Synthesis of nano-polycrystalline diamond from glassy carbon at pressures up to 25 GPa

ABSTRACT

Nano-polycrystalline diamond (NPD) with various grain sizes has been synthesized from glassy carbon at pressures 15–25?GPa and temperatures 1700–2300°C using multianvil apparatus. The minimum temperature for the synthesis of pure NPD, below which a small amount of compressed graphite was formed, significantly increased with pressure from ～1700°C at 15?GPa to ～1900°C at 25?GPa. The NPD having grain sizes less than ～50?nm was synthesized at temperatures below ～2000°C at 15?GPa and ～2300°C at 25?GPa, above which significant grain growth was observed. The grain size of NPD decreases with increasing pressure and decreasing temperature, and the pure NPD with grain sizes less than 10?nm is obtained in a limited temperature range around 1800–2000°C, depending on pressure. The pure NPD from glassy carbon is highly transparent and exhibits a granular nano-texture, whose grain size is tunable by selecting adequate pressure and temperature conditions.     

顽火辉石的高温高压同步辐射研究

 采用同步辐射能量色散X射线衍射技术、激光加热技术和金刚石对顶砧（DAC）高压装置,在温度为2 000 K和压力为23 GPa的范围内,对采自地幔二辉橄榄岩中的顽火斜方辉石,进行了原位的高温高压能量色散X射线衍射（EDXRD）测量。实验结果表明：当压力为15.3 GPa、温度为1 600 K时（相当于地球内部410 km处的地震波不连续界面的温压环境）,顽火斜方辉石转变为橄榄石的β相——瓦兹利石（Wadsleyite）相;继续加温加压至2 000 K、23 GPa时（相当于地球内部670 km处的地震波不连续界面的温压环境）,顽火斜方辉石相变为钛铁矿（Ilmenite）结构和钙钛矿（Perovskite）结构的混和相。实验结果进一步证明,在地幔中存在的两个地震波不连续界面是由橄榄石、顽火斜方辉石等矿物的相变引起的。     

人造金刚石合成中黑色低磁金刚石的研究

 通过对合成金刚石的原材料和合成产物——石墨、Ni₇₀Mn₂₅Co₅触媒、普通人造金刚石、黑色人造金刚石、NiMnCoC熔体的磁化率测试,以及对黑色人造金刚石和普通人造金刚石破碎断面扫描电镜的对比分析,认为黑色人造金刚石形成低磁性的原因是由于合成过程中温度偏高、压力偏低,生长的金刚石质量差、裂纹多。晶体内夹杂了很多石墨与触媒包裹体,同时金刚石表面与金刚石晶体内的触媒包裹体之间形成贯穿性的裂纹。在金刚石化学提纯处理过程中,金刚石晶体内的铁磁性触媒包裹体杂质被通过裂纹进入的酸除去。因而在检测金刚石磁性时,黑色金刚石的磁性很小,呈弱磁性。     

新型三段高性能的长波段掺铒光纤超荧光光源的研究

提出了一种第一段无泵浦、第二段前向泵浦和第三段后向泵浦的三段级联掺铒光纤超荧光光纤光源的新结构.数值分析了泵浦光波长、铒光纤长度以及泵浦比例对新结构性能的影响.结果表明可以找到一组适合制作成本低廉、输出功率高、谱平坦的长波段掺铒光纤超荧光光源.     

低泵浦功率的遥泵放大在超长跨距密集波分复用系统中的应用

针对长跨距密集波分复用系统中喇曼放大入纤泵浦功率过大的问题,将遥泵放大器（RP-EDFA）引入到系统中,通过对共纤RP-EDFA的噪音性能及其优化设计的研究,在理论上计算比较了RP-EDFA系统和后向喇曼放大系统在不同泵浦功率水平下的光信噪比和非线性相移,表明遥泵放大技术有效降低了入纤泵浦的功率水平,更适合长跨距应用.运用遥泵放大技术,对一个典型的长跨距系统进行系统Q值的模拟,结果表明：在 220 mW泵浦功率水平下可以实现跨距为 167 km的40×11.6 Gbit/s系统1000 km传输,Q值裕量4.4 dB.     

光纤环形镜线形腔掺Er3+光纤激光器输出特性的数值分析

在分析光纤环形镜工作原理的基础上,给出了基于光纤环形镜的线形腔掺Er3+光纤激光器相位和幅度的振荡条件.通过求解速率方程,理论分析了其输出特性,获得了稳态条件下激光器输出功率、阈值泵浦功率和斜率效率的解析表达式.推导出激光器工作所需掺Er3+光纤最短长度,并在给定泵浦光功率时,在特定输出波长上获得最大输出功率所需最佳掺Er3+光纤长度的表达式,且通过实验进行了验证.     

单晶金刚石氢终端场效应晶体管特性

基于微波等离子体化学气相淀积生长的单晶金刚石制作了栅长为2μm的耗尽型氢终端金刚石场效应晶体管,并对器件特性进行了分析.器件的饱和漏电流在栅压为-6 V时达到了96 mA/mm,但是在-6 V时栅泄漏电流过大.在-3.5 V的安全工作栅压下,饱和漏电流达到了77 mA/mm.在器件的饱和区,宽5.9 V的栅电压范围内,跨导随着栅电压的增加而近线性增大到30 mS/mm.通过对器件导通电阻和电容-电压特性的分析,氢终端单晶金刚石的二维空穴气浓度达到了1.99×10~(13)cm~(-2),并且迁移率和载流子浓度均随着栅压向正偏方向的移动而逐渐增大.分析认为,沟道中高密度的载流子、大的栅电容以及迁移率的逐渐增加是引起跨导在很大的栅压范围内近线性增加的原因.     

Strength and equation of state of molybdenum triboride under 80 GPa pressure,using radial X-ray diffraction

The strength and equation of state of molybdenum triboride have been determined under nonhydrostatic compression up to 80?GPa, using an angle-dispersive radial X-ray diffraction technique in a diamond anvil cell (DAC). The RXD data yield a bulk modulus and its pressure derivative as K_0?=?342(6)?GPa with K₀′?=?2.11(17) at ψ?=?54.7°. Analysis of diffraction data using the strain theory indicates that the ratio of differential stress to shear modulus (t/G) ranges from 0.002 to 0.050 at pressures of 4–80?GPa. Together with theoretical results on the high pressure shear modulus, our results here show that molybdenum triboride sample under uniaxial compression can support a differential stress of ～10?GPa when it started to yield with plastic deformation at ～30?GPa. In addition, we draw a conclusion that MoB₃ is not a superhard material but a hard material.     

金刚石氮空位色心体系的量子纠缠态制备

利用金刚石氮空位色心体系耦合于一个双边的光子晶体腔(该光子晶体腔与两个波导耦合)来制备Bell态、GHZ态和团簇态。当光子被探测和进行幺正操作后,就得到纠缠态。同时计算了该体系的保真度,发现在近似参数条件下,该模型可得到较好结果。