衬底对沉积碳纳米管薄膜的影响

利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法,分别在不锈钢衬底上和刻线的镍膜上直接沉积了碳纳米管膜。通过SEM、拉曼光谱和XRD表征,讨论了不同衬底对碳纳米管膜生长的影响。结果表明:在一定条件下,可在镍膜上沉积垂直于衬底的高度取向的碳纳米管,但在不锈钢衬底上却长出取向无序的碳纳米管膜,这说明衬底对碳纳米管的取向生长起着关键作用。     

不锈钢衬底的抛光处理对碳纳米管薄膜场发射性能的影响

在抛光的和未抛光的不锈钢衬底上,利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法从甲烷和氢气的混合气体中沉积碳纳米管薄膜,并对其场发射性能进行了研究.实验发现,不锈钢衬底的机械抛光能降低碳纳米管膜的开启场强,增大它的发射电流密度.在同一场强7.5 V/μm下,衬底未抛光样品的电流密度为2.9 mA/cm2,而衬底抛光样品的电流密度达到5.5 mA/cm2.低开启场强和大发射电流密度意味着β增大,说明机械抛光能使碳纳米管膜的β增大.     

掺氮四配位非晶碳薄膜的拉曼光谱和表面形貌

采用磁过滤真空溅射离子沉积技术,用氩气和氮气共溅射石墨靶,在不同氮气分压下,制备了一组不同氮含量的四配位非晶碳薄膜(ta-C:N).用X射线光电子能谱确定ta-C:N薄膜中的氮含量;研究了氮含量对ta-C薄膜的拉曼光谱和表面形貌的影响.结果表明:不含氮的ta-C薄膜的拉曼光谱是中心在1580cm-1、范围从1200cm-1至2000cm-1的类高斯峰,表面均匀光滑;含氮的ta-C:N薄膜,其拉曼光谱分裂为1360 cm-1的D带和1580 cm-1的G带,且D带与G带的最大强度比, 以及薄膜的表面粗糙度随氮含量的增加而增大.最后讨论了氮含量对ta-C薄膜的微结构的影响.     

化学气相沉积法制备平直多壁碳纳米管的研究

本文研究了用焦炭还原二氧化碳后的一氧化碳作碳源,化学气相沉积法合成平直的多壁碳纳米管的工艺.研究表明在化学气相沉积条件下,用焦炭还原二氧化碳得到的一氧化碳在适当的铁基催化剂作用下,采用催化剂/碳原子共沉积的工艺可以生产出平直、并且内径很大的多壁碳纳米管.碳源中催化剂的浓度影响着纳米管的形成,而沉积温度对其没有影响.     

单壁碳纳米管储氢过程的GULP模拟

利用GULP软件的蒙特卡罗模块对常温(T=300 K)下单壁碳纳米管(SWNT)管内物理吸附储氢进行了模拟.研究和讨论了5种半径的扶手椅管在T=300 K时的吸附等温线,给出了同一管径在不同压强下氢气分子在碳纳米管中分布变化的对比图,并对T=300 K,P=10 MPa时不同管径的碳纳米管储氢能力进行了对比.结果显示,常温下压强不大于10 MPa时单壁碳纳米管吸附氢气的质量储氢容量不超过1.8;,体积吸附量不超过22 kg·m-3,表明纯单壁碳纳米管具有一定的吸附氢气的能力,但其存储能力与美国能源部提出的研究目标尚有一定差距,还需通过改变碳纳米管的结构、特性等方法来改善其储氢特性.     

Magnetic and Raman Scattering Studies on Intercalation Compounds FexNbS2

Abstract

Raman scattering spectra and magnetic susceptibility are measured in intercalation compounds Fe^xNbS² (0.159≤x≤0.325). A strong modification of Raman spectra is observed in a sample with x=0.239 (～ 0.25) which is accompanied by 2a × 2a structural change and antiferromagnetic ordering. Some correlations between magnetic ordering (antiferromagnetic or spin glass) and structural change are also discussed for wide range of Fe contents x.     

应用拉曼散射研究稀土钴氧化物的晶体结构

稀土钴氧化物的磁特性和输运性质强烈依靠稀土离子和它们的精细结构.通过Raman散射研究了稀土离子在两种结构中的作用.当R=La、Ce、Pr、Nd,时,RCoO_3化合物为立方结构(Pm~3m),而对于小离子半径(R=Sm、Eu、Gd和Dy),RCoO_3化合物存在于正交结构中[空间群为Pnma(D_(2h)~(16)),Z=4].按照其晶体结构和Raman行为,将RCoO_3化合物分成三个群体:一组包含La、Ce、Pr、Nd,另一组包含Sm、Eu、Gd、Dy,第三组包含Tm、Yb 、Lu 和Er.     

单壁碳纳米管储氢行为的模拟计算研究

利用碳纳米管储氢已经成为了纳米科技领域中的一项研究热点.为了认识碳纳米管的动态储氢过程,本文借助于分子动力学方法,对单壁碳纳米管的储氢行为进行了模拟计算,其结果生动逼真,并得出了储氢的如下结论:被吸附的氢分子主要出现在管内和管外的边缘附近;管内氢分子的分布出现分层现象,且管径越小,则靠近管壁的氢分子分层现象越明显;在管内外靠近管壁处的氢分子与管壁有一定的空隙.这为进一步研究碳纳米管的储氢机理和储氢容量等问题提供了必要的依据.     

阵列式碳纳米管微波受激发射光子

采用化学气相沉积工艺(CVD)制备阵列式碳纳米管(ACNT)薄膜并检测薄膜的微波性能.当ACNT薄膜受到微波照射时,强烈地发射光子,产生耀眼的的白光,红外测温仪显示温度高达1200℃,但ACNT并不氧化燃烧.ACNT薄膜经球磨成粉状后,光子发射性能消失,在微波照射下 ACNT粉末和普通碳纳米管(MWCNT)表现相近,吸收微波能量后开始燃烧并发出红色的火焰,实测温度为720℃.研究显示ACNT具有优异的场发射性能.     

制备工艺对羟基磷灰石包覆碳纳米管的影响

利用原位合成法获得羟基磷灰石包覆的碳纳米管复合粉体,对制备过程中可能影响羟基磷灰石包覆层效果的因素进行了探索.结果表明:羟基磷灰石可以在阴离子修饰后的多壁碳纳米管上形核结晶;在实验过程中,pH值影响最终产物的组成,而陈化温度和陈化时间对包覆层中羟基磷灰石晶粒的尺寸和厚度有明显影响.     

单壁碳纳米管场发射计算

本文以Maxwell电磁场理论为基础,对金属型单壁碳纳米管场发射阴极尖端附近的电场进行了计算,给出了不同结构单壁碳纳米管尖端附近的电场分布,发现场强沿管的径向及轴向方向随与管尖端距离的增加而迅速下降,说明了碳纳米管产生的激发场为极强的小范围局域场。通过计算不同几何尺寸单壁碳纳米管的场增强因子随其长度、半径的变化曲线,发现单壁碳纳米管的场增强因子数值非常大,并且根据曲线的变化规律可知,越细越长的单壁碳纳米管具有更大的场增强因子,同时也表明了单壁碳纳米管作为场发射阴极具有低的阈值和大的发射电流密度。本文所得结果为单壁碳纳米管做场发射材料提供了理论参考。     

Electron Spin Resonance of K-Doped Single-Wall Carbon Nanohorns and Single-Wall Carbon Nanotubes

Abstract

K-doping into the aggregate of single-wall carbon nanohorns (SWNHs) and into the bundle of single-wall carbon nanotubes (SWNTs) are introduced in this study. Electron spin resonance (ESR) of the pristine SWNHs and SWNTs show that the pristine SWNHs are ESR active and the linewidth (ΔH) is susceptive to the partial pressure of O₂, while the pristine SWNTs are ESR silent. ΔH of K-doped SWNHs becomes wider by a factor of ?2 than that of the pristine one. For K-doped SWNTs, the Dysonian type ESR comes to be observed. Details of the ESR features are discussed.     

单壁碳纳米管储氢密度计算与分析

借助于分子动力学方法,对单壁碳纳米管的储氢过程进行了模拟.根据得到的管内外H2分子的分布规律,计算了H2分子密度分布曲线,对其结果给出了理论分析和物理解释,提出了单壁碳纳米管储氢的多层吸附机制,定量地计算了碳纳米管储氢量(wt.;).这些为进一步研究单壁碳纳米管储氢问题提供了必要的理论依据.     

Low‐Temperature Raman Scattering Spectra of GaSexS1‐x Layered Mixed Crystals

Raman scattering has been used to study the vibrational spectra of GaSe_xS_1‐x layered mixed crystals at 10 K. We report the frequency dependencies of different modes on composition x, with particular emphasis on A′₁⁽²⁾ (A_1g¹) and A′₁⁽⁴⁾ (A_1g²) intralayer compressional modes having low dispersion in the Brillouin zone. The appearance of additional bands is attributed to multimode behavior typically exhibited by mixed crystals of anisotropic compounds.     

晶须状多壁碳纳米管导电液及透明导电薄膜的研究

以碳纳米管醇分散剂TNADIS(粉末状聚合物分散剂)作为分散剂,同时应用超声振荡和高速剪切相互配合的工艺制成多壁碳纳米管(MWCNT)乙醇导电液.通过拉曼光谱,TEM和SEM表征MWCNTs的微观形态,通过离心,静置以及丁达尔效应的检测分析MWCNTs导电液的分散情况和稳定性.结果显示,添加0.05wt;分散剂时碳纳米管分散效果最佳,未石墨化MWCNTs的分散效果优于石墨化后的MWCNTs,且静置五个月后导电液依然保持良好的稳定性.应用此导电液通过旋涂工艺制得的涂覆均匀的MWCNTs透明导电薄膜,旋涂3min的透明导电薄膜方块电阻为0.34 kΩ/sq.     

微锥阵列对碳纳米管薄膜强流脉冲发射的影响

采用酞菁铁高温热解方法,以化学镀铜层为缓冲层,在具有微锥结构阵列的硅基底上制备了CNTs薄膜,并采用二极结构,在20 GW脉冲功率源系统中对其强流脉冲发射特性进行了测试.结果表明:在相同的峰值电场下,CNT薄膜的发射电流峰值随基底微结构单元尺寸的减小而增大,且当脉冲电场的峰值增加时,CNT薄膜的发射电流的峰值增长速度随基底微结构单元尺寸的减小而增大.结合利用有限元分析软件ANSYS模拟计算的微锥阵列结构上表面的电场分布,研究了不同单元尺寸的微锥阵列对碳纳米管薄膜强流脉冲发射能力的影响.     

球磨法改善电学接触增强碳纳米管场发射性能

本文采用CNT与纳米银颗粒混合球磨的方法,改善了CNT与衬底电极的电学接触性能.并比较了球磨和电泳两种方法分别获得的CNT的场发射特性,结果表明:采用球磨法所获得的CNT场发射阴极的场发射性能远远优于电泳法.在球磨过程中,由于钢球、纳米银颗粒、CNT和衬底之间互相挤压,使CNT和银颗粒及衬底之间形成紧密牢固的接触,减少了界面的接触电阻,从而大大改善了界面的电学接触性能.而电泳沉积的CNT和衬底之间基本上是简单的物理附着力,接触电阻很大,而且由于这种作用力相对较弱,往往会导致发射体本身不稳定.球磨提供了一种改善电学接触的简单有效方法,并且适合于大规模生产CNT场发射冷阴极.     

PEM控制合成碳掺杂钛氧薄膜的成分结构研究

采用等离子体发射监测(PEM)系统实现闭环控制反应气体流量,使反应溅射稳定在滞回曲线过渡区,并以气相CO2和O2为碳源和氧源制备了碳掺杂钛氧(C∶Ti-O)薄膜.采用原子力显微镜、掠入射X射线衍射和X射线光电子能谱表征薄膜的表面形貌、结构、成分,紫外-可见分光光度计测试薄膜透射率并用Tauc作图法计算薄膜的带隙宽度.结果表明,随着辉光强度设定点(SP)的增大,沉积速率增大,薄膜中Ti-C键含量增多,带隙宽度降低,薄膜的结晶性增强且有利于金红石相的形成.     

Structural relaxation of SiO2 at elevated temperatures monitored by in situ Raman scattering

Raman scattering spectra of high-purity synthetic silica glass were measured in situ in the temperature range from 950 to 1200 °C by means of an experimental approach which gives very low thermal background. The temperature dependence of the scattering permits an analysis of the spectra into the first-order and overtone contributions in a consistent manner. For low-OH content the dynamics of relaxation of the D₂ defect follow a single exponential decay, but more complex relaxation is found when OH content is high. In the latter case a double-exponential fit describes the observed relaxation well. The activation energies found are: for creation of D₂ defects 0.53 ± 0.07 eV; for single exponential relaxation in low-OH material, 6.0 ± 0.3 eV; for high-OH material, primary relaxation 5.1–5.2 ± 0.3 eV, secondary relaxation 2.4–2.5 ± 0.5 eV.     

Sc、Ce掺杂CrSi2的电子结构与光学性质的第一性原理

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法对Sc、Ce单掺和共掺后CrSi2的几何结构、电子结构、复介电函数、吸收系数和光电导率进行了计算.结果表明:Sc、Ce掺杂CrSi2的晶格常数增大,带隙变小.本征CrSi2的带隙为0.386 eV,Sc、Ce单掺及共掺CrSi2的禁带宽度分别减小至0.245 eV、0.23...