离子束辅助沉积碳氮薄膜的结构与性能

β-C_3N_4是人们根据理论计算而设计的一种目前在自然界尚未发现的新材料.β-C_3N_4具有类似于β-Si_3N_4化合物的晶体结构,其中碳原子为SP~3杂化结构,而氮原子呈现SP~2键原子组态.根据理论模型计算分析,β-C_3N_4应该有比金刚石更大的弹性模量和更高的硬度.β-C_3N_4所具有的结构与性能特征已引起了人们广泛的兴趣,对它将来的开发应用进行预测表明,β-C_3N_4化合物薄膜可望形成优于金刚石的既硬又光滑的新型膜系材料,并且有可能在航空航天等高技术领域获得重要的应用.     

氮化碳薄膜的制备及C-N/CuInSe_2/Si异质结光伏特性

新材料氮化碳薄膜具有超强硬度和独特的物理、化学性质.近年来,引起国内、外学者的重视,1989年,Liu等从理论上预测人工合成具有β-C_3N_4结构的氮化碳材料的可能性,该材料有很大体变模量B,使其具有超强硬度等特性,极有可能在光电、磁、机械工业等领域获重要的应用,但合成工艺上一直没有取得突破,直到1993年,美国哈佛大学Niu等报道采用激光束蒸发石墨加氮离子束源工艺合成出氮化碳薄膜,该方法回避了等离子工艺过程的热动力学平衡及限制,显然只可作为人工合成预测的新材料的原理性方法而无法实用.我们从1988     

对甲酸蒸气具有质量传感特性的类金刚石薄膜

用含有胺基的正丁胺作为碳源,用射频辉光放电方法制备出碳膜。Ｒａｍａｎ谱分析表明,该种碳膜具有类金刚石结构。红外光谱分析表明薄膜中存在着ＳＰ＾２和ＳＰ＾３结构的碳氢键。     

纳米金刚石涂层上化学气相沉积金刚石薄膜的场电子发射

在爆炸法合成的纳米金刚石粉涂层上, 用微波等离子体化学气相沉积法制备了含有大量纳米晶的金刚石薄膜. 应用XRD, Raman和SEM对其结构进行了分析. 应用平面薄膜二极式结构研究了它的场电子发射特性, 结果表明: 这种含有纳米金刚石的薄膜具有更低的开启电压(1.8 V/mm)和更高的场发射电流密度(50 mA/cm²). 应用纳米金刚石晶粒的量子尺寸效应对这种实验结果给予了理论说明.     

金属有机化学

一般所说的有机化合物,指的是含有碳-氢、碳-碳或者还含有碳-氧、碳-氮、碳卤等键的化合物.金属有机化合物,指的是含有金属-碳键的化合物.这种金属-碳键可以是σ-键、π-键或夹心键. 金属有机化学是一门古老而又年青的学科.说它古老,可以追溯到1827年丹麦的蔡斯(Zeise)合成了     

氮碳薄膜沉积过程的光谱诊断分析

等离子体发射光谱(OES)常用于等离子体薄膜沉积过程中气相物种及化学反应过程的诊断,它有助于对薄膜生长机理、沉积条件、薄膜结构及物性之间关系的了解.到目前为止,仍未见到有关氮碳薄膜反应溅射沉积过程的光谱诊断工作的报道,虽然已对薄膜生长的前驱物,如CN自由基、氮原子等气相物种进行了推测,但仍然缺乏有关的实验结果.从已报道的文献看,氮碳薄膜在物性上存在差异,如纳米显微力学硬度有的高达60GaP,有的只有几个GaP,类似于类金刚石薄膜其物性与碳的sp~3/sp~2键比例密切相关,氮碳薄膜的物性同样也与其多种价键结构类型相关,只是其类型相对要复杂的多,并且可以肯定地说,受沉积参数的影响.因此,光谱诊断实验和薄膜物性测量相结合有助于了解沉积参数与氮碳薄膜中各种价     

人造金刚石晶体的生长机制

一、引言金刚石晶体具有某些优异的性能,是近代科学技术上引人注目的一种重要原材料,是固体物理学超高压高温下物质相变与新材料合成等研究工作中值得重视的一个对象。自然界中常见到的碳可分为金刚石晶型碳(如立方金刚石和六方金刚石)和非金刚石晶型碳(如无定形碳和石墨)等两类。人造金刚石就是通过改变压力、温度等条件,使非金刚石晶型     

氮笼N10的量子化学计算研究

自从1985年碳笼C_(60)被发现以来,人们不仅努力探索合成新的碳笼烯类型,而且也努力探索合成其它的元素笼,其中包括氮笼。人们认为,与碳笼烯结构相似,氮笼中每个N原子与相邻的3个N原子直接相连,有类似碳笼的结构。并且有一系列各种水平的ab inito计算,探索了N_4,N_6,N_8,N_(20)等多面体氮笼的稳定构型性质。本文基于这些工作,在ab inito HF水平上计算研究了N_(10)3种构型的稳定性及其结构性质,并且为了比较,也同时计算了N_4,N_6,N_8的构型和性质,以期寻求潜在的N_(10)稳定构型及其相关性质。     

氢气在氢-氧-乙炔火焰法合成金刚石薄膜中的作用

金刚石薄膜的研究进展很快,利用富乙炔的氧(O_2)-乙炔(C_2H_2)火焰在大气中沉积金刚石是一种简单的快速沉积金刚石的方法。 在用O_2-C_2H_2火焰沉积金刚石时,两种气体的体积比O_2/C_2H_2≤1,合成条件十分苛刻。发现所合成出的金刚石膜中还有石墨     

金刚石薄膜的紫外区电致发光

金刚石薄膜在光谱蓝区的电致发光已有过一些研究工作。然而迄今为止,金刚石薄膜在紫外光谱区的电致发光现象尚未见有报道。我们采用了非晶金刚石薄膜——本征金刚石薄膜——掺杂金刚石薄膜3层结构,制备了电致发光器件。观察到在近紫外光谱区380nm处有一发光主峰。 为了提高金刚石薄膜的成核密度,改善薄膜的均匀性,我们采用脉冲激光沉积技术首先在硅衬底上沉积一层非晶金刚石薄膜。非晶金刚石薄膜脉冲激光沉积的实验装置已在文献[4]中有过详细描述。采用波长355nm,重复频率5Hz的Q开关3次谐波YAG激光器,激光功率密度为3.5×10~8W/cm~2。沉积时间5min,获得的非晶金刚石薄膜厚度为0.15μm,电阻率为1.33×10~6Ω·cm。为了提高电致发光器件的击穿电压,再利用微波CVD系统在非晶金     

金刚石薄膜与Si衬底间界面状态的研究

近十多年来,气相法合成金刚石薄膜的研究已取得了很大的进展.金刚石薄膜的应用已处于商业化的初期阶段,但金刚石薄膜的生长机理还不清楚,薄膜的结构与合成条件间的相互关系研究还有待深入.尽管能在多种衬底上合成出金刚石薄膜,但薄膜与衬底间的结合强度在一些情况下还是非常弱的.因此,了解金刚石薄膜与衬底间的界面结构,分析早期在衬底上     

塔里木盆地不同成因原油吡咯氮化合物的地球化学意义

含氮有机化合物是原油及生油岩中的一种非烃组分。它们大部分以杂环芳烃化合物形式存在。化学性质上,这类化合物主要分成为含吡咯环结构的中性氮系列和含吡啶环结构的碱性氮系列,两者之比约为3:1～4:1。原油中的含氮化合物对环境和炼制工业有不良影响,因而在这些领域对它们的分离和检测较早被人们重视。近年来,随着油藏地球化学的兴起和发展,国外一些学者发现含氮化合物可作为原油二次运移的示踪性指标。国内这方面的研究正在起步。本文报道塔里木不同成因原油中吡咯氮系列化合物含量和烷基咔唑化合物分布的差异性,并探讨其地球化学意义。     

金刚石膜的生长特性及界面结构研究

众所周知,金刚石具有优异的电学、热学及机械特性,气相合成金刚石方法作为一种新的金刚石合成技术具有广阔的发展前景。目前用各种化学气相沉积(CVD)方法已合成出了具有不同用途的金刚石膜。随着气相合成金刚石薄膜制备与应用研究的发展,人们在气相合成金刚石薄膜的机理研究和物性研究方面作了许多工作,其中Williams等人对微波CVD     

天然金刚石中杂质氮原子对的电子顺磁共振(EPR)研究

氮是金刚石中的主要杂质。它在金刚石中的含量和存在形式历来受到普遍的重视。对于天然金刚石,氮的含量可达0.23％,它主要呈非顺磁性双原子氮的组合(N_2)和氮的小片状集合体(N_2),其次是顺磁性单个置换原子氮(简称‘孤氮’)和氮同空位的组合(N_3V,NVN等)。然而在人造金刚石中,从顺磁性孤氮(N)到非顺磁性双原子氮组合(N_2)之间,还存在着一种     

金刚石薄膜的阴极荧光特性研究

自从Setaka等人利用CVD方法在硅等非金刚石衬底上合成出具有清晰结晶晶面的金刚石晶体及多晶金刚石薄膜以来,金刚石的合成技术在近几年取得了迅速的发展。同时,气相生长金刚石的材料性质研究及应用研究也取得了较大的进展。     

碳氮微纳米线研究取得新进展

碳氮材料具有较低的密度、良好的化学惰性和生物兼容性[1],因此一直以来都是人们感兴趣的研究对象.理论预测表明β-C3N4等碳氮晶体可能具有与金刚石相媲美的     

缺陷型石墨相氮化碳光催化剂的制备与应用研究进展

半导体光催化剂是解决环境污染和能源危机的有效途径之一.石墨相氮化碳(g-C_3N_4)作为一种新兴的高效催化剂,具有较好的稳定性,在光催化技术中展现出巨大的工程应用潜力.然而,未经改性的g-C_3N_4可见光响应范围有限,并且光激发电荷载流子复合速率高,从而导致光催化活性较低.通过向g-C_3N_4中引入缺陷,可以扩展光响应区域,并作为电子空穴激发的活性中心,提高光催化性能.本文在实验和理论研究进展的基础上,系统地综述了缺陷g-C_3N_4的合成方法、缺陷位点对g-C_3N_4的影响以及其在水处理中的应用,如抗生素、有机农药的降解及降低重金属毒性等处理方面,还有在水分解、二氧化碳转化及光催化脱氮上的应用.最后,针对缺陷g-C_3N_4应用所面临的挑战,本文从机理探索和材料开发两方面提出了展望.     

人造金刚石单晶生长碳源问题的探讨

利用线膨胀系数和弹性常数计算了金刚石和石墨在高温高压下的晶格常数, 根据固体与分子经验电子理论(EET)计算了金刚石、石墨以及它们主要晶面的价电子结构. 以程氏理论(TFDC)提出的原子界面边界条件为判据, 分析了金刚石和石墨主要晶面之间电子密度的连续性, 发现其在一级近似条件下均不连续, 不满足金刚石晶体生长的边界条件. 分析得知, 在高温高压触媒法合成金刚石单晶生长过程中, 所需的碳源并非直接来自石墨, 从电子结构角度对金刚石单晶的生长机制进行了探讨.     

棒状石墨相氮化碳的制备及可见光催化性能

利用太阳能光解水制氢和降解有机污染物对解决能源和环境问题具有重要意义.本文通过"由上到下"水热法处理块状石墨相氮化碳(g-C_3N_4),得到棒状g-C_3N_4.采用X射线衍射分析(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、荧光光谱(PL)和比表面积测试(BET)等分析手段对棒状g-C_3N_4进行了表征.结果表明,棒状g-C_3N_4为长约2.4μm,宽约45 nm的棒状结构,该结构能增大g-C_3N_4的比表面积;同时观察到光生电子-空穴对的复合几率降低,并且由于缩聚程度的不同可能会影响能带结构.以可见光光催化降解亚甲蓝水溶液和光解水制氢的实验结果为依据评价了棒状g-C_3N_4的可见光催化活性,棒状g-C_3N_4的活性远优于块状g-C_3N_4.     

低压气相金刚石中杂质氢的红外光谱研究

在直流弧光放电等离子体化学气相法生长的薄膜金刚石上观察到 2 85 2 .4,2 92 4.3,2 96 3.0和 30 34 .9cm-1的红外吸收谱峰 ,前 3条波峰为sp3 结构的C—H振动吸收 ,30 34 .9cm-1为sp2 结构的C—H振动吸收 .研究了CH4浓度和H2 流量对C—H振动吸收的影响 .电子顺磁共振研究表明 ,在低压气相薄膜金刚石中存在相当浓度的缺陷