV的硼粒子注入金刚石的微观行为.结果表明：硼注入后产生温度为5000 K的热峰，其寿命为0.18 ps；同时产生半径为0.45 nm局部非晶化区域，三重配位原子数占该区域原子数的7%.薄膜表层原子向内弛豫，近表层原子向外弛豫，表面层与近表层原子的间距减少了15%，表面层表现为压应力.硼原子以B<110>分裂间隙的形式存在于金刚石结构中. 关键词： 分子动力学模拟 金刚石 硼 注入     

氧离子注入纳米金刚石薄膜的微结构和电化学性能研究

在纳米金刚石薄膜中注入剂量为1012cm-2的氧离子,并进行700,800,900和1000?C的真空退火处理,系统研究薄膜的微结构和电化学性能结果表明,氧离子注入未退火(O120)和氧离子注入1000?C退火(O121000)电极的电势窗口分别为4.60 V和3.61 V,远大于其他电极的电势窗口,并且这两个样品的电极传质效率较高,说明氧离子注入和高温退火有利于提高电极的传质效率.红外光谱测试表明,样品O120和O121000的表面没有碳氢基团终止层,而其他样品均含有氢终止层,说明氧离子注入和高温退火破坏了薄膜表面含碳氢基团的氢终止层,提高了薄膜的电化学性能Raman光谱测试结果表明,金刚石含量较高、内应力较小和非晶石墨相无序化程度较大的样品具有较好的电化学性能;并且薄膜晶界处的非晶碳的团簇数量或者尺寸减小,样品的电化学性能提高.     

Synthesis of strong SiV photoluminescent diamond particles on silica optical fiber by chemical vapor deposition

The separated silicon-vacancy(SiV) photoluminescent diamond particles were synthesized on a silica optical fiber by hot filament chemical vapor deposition(HFCVD). The effects of the pre-treated method and chamber pressure on the microstructure and photoluminescence of the diamond particles were investigated. The results show that the diamond particles are homogeneously distributed on the surface of the optical fiber. With the chamber pressure increasing from 1.6 kPa to 3.5 kPa, the shape of the particles transforms from flake to circle, while the diamond particles cannot be deposited on the fiber with the pressure further increased to 4.5 kPa. The samples synthesized under 2.5 kPa chamber pressure are composed of diamond particles with size around 200–400 nm, exhibiting stronger SiV photoluminescence with the width of around 6 nm.     

金刚石振动特性的分子动力学模拟

利用分子动力学的计算机模拟方法,分别采用Tersoff-Brenner势和Tersoff势研究了金刚石的振动特性及空位对金刚石振动特性的影响.结果表明,Tersoff势不能准确地描述金刚石的振动特性,而用Tersoff-Brenner势计算得到的金刚石态密度和拉曼谱图与实验结果符合得很好.空位使金刚石的振动特性发生了变化,在态密度和拉曼谱中金刚石峰的右边出现一个较强峰.     

纳米金刚石薄膜的掺杂、表/界面调控及性能研究

本文综述了近年来国内外研究者在纳米金刚石薄膜的掺杂、导电性能、场发射性能和电化学性能等方面的工作,涉及化学气相沉积法制备n型纳米金刚石薄膜,离子注入掺杂纳米金刚石晶粒提高薄膜的n型导电性能,金属离子注入制备场发射性能良好的纳米金刚石薄膜,低剂量离子注入和晶粒表面氧终止态获得高迁移率n型电导,纳米金刚石/石墨烯复合结构的调控对其电学及电化学性能的影响,以及硼掺杂金刚石薄膜电极的微结构和电化学性能研究等。综合分析发现,晶粒掺杂和表界面协同调控可以提升薄膜的电学性能、场发射性能及电化学性能,为纳米金刚石薄膜在纳米电子器件、电化学电极等领域的应用提供了理论基础。