低压气相生长金刚石薄膜系统中衬底表面凹缺陷成核机制研究

 提出了金刚石在衬底表面凹缺陷内成核的理论，指出凹缺陷尺度对于金刚石成核有着决定性作用，合适的凹缺陷将使成核率达到最大。并且讨论了该理论对于试图通过控制衬底表面缺陷来控制金刚石成核密度等人工微结构设计研究的意义。     

离子的轰击对Si衬底上金刚石核附着力的影响

利用扫描电子显微镜和原子力显微镜对负衬底偏压增强金刚石核化的过程进行了分析,从理论上探索了负衬底偏压作用下离子的轰击效应增强金刚石核在Si衬底上附着力的机理,给出了金刚石核与衬底的附着力和衬底负偏压之间的关系.     

天然与高温高压合成金刚石的RAMAN与PL光谱研究

天然、Fe-C(H)系及Ni-C系高温高压合成金刚石的晶体形态、Raman光谱及PL谱研究结果表明：Fe-C(H)系高温高压合成金刚石多为类似于天然金刚石的八面体形态,Ni-C系高温高压合成金刚石的晶体形态多为六八面体;天然金刚石的品级最佳、所含缺陷最少,Fe-C(H)系高温高压合成金刚石次之,Ni-C系高温高压合成金刚石品级最差、所含缺陷最多;金刚石在形成过程中,除结晶生长过程外,还应该存在“排杂”过程;人们在分析天然与HPHT合成金刚石形成过程之间的关联时,除要考虑两者形成的物质体系差异外,还应该充分关注时间、空间因素在金刚石形成过程中的意义。     

离子的轰击对Si衬底上金刚石核附着力的影响

利用扫描电子显微镜和原子力显微镜对负衬底偏压增强金刚石核化的过程进行了分析,从理论上探索了负衬底偏压作用下离子的轰击效应增强金刚石核在Si衬底上附着力的机理,给出了金刚石核与衬底的附着力和衬底负偏压之间的关系.     

CVD金刚石膜中1145cm~(-1)拉曼峰的研究

用拉曼光谱手段对CVD方法生长的金刚石膜,特别是其中最有争议的1145cm-1附近的拉曼峰进行了研究。用不同波长激光激发得到此峰的拉曼谱与量子尺寸选择效应所预期规律的相反,反驳了将1145cm-1附近的拉曼峰指认为纳米晶金刚石本征峰的说法。而通过对不同样品的比较,从侧面支持了将它归结为杂质,即反式聚乙炔的指认。更进一步通过分析不同尺寸的样品中杂质峰的相对强度,提出了这个峰的强度或许可以作为金刚石晶粒尺寸判据的建议。     

碳纳米管在银基底上的表面增强拉曼散射光谱研究(英文)

介绍了一种单壁碳纳米管表面增强拉曼散射的新方法。依据碳纳米管独特的力学性能,在银表面直接研磨单壁碳纳米管,在形成纳米级粗糙银表面的同时,单壁碳纳米管也吸附在银表面上。在银表面粗糙程度和单壁碳纳米管厚度适中的区域得到了高质量的单壁碳纳米管SERS谱。该方法消除了溶剂的干扰,保证了结果的准确性,理论分析和实验结果表明该方法是正确的、可行的     

非金刚石衬底生长金刚石薄膜中过渡层存在的机理研究

 应用界面能量理论，研究了非金刚石衬底低压气相生长金刚石薄膜中的过渡层问题。提出了过渡层存在的理论机制，较好地解释了一些关于过渡层研究的实验现象。     

温度对Ib型和IIa型金刚石大单晶(100)表面特征的影响

本文在5.6 GPa, 1250–1340 ℃的条件下, 利用温度梯度法, 以FeNiMnCo 合金为触媒, 沿籽晶的(100)晶面成功合成了不同晶形的优质Ib型和IIa型金刚石大单晶. 利用激光拉曼附件显微镜, 分别对上述不同温度下合成的两类金刚石样品上表面(100)面的中心区域及棱角区域进行观察分析. 研究发现, Ib型和IIa型金刚石大单晶(100)晶面上从中心到棱角处黑色纹路的分布逐渐变黑变密集; 另外, 随着金刚石合成温度的升高, Ib型金刚石大单晶(100)面上黑色纹路由稀疏逐渐变稠密, 而IIa型金刚石大单晶的黑色纹路较为稀疏; Ib型金刚石大单晶的形貌特征表现为从低温晶体的不规则分布过渡到中温、高温晶体的典型树枝状分布. IIa型金刚石大单晶(100)面特征随温度变化规律与Ib型的类似. 这两类金刚石大单晶表面特征的差异可能是由于IIa 型金刚石具有比Ib型更小的生长速度和更少的氮含量. 最后, 对两类塔状金刚石大单晶进行拉曼光谱测试分析, 结果表明IIa型金刚石大单晶的品质较Ib型金刚石大单晶好.     

不同方法制备的类金刚石薄膜的XPS和Raman光谱的研究

分别利用金属脉冲磁过滤真空阴极弧沉积法(FCVA)、直流磁控溅射法(SP)和脉冲辉光放电等离子体化学气相沉积法(PECVD)在硅片上沉积类金刚石膜层.并利用激光拉曼光谱法(Raman spectroscopy)和X射线光电子能谱法(XPS)对类金刚石膜层进行研究.通过研究分析发现,不同方法制备的类金刚石膜层的G峰位、D...     

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。     

金刚石中氦、氢含量的变化及在金刚石生长中的意义

天然金刚石自中心至边缘的显微傅里叶变换红外光谱研究表明:氮和氢在金刚石中的分布是不均匀的,这说明金刚石在整个生长过程中的物质环境是有差异的;中心至边缘的含氮总量、C-H键含量的总体降低趋势表明金刚石的生长过程是一个氮、氢的消耗过程,而中部的升高变化说明金刚石生长环境中存在氮、氢的补充,但氮补充得比氢更早一些.据此,可以将金刚石的生长过程划分为早期成核与长大、中期长大及末期长大三个阶段,其中早期和末期是氮和氢的消耗阶段,中期需要进行氮和氢的补充,且氮应该更早补充.氢对金刚石的生长是有利的,氢和氮不是以氮氢化合物的形式存在于金刚石生长的物质环境中,这暗示着在高温高压合成金刚石中欲引入氢,应当避免氮氢化合物的形成.     

金刚石薄膜负偏压形核的边缘效应

 在微波等离子体化学气相沉积装置中，研究了金刚石薄膜在Si (100)面上的负偏压形核行为，结果表明，偏压大小对金刚石的形核均匀性有显著影响，而甲烷浓度主要影响形核时间，对金刚石的最大核密度影响不大。在硅片尺寸小于钼支撑架时，形核行为存在明显的边缘效应，即在偏压值低于-150 V时，硅片边缘金刚石核密度急剧降低，远低于硅片中央；在甲烷浓度比较低时，硅片边缘核密度要高于中间。研究表明，造成这种现象的主要原因是硅片下的钼支撑架发射电子所致，过量的原子H对金刚石的形核是不利的。     

电子助进化学气相沉积金刚石中衬底温度对发射光谱的影响

采用蒙特卡罗方法,对以CH4/H2为源料气体的电子助进化学气相沉积(EACVD)金刚石中的氢原子(H_α,H_β和H_γ)、碳原子C(2p3s→2p2: λ=165.7 nm)以及CH(A2Δ→X2Π: λ=420～440 nm)的发射过程进行了模拟,研究了衬底温度对各发射谱线以及金刚石膜合成的影响。结果得知,各谱线强度随衬底温度的变化幅度很小,且在衬底表面附近的谱线强度随衬底温度的变化幅度相对于远离衬底的反应区域较大,这表明衬底温度的变化基本上不改变远离衬底的反应区域中反应基团成分,而只对衬底表面附近的反应过程有影响。由此得知,衬底温度对薄膜质量的决定性主要是由于衬底温度改变了衬底表面化学反应动力学过程和表面附近的反应基团的缘故,而不是衬底温度对反应空间中气相成分的影响。     

元代铜镜腐蚀情形的拉曼光谱研究

应用显微拉曼光谱和电子探针技术 ,对云南禄丰出土的元代铜镜腐蚀情形进行研究 ,确定了铜镜本体及其表面腐蚀产物的成分 ,并初步分析了元代青铜镜采用的防腐技术。拉曼实验结果表明 ,铜镜表面腐蚀产物的主要成分有CuCO3 ·Cu(OH) 2 和Cu2 O。实验还发现铜镜表面有一层铁铝合金 ,具有较好的防腐作用。对金属文物的研究 ,拉曼光谱被证明是一种很有效的方法     

金刚石薄膜对硝酸钾红外吸收特性的影响

利用热丝化学气相沉积(CVD)方法在硅片基底上生长金刚石薄膜,以硝酸钾为研究对象,采用浸泡吸附连续测量的方式,研究了金刚石薄膜对硝酸盐红外吸收特性的影响。实验结果表明,金刚石薄膜与硝酸钾紧密结合,产生短距离作用,使得硝酸根的反对称伸缩振动产生明显的红移,ν₁及ν₂振动模式峰位分别红移30和13 cm-1;其中ν₁振动模式的红移可能主要来自金刚石薄膜与硝酸钾的结合以及声子共振的影响,而ν₂振动模式的红移可能主要来自硝酸钾内应力的影响。     

对氨基苯甲酸在不同基底上的SERS研究

用氢气还原氧化银的方法合成了粒径约为100nm的银纳米粒子,然后在表面经PVP修饰的载玻片上以自组装的方式构筑了银纳米粒子单层和双层二维有序阵列,在铝基底上通过对氨基苯甲酸成功构筑了银纳米粒子的有序组装体,用扫描电镜进行了表征;对不同基底二维有序阵列的表面增强拉曼光谱进行了研究,结果表明,对氨基苯甲酸在银和铝基基底上都是垂直吸附,其表面拉曼增强效应是电磁场增强占主导地位,但同时也有化学增强的贡献。     

金刚石压腔结合拉曼光谱技术进行Pb掺杂对二氧化锡高压结构性能的影响研究

因稳定的分子结构和物理化学性质,近年来SnO2在光、电、磁等方面应用日益广泛。为拓宽SnO2应用范围,对高压条件下纯SnO2和Pb掺杂SnO2结构的相变行为和拉曼光谱活性振动模的变化进行了探究。实验采用水热法制备了纯SnO2和Pb掺杂量为10%的SnO2样品。扫描电子显微镜(SEM)图表明,上述制备样品由多个纳米棒从中心发散排列而成,整体成类花状。X射线衍射图谱表明,样品在常温常压下晶体结构为四方金红石型SnO2(空间群P 42)。采用Mao-Bell型金刚石压腔结合原位拉曼光谱探究了金红石型SnO2和Pb掺杂SnO2两种材料的高压相变过程。研究结果显示,两种材料加压至26 GPa过程中,纯SnO2和Pb掺杂的SnO2的活性拉曼振动模(B 1g,E g,A2g,B2g)均向高频移动。在14 GPa时,纯SnO2的E g峰分裂,563 cm-1处出现新峰,表明SnO2从常压四方金红石型结构向CaCl2型结构相变。Pb掺杂SnO2在常压拉曼谱图中出现了577 cm-1的拉曼峰。当加压至13 GPa时,B1g振动模向A g模转变,材料发生一级相变。上述对比表明Pb掺杂的SnO2具有更低的一级相变压力点13 GPa,结果归因于SnO2晶胞中Pb离子代替Sn离子,原子之间间距变小,离子大小不同造成掺杂后价态差异表面缺陷,导致SnO2结构稳定性降低,进而降低了相变压力。此外Pb掺杂SnO2在压力12 GPa时,晶体的对称性降低,577cm-1和639cm-1处特征峰宽化开始合并成包状峰,表明有部分晶体表面原子无序性程度增加,出现晶体向非晶的转变过程。继续加压至26 GPa,两种材料特征峰渐渐消失,并未观测到其他特征峰的出现。非静水压对相变压力也存在一定程度影响。非静水压条件下部分晶体更易趋向于非晶,晶界处存在较大的应力使纳米晶体在晶界处极易形成高压相成核点,导致相变发生,进而降低相变压力。本文研究不同条件下SnO2的相变行为,丰富了极端条件下SnO2的物理化学性质的多样性研究。     

微喇曼和红外光谱法研究化学气相沉积金刚石多晶膜结晶质量特性

研究了化学气相沉积多晶膜的宏观性能（颜色和透光性）与微观性能（结晶质量、相纯度和氢杂质含量）之间的关系,喇曼谱与金刚石膜中氢杂质含量（红外光谱测得）的关联性.给出了根据颜色和透明度来区分样本膜质量的实验依据,颜色较深的膜的结晶质量差、相纯度低、氢杂质含量高,1 332 cm－1金刚石特征喇曼峰强度低,半峰宽大.由于多晶膜生长不均匀性、多晶以及粗糙度的影响,生长面的微喇曼光谱随采样点变化会产生较大的偏差,而光滑生长界面的喇曼光谱随采样点的变化偏差较小,因此生长界面的喇曼光谱更能反映化学气相沉积法制备金刚石膜的整体质量.     

微喇曼和红外光谱法研究化学气相沉积金刚石多晶膜结晶质量特性

研究了化学气相沉积多晶膜的宏观性能(颜色和透光性)与微观性能(结晶质量、相纯度和氢杂质含量)之间的关系,喇曼谱与金刚石膜中氢杂质含量(红外光谱测得)的关联性.给出了根据颜色和透明度来区分样本膜质量的实验依据,颜色较深的膜的结晶质量差、相纯度低、氢杂质含量高,1 332 cm 1金刚石特征喇曼峰强度低,半峰宽大.由于多晶...