近场拉曼光谱实验装置及CVD金刚石膜的近场拉曼光谱

我们把拉曼光谱仪与实验室自制的近场扫描光学显微镜结合起来 ,建立了近场拉曼光谱系统 ,从而实现了高空间分辨拉曼光谱的测量。利用该装置 ,我们研究了热丝化学气相沉积法生长的金刚石膜 ,在约 2 0微米的范围内 ,观察到金刚石拉曼峰与非金刚石碳拉曼峰强度比随样品不同位置的变化     

CVD金刚石膜研究近期进展与应用

简要地总结了ＣＶＤ金刚石膜技术近期研究与开发情况，讨论了金刚石膜工具的热学应用、光学应用及电子学的现状，芨发展趋势，金刚石膜工具的应用是近期具有最大市场的应用。但随首在沉积技术和异质外延技术的进一步突破，金刚石膜光学和电子学应用将比工具应用具有更加光明的市场前景。     

炸药爆轰合成纳米金刚石的拉曼光谱和红外光谱研究

用负氧平衡炸药爆轰法合成纳米金刚石,并用粉末X射线衍射(XRD)仪、激光Raman光谱仪和红外光谱仪等分析仪器对其结构进行表征。XRD结果表明,纳米金刚石为立方结构,由于其内部结构的高密度缺陷、杂质原子的夹杂使谱线偏离,晶格常数比静压合成的大颗粒金刚石大0.72%。由于金刚石晶粒细小,Raman光谱特征峰产生宽化,并且向小波数方向偏移了3 cm-1,此外在纳米金刚石中还含有极少量的石墨。红外光谱测试结果中,3 422 cm-1吸收峰为O—H伸缩振动峰;在1 634 cm-1出现了H₂O的弯曲振动峰,表明在纳米金刚石样品粉末中含有水分;2 930和2 857 cm-1是CH₂的反对称和对称伸缩振动吸收峰;2 971 cm-1是CH₃的反对称伸缩振动吸收峰,说明样品中存在极少量的碳氢化合物;1 788 cm-1吸收峰为CO伸缩振动吸收峰。文章从纳米金刚石的生成机理上分析了产生这些峰位的原因,结果表明纳米金刚石属于Ⅰ型金刚石,在它之中含有ⅠaA型和Ⅰb型金刚石,ⅠaA型金刚石的含量比Ⅰb型金刚石多。     

双层石墨烯位于1800—2150cm~(-1)频率范围内的和频拉曼模

文章利用拉曼光谱研究了双层石墨烯在1800—2150 cm-1范围内的和频拉曼模.基于双共振拉曼散射理论,利用多波长激光拉曼散射结合声子色散曲线分别从实验上和理论上分析发现,双层石墨烯在此频率范围内主要存在4个拉曼模,它们主要由LO和LA或iTA按不同共振散射方式所组成的4个和频模,而iTO和oTO参与和频的可能性很小.文章澄清了学术界在1800—2150 cm-1频率范围内和频模的解释,有助于进一步深入理解多层石墨烯在此范围内的和频模.     

纳米磷化镓粉体中混杂石墨和金刚石微晶的拉曼光谱分析

利用Raman光谱并结合能量色散X射线显微分析(EDX)和X射线衍射图谱(XRD)对混杂于纳米磷化镓粉体内的石墨和金刚石纳米微晶进行了分析。结果表明,在纳米GaP粉体Raman光谱中,位于1324 cm-1和1572 cm-1的两个宽强散射谱带分别归属于金刚石的F2g模和石墨的E2g模振动。EDX结果证实纳米GaP粉体材料中含有碳元素。XRD图谱中出现了石墨和金刚石的低晶面指数衍射峰。     

6H-SiC的A_1(LO)拉曼峰低温温度特性研究

对6H-SiC单品体材料进行了从80到320 K的低温变温拉曼光谱测量,从实验得到的谱图上指认了部分6H-SiC的折叠拉曼峰,重点利用三声子模型和四声子模型分析了A1(LO)光学声子模峰位和线宽在低温下随温度的变化特性.实验发现,随着温度降低,LO声子模谱峰中心向高波数移动,线宽减小;同时发现当温度低于160 K时,无论足谱峰中心位置还是线宽的变化都趋于平缓,这是在常温和高温下观察不到的,说明在160 K以下时A1(LO)谱线线宽是由声子本身的性质决定,温度对线宽的影响几乎可忽略;理论拟合表明,四声子模型更能与实验数据相符,三次、四次非谐振动共同作用,前者是主要过程;温度越低,A1(LO)光学声子寿命越长,这是由于原子热运动的剧烈程度随温度降低而下降,声子弛豫减弱.     

脉冲高能量密度等离子体法类金刚石膜的制备及分析

利用脉冲高能量密度等离子体法在光学玻璃衬底上、在室温下成功的制备了光滑、致密、均匀的纳米类金刚石膜.工艺研究表明：放电电压和放电距离以及工作气体种类对纳米类金刚石膜的沉积起着关键作用.利用拉曼光谱、扫描电镜以及电子能量损失谱分析薄膜的形态结构表明：薄膜具有典型的类金刚石特征；纳米类金刚石膜的晶粒尺寸小于20nm甚至为非晶态；类金刚石膜中含有一定量的氮原子，随着沉积能量的升高，氮的含量增大.纳米类金刚石膜的薄膜电阻超过109Ω/cm2.对放电溅射过程进行了理论分析，结果与工艺研究的结论吻合.     

CVD金刚石薄膜生长中的偏压增强成核效应

实现金刚石薄膜的异质外延是目前ＣＶＤ金刚石薄膜制研究的主要奋斗目标，而直流负偏压增强金刚石成核法被认为是达到这一目标的有效途径。文章简要评述了微波等离子体ＣＶＤ制备金刚石薄膜中的直流负偏压增强成核法，以及由此而发展的直流正偏压增强成核法和叠加交流成分的直流负偏压增强成核法，介绍了它们在异质外延金刚石薄膜中的应用。     

金刚石膜/多孔硅复合材料的性能表征

提出了一种新颖的多孔硅表面钝化技术,即采用微波等离子体辅助的化学气相沉积（MPCVD）方法在多孔硅上沉积金刚石薄膜。采用原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、拉曼光 谱仪和荧光分光度计对多孔硅及金刚石膜的表面形貌、结构和发光特性进行了表征。结果表明采用微波等离子体化学气相沉积法可在多孔硅基片上形成均匀、致密、性能稳定且对可见光具有全透性的金刚石膜。金刚石膜与多孔硅的复合,大大稳定了多孔硅的发光波长和强度,同时增强了多孔硅的机械强度。     

金刚石薄膜质量的拉曼光谱与红外光谱判定

根据ＤｉＤｏｍｅｎｉｃｏ公式并采用计算机模拟计算了金刚石薄膜中的ｓｐ２／ｓｐ３键价比，计算中不仅考虑了ｓｐ３相及ｓｐ２相拉曼线１３３２ｃｍ－１，１５８０ｃｍ－１，同时考虑了“Ｄ”线１３５５ｃｍ－１存在，这一计算给出了金刚石薄膜质量的定量评估方法。当金刚石薄膜质量较高时，由于仪器灵敏度限制，其拉曼光谱中显示不出ｓｐ２相宽带结构情况下，无法采用拉曼光谱判定薄膜质量。在此情况下，本文提出了藉助于红外光谱计算有效电子数ｎｅｆｆ从而相对评估金刚石薄膜质量的判断技术     

CVD金刚石薄膜探测器性能研究

通过实验测量和理论分析, 从载流子动力学角度研究了用于脉冲辐射探测的CVD金刚石薄膜探测器的适用结构、电荷收集效率和时间响应性能. 结果表明, CVD金刚石薄膜可以制成均匀型结构的探测器; 薄膜中的缺陷会降低探测器的电荷收集效率, 探测器的电荷收集效率随场强增大而增大直至饱和. 已研制的CVD金刚石探测器电荷收集时间可达719ps, 在2.5V/μm场强下达到饱和, 电荷收集效率 达60.5%; 晶格散射是影响探测器时间响应的主要因素, 选用大晶粒甚至单晶金刚石薄膜可以提高探测器时间响应.     

基于人造金刚石晶体的拉曼激光器研究进展

受激拉曼散射是一种重要的非线性光学频率变换技术,在拓展激光波段方面有十分广泛的应用前景。因此,寻找具有优良光学性质的拉曼介质,提高拉曼激光器性能,具有重要的研究价值。相比于传统的固体拉曼晶体,人造金刚石晶体具有拉曼增益系数大、拉曼频移大、导热率高和透过性好等显著优点,基于人造金刚石晶体的拉曼激光器能够获得更高的输出功率和转换效率。本文简要介绍了化学气相沉积法(CVD)制备的金刚石晶体的光学性质和热学特性,总结了基于人造金刚石晶体的拉曼激光器在紫外波段、可见光波段及红外波段的研究现状,并对其发展进行了展望。     

Laser Induced Damage in CVD Diamond Films

ＬａｓｅｒＩｎｄｕｃｅｄＤａｍａｇｅｉｎＣＶＤＤｉａｍｏｎｄＦｉｌｍｓＱＩＵＨｏｎｇＦＡＮＺｈｅｎｇｘｉｕ（ＳｈａｎｇｈａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＯｐｔｉｃｓａｎｄＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｐ．Ｏ．...     

MPCVD金刚石的Raman光谱分析

用微波等离子体化学气相淀积法（MPCVD）在Si基片上生长了金刚石薄膜，通过对其进行Raman光谱分析，一次表征了金刚石的结构，纯度及应力状况等材料性能，同时并研究了生长过程中微波功率与金刚石性质的关系。研究表明，微波等离子体化学气相溶积法生长的金刚石薄膜，除了金刚石成分的生长外，还会有部分非金刚石成分的生长，金刚石的纯度与微波功率的关系不明显，另外此种方法生长的金刚石薄膜主要表现为张应力。     

Influences of Process Parameters on 111-Oriented CVD Diamond Film Growth Under Two-Step Method

The growth of 111-oriented CVD diamond film under a two-step model was simulated at atomic scale by using revised KMC method. The simulation was conducted at various substrate temperatures (1100 K-1400 K) and CH3 radical concentration (0.01 that: (1) The 111-oriented CVD diamond film growth under the two-step model is superior to that under corresponding single-step model, which is in good agreement with the experimental results. (2) Substrate temperature (T _s) and the concentration of CH₃ ([CH₃]) can produce important effects on the film deposition rate, surface roughness and the concentration of atom H embedded in the film. However, both the T _s and [H] should be controlled to a proper range for high quality films.     

金刚石薄膜光学镀层材料的应力特性研究

金刚石膜作为光学镀层时，应力的控制是一项关键技术，本文实验研究了金刚石膜和类金刚石膜作为光学镀层材料时的应力特性，并对此进行了分析。     

基于激光诱导水拉曼抑制法的油膜厚度测量方法研究

为了实现水体表面油膜厚度的快速测量分析,以266 nm的激光作为探测系统的激发光源,基于激光诱导水拉曼散射光谱检测技术,通过获取不同种类不同厚度油膜存在下水拉曼光谱信息,建立油膜厚度反演模型。采用高斯函数拟合法校正了荧光光谱对拉曼光谱的干扰。然后根据水拉曼抑制法结合非线性最小二乘优化算法,建立油膜厚度反演模型。结果表明：对92#汽油、0#柴油、美孚机油20w-40、壳牌润滑油10w-40、采埃孚变速箱油AG6和原油油膜能探测到的油膜厚度范围为0.19~379.22 μm。采用水拉曼光谱-油膜厚度反演模型预测油膜厚度的平均相对误差在8.14%~15.81%之间。该方法能实现实验室条件下对微米级油膜的测量。