基于硅基硼掺金刚石电极的电化学-原位核磁共振波谱电解池的设计、制备与可行性研究

电化学与核磁共振波谱联用技术(EC-NMR)可以实时监测电化学反应过程,从分子水平阐释反应机理,是一种非常有前景的无损在线检测技术.本文首次报道以硅基硼掺金刚石(Si/BDD)作为工作电极的原位EC-NMR三电极单室电解池的设计和制作.研究表明,由于尺寸12.5 mm×1.2 mm×0.5 mm的Si/BDD电极在核磁...     

高温下正十五烷的拉曼光谱研究

文章在金刚石压腔下研究了正十五烷从室温到350℃的拉曼光谱特征.结果表明:随着温度的升高,体系压力也在不断增大;CH3,CH2对称和反对称伸缩振动同时受到温度和压力的影响,但2种作用相反.由于压力效应大于温度效应,随温度压力的增大CH3,CH2对称和反对称伸缩振动的拉曼位移均向高频方向移动,说明C-H键键能在增大.另外,由于新物质的生成导致过强荧光产生而无法测出正十五烷的拉曼光谱,而且过强荧光出现的时间早晚与温度和压力有一定的关系.     

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.     

微球形碳原子团簇的动高压合成

本文简要报导了采用二级轻气炮产生的动态超高压来合成微球形碳原子团簇的理论分析与初步实验结果。     

以气相氢原子活化金刚石附氢（111）面的分子轨道方法研究

在低压化学气相沉积条件下，金刚石附氢表面脱氢势垒的大小是金刚石薄膜生长动力学的重要理论参数，前人用不同方法对该势垒值的计算给出了很不一致的理论结果，本文应用多种分子轨道方法对金刚石附氢（１１１）面的脱氢势垒进行了系统研究，比较了各方法计算的过滤态结构，给出了修正的理论预言值，并论证了不同分子轨道方法计算结果的优劣，评价了前人不相一致的理论结果。     

金刚石膜合成条件下的鞘层与等离子体参数分布

本文报导了在用热阴极直流放电等离子体化学气相沉积（通常也称ＥＡＣＶＤ．即电子辅助化学气相沉积）方法合成金刚石的条件下的等离子体密度、电子温度、等离子体空间电位分布及基片附近等离子体鞘结构，并讨论其对成膜的影响．     

硼/氮原子共掺入金刚石的晶格损伤及其退火过程的计算机模拟

借助于Tersoff势函数和分子动力学模拟技术研究了室温下500eV的能量粒子硼(4个)和氮(8个)共掺入金刚石晶体中所引起的损伤区域内晶体微细观结构的变化特征以及后续加热退火晶体结构的演变特征.结果表明：随着掺入原子数目的增加，受影响的区域范围渐渐增大，12个粒子全部注入金刚石晶体后局部影响区域的半径达0.68nm，损伤区域中心的三配位原子数增加而四配位数原子数量减少.加热退火过程中损伤中心区域的原子发生扩散，部分原子的扩散距离达到4个晶格间距.加热退火使损伤区域中心原子间的平均键长趋于金刚石结构的键长.退火后薄膜中注入的杂质原子向表面扩散引起应力分布产生变化，杂质原子经过一系列的扩散过程能够到达空位的位置，减少薄膜中空位数量，减小晶格畸变程度，原子向表面扩散引起应力产生重新分布，薄膜中应力峰值的峰位向薄膜表面发生移动，局部应力集中程度降低.通过不同退火温度的比较发现低温下退火(800℃)更有利于空位的运动和晶格损伤的恢复从而提高晶格质量. 关键词： 金刚石共掺杂 分子动力学 退火     

金刚石延(111)面生长的第一性原理研究

利用密度泛函理论(DFT)对碳原子在镍(111)表面吸附结构进行了计算，得到了吸附能以及态密度 (density of state, DOS)分布，分析了吸附在镍(111)面的碳原子和金刚石(111)面的碳原子的分波态密度(PDOS)，结果表明吸附在镍表面的碳原子具有与金刚石表面碳原子相类似的电子结构特点，即两者都存在孤对的和成键的sp³杂化电子,进而发现吸附在镍表面的碳原子极易与金刚石表面相互作用形成稳定的类金刚石几何结构. 关键词： 密度泛函理论 化学吸附 电子结构 金刚石生长     

微波等离子体化学气相沉积合成掺氮金刚石薄膜的缺陷和结构特征及其生长行为

Diamond film was deposited in CH₄ and H₂ gas mixture with a small amount of N₂ by microwave plasma assisted chemical vapor deposition (MPCVD). Scanning electron microscopy, Raman spectroscopy and transmission electron microscopy were applied to characterize the film. The results showed that the growth of grains are different the central region and the edge. In the central region, diamond grains nucleated with a density as high as 4.8×10⁸ cm^-2 and were preferential in 〈001〉 orientation. The inner grains formed an area without stacking faults,which was surrounded by a rim with a high density of stacking faults. A growth model was suggested to interpret the morphological feature and the behavior of preferential growth. At the edge, the grains were identified to be 6H polytypes of diamond and a new twin relationship of grains was found. Besides, the effect of the N dopant on the growth behavior of the diamond film deposited by MPCVD was discussed in connection with the growth rate of the film. 关键词： 金刚石 结构表征 透射电子显微镜 多型金刚石     

乙炔气体流量对纳米TiC类金刚石复合膜的化学结构及力学性能影响

采用离子注入与反应磁控溅射相结合的方法在钛合金及硅片基体表面上制备了纳米TiC类金刚石(DLC)复合膜.通过纳米压痕技术检测了薄膜的纳米硬度，显微划痕试验评估了薄膜的结合力.通过X射线光电子能谱及X射线衍射表征了薄膜的化学结构.结果表明，通过改变C₂H₂气体流量，可以达到控制薄膜中钛原子含量的目的，合适的C₂H₂气体流量可以在DLC膜中形成较多的纳米TiC晶粒，形成DLC包覆TiC晶粒的复合结构，使DLC膜力学性能得到明显提高.另外，划痕试验表明掺钛、先注入后沉积工艺都使薄膜的结合力得到了较大提高. 关键词： 纳米TiC类金刚石复合膜 类金刚石膜 力学性能