一、论石墨晶体在金刚石合成过程中的作用（论文文献综述）
李宗强[1]（2021）在《晶体各向异性对金刚石线锯切片加工的晶片面形偏差影响研究》文中进行了进一步梳理电镀金刚石线锯具有锯缝损耗小、磨粒把持牢固、锯切效率高等优点,广泛应用于晶体材料的切片加工。金刚石线锯技术是各种晶体切片加工的主流技术,但目前该技术的相关研究多集中在材料去除机理、晶片裂纹损伤等方面,而晶体多为各向异性材料,在金刚石线锯切片加工时晶体的各向异性可能会使线锯受横向作用力,导致线锯在晶片厚度方向上产生偏移而形成较大的晶片面形偏差。晶片面形偏差会增大后续精密加工成本并影响晶片的定向精度。本文以单晶硅和KDP晶体的金刚石线锯切片加工为例,通过分析晶体各向异性对锯切力的影响,实现了对两种晶体在特定晶面和工艺条件下的晶片面形偏差的预测。研究工作对提高金刚石线锯切片加工所得晶片的面形精度具有重要意义。本文的主要研究工作归纳如下:（1）考虑被加工晶体各向异性的影响,对金刚石线锯切片加工的锯切力进行了计算。将金刚石磨粒切削刃简化为圆锥形,磨粒的粒度按正态分布、位置按随机分布,建立了金刚石线锯三维形貌模型。利用坐标变换推导了被加工晶体在线锯截面周向的晶向表达式,进而得到了晶体的弹性模量、硬度、断裂韧性、脆塑转变临界切深等各向异性参数。以单晶硅（100）晶面当线锯进给角度为0°时的切片加工为例,对锯切力进行了编程计算,通过数据拟合获得了锯切力随工艺参数的变化关系式。进行了单晶硅（100）晶面的切片加工实验,通过张紧力和线锯挠度获得了锯切力的实验值。采用相同条件所得锯切力实验值与计算值的相对误差为 1.0%～6.3%。（2）分析了单晶硅不同晶面切片加工时的各向异性材料属性,研究了单晶硅切片加工的锯切力和锯切力引起的单晶硅片的面形偏差,得到了单晶硅的各向异性对切片加工晶片面形偏差的影响规律。利用坐标变换推导了线锯沿任意角度进给对单晶硅（100）、（110）、（111）、（112）和（120）晶面进行切片加工时,线锯截面上被锯切单晶硅的晶向表达式,分析了切片加工时单晶硅各向异性的材料属性。考虑单晶硅各向异性材料属性,计算得到了切片加工的锯切力。分析并计算了金刚石线锯在锯切力作用下的空间形态,得到了单晶硅各向异性对切片加工的晶片面形偏差影响规律。研究发现,单晶硅（100）或（110）晶面在切片加工时,晶体各向异性对晶片的面形偏差无影响。而（111）、（112）或（120）晶面在切片加工时,单晶硅各向异性会影响晶片的面形偏差,但可以选择一定的线锯进给角度将各向异性对面形偏差的影响降到最小。沿不同进给角度对单晶硅不同晶面进行了切片加工实验,实测了单晶硅片的面形偏差,晶片面形偏差计算结果与实测结果的最大相对误差为8.57%。（3）研究了 KDP晶体切片加工时的力-热耦合应力,得到了不开裂破坏的临界工艺参数。通过abaqus软件建立了切片加工中KDP晶体的有限元模型,利用单元生死法模拟了材料的去除过程。计算得到了 KDP晶体切片加工的锯切力,推导出了锯切力和晶体吸热功率在加工区域的分布。仿真分析了 KDP晶体锯切加工的应力场、温度场和力-热耦合应力场,得到了耦合应力随锯切工艺参数的变化规律。采用拉应力破坏准则,得到了 KDP晶体在切片加工中不开裂破坏的临界工艺参数。研究发现,热应力是KDP晶体切片加工开裂的主要原因,当vf0.7940vs0.1912的数值低于0.9910时KDP晶体不会开裂破坏。（4）分析了 KDP晶体（001）、二倍频和三倍频晶面在切片加工中的各向异性材料属性,分别计算了锯切力和晶片面形偏差,分析得到了 KDP晶体各项异性对晶片面形偏差的影响规律。利用坐标变换,推导了线锯沿任意角度进给对KDP晶体三个晶面切片加工时,线锯截面上被锯切KDP晶体的晶向表达式,分析了KDP晶体各向异性的材料属性。考虑KDP晶体的各向异性,计算了切片加工的锯切力。通过abaqus软件建立了 KDP晶片切片加工中线锯的受力模型,得到了线锯在切片加工时的空间形态和三维轨迹,实现了 KDP晶片的面形偏差计算,得到了晶体各向异性对晶片面形偏差的影响规律。研究发现,KDP晶体的（001）晶面切片加工时,晶体各向异性对晶片的面形偏差没有影响。二倍频或三倍频晶面在切片加工时,通过选择合理的线锯进给角度,可以减小晶体各向异性对晶片面形偏差的影响。
蔡立超[2]（2021）在《优质粗颗粒立方氮化硼单晶的合成工艺与机理研究》文中研究指明立方氮化硼（Cubic Boron Nitride,简称c-BN）单晶的硬度仅次于金刚石单晶,具有良好的热稳定和抗氧化性能,并在黑色金属、高温合金和冷硬铸铁等难加工材料方面表现出优异的加工性能。优质粗颗粒c-BN单晶的应用价值更高。但是由于合成工艺研究不透彻和合成机理不明确,≥50目的优质粗颗粒c-BN单晶的制备仍较为困难。在工业上合成c-BN单晶最常用的方法是高温高压触媒法,采用的原料为六方氮化硼（Hexagonal Boron Nitride,简称h-BN）。探索c-BN单晶/触媒层界面物相的高温高压反应机理对合成优质粗颗粒c-BN单晶具有重要的理论指导意义。本文在国产六面顶合成压机上系统进行了 c-BN单晶的高温高压合成实验研究,批量获得了≥50目的优质粗颗粒c-BN单晶,并基于Li3N+h-BN体系对优质粗颗粒c-BN单晶合成机理进行了物理表征和理论计算,为工业化生产奠定了坚实的应用基础。本文利用扫描电镜和原子力显微镜观察了 c-BN单晶/触媒层的组织形貌;利用X射线衍射分析了 c-BN单晶外围触媒层中的物相组成;利用高分辨透射电镜分析了触媒层的微区形貌及物相;使用俄歇电子能谱分析了触媒层中B、N原子的电子结构及其分布规律;利用第一性原理计算了 h-BN/c-BN的相变共存点和Li3BN2的相变点,并计算了各相的表面能。综合物理表征和理论计算结果,揭示了优质粗颗粒c-BN单晶的合成机理。基于前期的工艺实验和机理研究,对原材料的指标进行了进一步优化,有效控制了高温高压的触媒组织,采用新的优化合成工艺批量合成出了≥50目的优质粗颗粒c-BN单晶。通过不同触媒体系的对比实验结果表明,Li3N+h-BN体系合成出的c-BN单晶转化率最高,单晶颗粒的粒度最粗,晶体形状相对最好。因此,Li3N+h-BN体系最适于合成优质粗颗粒c-BN单晶。基于Ca3N2+h-BN体系合成出的c-BN单晶,产量和转化率较低,粒度较细,晶体表面存在结晶缺陷。采用Mg3N2+h-BN体系合成出的c-BN单晶,产量和转化率最低,粒度最细,晶体生长不完善。本文通过优化对比实验研究,确定选择Li3N+h-BN体系作为重点研究对象,针对优质粗颗粒c-BN单晶的合成工艺开展了进一步的优化实验研究。通过对Li3N+h-BN体系进行系统的综合实验,确定出优化的合成工艺为:粒度为140/200目的Li3N作为触媒（Li3N添加量为10wt%）,100/120目的c-BN微粉作为籽晶（籽晶添加量为4wt%）,余量为h-BN;按照缓慢升压、功率平稳分布以及15min加热时间的高温高压合成工艺曲线（其中合成功率为4890W,合成压力为95MPa）,合成出的30/50目c-BN单晶占比可达56.8%。c-BN单晶的晶体完整度高、晶面平整、结晶质量好。合成出的优质粗颗粒c-BN单晶的强韧性测试结果表明,其静压强度可达48N,冲击韧性可达49%,强韧性指标均超过国家标准。根据“淬火”后的c-BN单晶及其触媒层表征分析结果能够发现,针对优质的粗颗粒c-BN单晶而言,其裸露面主要是（110）晶面,有些单晶的表面会呈现出多种形态特征,包括杂质颗粒、片层结构、三角孔洞以及大台阶结构。c-BN单晶的生长主要有二维形核生长及螺型位错生长方式。在触媒层样品当中所具备的物相结构包括h-BN、Li3BN2以及c-BN等,此外还有小部分杂质,没有观察到Li3N。通过针对不同触媒层微区进行观察可知,触媒层中存在结晶度较好的h-BN结构、结晶度较差的立方相BN结构、无定型态的BN结构以及无定型态BN结构中的纳米级立方BN结构。对比触媒层各层的AES（俄歇电子能谱）图谱可知,触媒层各层当中的AES图谱都会有B、N原子之下的sp2与sp3杂化态谱峰。而触媒层里面的B、N原子对应sp3杂化态之峰强会呈现出由外至内依次加强的特征,至于B、N原子对应的sp2杂化态之峰强则是呈现出由外至内依次趋弱的特征。据此能够确定,触媒层自外至内,立方相BN结构的含量越来越多。采用基于利用第一性原理的计算方法对触媒层中的主要物相进行了热力学计算。相图结果显示,h-BN转化成c-BN之相变共存点对应位置的温度与压强都比会Li3BN2出现相变的位置低。Li3BN2在整个合成过程中会稳定存在。c-BN的（110）晶面具有最低的表面能,因而优质粗颗粒c-BN单晶的裸露面应以（110）面为主,这也与形貌观察的结果相吻合。Li3BN2的（100）晶面具有最高的表面能,能够成为体系中其它相的微小基元聚集的基底。结合物理表征和理论计算结果,可以为分析优质粗颗粒c-BN单晶的生长机理和Li3BN2在高温高压下促进h-BN向c-BN转变的理论模型提供重要的实验依据及理论支撑。熔融态Li3BN2的（BN2）3-和Li+会破坏h-BN层与层之间的范德华键,使h-BN分解为更小的BN团簇,这些BN团簇具有低聚合度。Li+通过得失一个电子的方式,使B、N原子间之间实现电子转移,使BN团簇转变为具有sp3杂化态的c-BN生长单元。在Li3BN2的作用下,h-BN不断转变成c-BN生长单元,并向籽晶表面不断堆积,促使晶体持续生长。Li3BN2的（100）面有利于c-BN生长基元的聚集,加快生长基元向籽晶表面堆积的速度。基于c-BN单晶的合成机理分析,粒度更细的h-BN与触媒的接触面积更大而且被分解为BN团簇的速度更快,更适合用于优质粗颗粒c-BN单晶合成。将原材料h-BN的粒度细化,粒度中位径D50由7～9μm调整为2～4μm,并按照进一步优化的合成工艺进行了 c-BN单晶的高温高压合成实验,批量得到了强度指标更好的粗颗粒c-BN单晶。c-BN单晶静压强度达到50N,冲击韧性达到51.5%。表征结果表明,c-BN单晶外围管状触媒组织与前期实验得到的管状触媒组织基本相同,实现了触媒组织的有效控制和得到了新的优化合成工艺,为优质粗颗粒c-BN单晶的工业化生产提供了重要的实验基础和理论依据。
房帅[3]（2021）在《Fe-Ni-C-S（O）体系高温高压合成金刚石大单晶的研究》文中研究说明金刚石是一种极其重要的地球矿物,不仅是由于其本身具有的重要价值,同时还由于它内部的包裹体会携带来自地幔深处的矿物学信息。天然金刚石及其内部的包裹体提供了不同地球深度地幔化学和矿物学以及深层结晶过程的关键信息,通过这些信息可以确定压力,温度和金刚石生长年龄等参数。同时,由于金刚石本身具有的特性,它可以将一些矿物的高压相保存下来,而这些高压相在常压下是不能稳定存在的,这对于研究人员探究不同地球深度中不同矿物的相具有重要的意义。尽管如此,在金刚石是如何形成的关键问题上仍未得到广泛认可的答案。研究天然金刚石及其矿物包裹体之间的关系,对于解释天然金刚石的结晶过程至关重要。由于地幔对流、碳循环、板块俯冲等一系列的地质活动,地球内部不同区域的元素比例是复杂多变的。天然金刚石生长环境中的每种元素、物质对于它的成核以及生长都具有特别的意义。由于无法采集到天然金刚石的生长环境中的物质成分,因此研究人员依据金刚石内部的包裹体建立了不同的生长模型。研究人员探究了不同合成体系中硫、氧元素对于金刚石特性以及金刚石生长条件的影响,包括Fe-Ni-C-S体系、C-H-O-N体系、Fe-Ni-C-O体系、FeS-C体系、MgCO3-SiO2-Al2O2-FeS体系等。但是,以FeS、Fe3O4为添加剂合成大尺寸金刚石单晶并没有得到充分的重视。FeS、Fe3O4是天然金刚石内部常见的硫化物、氧化物包裹体,而且它们在天然金刚石生长过程中的作用至今仍未得到有效的解释。以FeS、Fe3O4为添加剂在类似天然金刚石生长环境中合成金刚石大单晶,对于我们探究天然金刚石的成因具有极其重要的作用。同时,压力也是天然金刚石生长必备的条件之一,探究压力对于金刚石特性的影响,对于我们探究天然金刚石的成因也具有重要的研究价值。本文以国产六面顶液压机（SPD-6×1200）作为高压设备,提供合成金刚石所需的压力以及温度,使用温度梯度法,在Fe/Ni-C体系中以FeS、Fe3O4为添加剂成功合成出硫掺杂以及氧掺杂金刚石单晶。因为FeS、Fe3O4都是地球中存在的天然矿物,以它们为掺杂剂不会在合成体系中引入其它元素。通过光学显微镜（OM）观察金刚石的表面形貌,利用拉曼光谱（Raman）表征金刚石的晶体质量,使用傅里叶红外吸收光谱（FTIR）检测金刚石内部的氮含量,通过光电子能谱（XPS）研究杂质元素在金刚石中的成键形式以及含量,利用X光衍射仪（XRD）检测高温高压实验后的碳源、金属溶剂以及合成晶体的特性。主要研究内容及成果如下:1、在Fe/Ni-C体系中以FeS为掺杂物成功合成出含硫金刚石单晶。晶体的扫描电镜显示,晶体的{100}面要比{111}粗糙,这种现象和晶体不同晶面的悬键数量有关。利用mapping对晶体表面的残留物进行检测,检测结果显示这是硫铁、硫镍化合物。FeS会在合成体系中分解,分解产物是Fe和S2。晶体的XPS光谱表明,硫成功地以C-S-O和C-S-SO2-C两种成键方式掺入到金刚石晶格中,而且峰强较强。红外光谱显示随着掺杂比例的提高晶体中的N含量逐渐增多。拉曼光谱分析表明,硫掺杂Ⅰb型金刚石单晶即使掺杂浓度较高时依旧具有高质量的sp3结构,而且随着掺杂比例的提高晶体的半峰宽逐渐变宽。2、在Fe/Ni-C体系中以Fe3O4为掺杂物成功合成出含氧金刚石单晶。OM显示,随着掺杂比例的提高晶体生长速度减慢而且会出现裂晶现象。XPS光谱表明,高浓度掺杂条件下氧成功地以C=O、C-O成键方式进入到金刚石晶格中。红外光谱显示随着掺杂比例的提高晶体中的氮含量逐渐增高,同等掺杂条件下提高压力会降低晶体中的氮含量。拉曼光谱分析表明,Fe3O4掺杂Ⅰb型金刚石单晶具有高质量的sp3结构,而且随着掺杂比例的提高晶体的半峰宽逐渐变宽,在高掺杂比例下拉曼峰位出现红移现象。拉曼光谱显示同等掺杂浓度条件下提高压力有利于提高晶体的结晶度。当Fe3O4添加在触媒中时,对含有包裹体的金刚石进行XRD检测发现其被还原成FeO。3、在Fe/Ni-C体系中以FeS为掺杂物研究金刚石裂晶的原因。利用OM、SEM、XPS、FTIR、Raman对晶体进行表征。晶体的OM显示,随着掺杂比例的提高晶体会出现裂晶,提高压力有利于缓解裂晶现象。晶体的XPS光谱表明,高浓度掺杂条件下硫成功地以C-SO2-C6H5、C-S-SO2-C和C-S三种成键方式进入到金刚石晶格中。红外光谱显示随着掺杂比例的提高晶体中的N含量呈现降低趋势。拉曼光谱分析表明,多硫掺杂Ⅰ b型金刚石单晶具有高质量的sp3结构,而且随着掺杂比例的提高晶体的半峰宽逐渐变宽,拉曼峰位出现红移现象。拉曼光谱显示同等掺杂浓度条件下提高压力有利于提高晶体的结晶度。4、在Fe/Ni-C-N体系以及在Fe/Ni-C体系中,改变合成压力来探究其对金刚石内部氮含量以及氮的存在形式的影响。F TIR光谱以及XPS光谱结果表明在氮掺杂体系中提高压力会导致金刚石内部氮含量的降低。压力的提高会导致氮掺杂金刚石中A心氮的占比升高,这对于探究天然Ⅰ a金刚石的形成具有重要的作用。Raman光谱以及XRD光谱分析表明,Ⅰb型金刚石单晶具有高质量的sp3结构。在掺氮体系中提高压力,合成晶体的拉曼峰位会向右偏移,同时晶体的拉曼FWHM会减小。
房媛媛[4]（2021）在《Ruddlesden-Popper型二维单层钙钛矿晶体的压力诱导发光增强研究》文中研究说明有机无机杂化钙钛矿材料作为一种新型光电材料,因其优异的光电性能,在光伏、发光二极管、探测器和激光等领域具有广阔的应用前景。通过降低钙钛矿材料中无机组分的维度,不仅能够有效提高材料的稳定性,还可以丰富晶体结构与电子结构的可调谐性。特别是二维钙钛矿材料,有着优越的稳定性和优良的光物理特性,近年来成为钙钛矿材料领域的研究热点。Ruddlesden-Popper型二维单层钙钛矿晶体材料是二维钙钛矿体系中最典型的一类,单层无机骨架被双层带有疏水取代基的大尺寸有机阳离子分隔,结构上具有较强的量子限域特性、较高的稳定性和较大的可调控性,使其受到了科研人员的广泛关注。然而,这类材料中的间隔阳离子会在二维钙钛矿中形成绝缘层,阻碍载流子的传输,导致荧光量子产率低并制约了二维钙钛矿光电器件的效率提升。因此深入研究晶体结构与发光行为之间的内在联系并有效调控其发光性能已经成为Ruddlesden-Popper型二维单层钙钛矿材料研究领域亟待解决的关键科学问题。作为一个独立的热力学参量,压力为物质调控提供了一个全新的维度,可以在不改变化学组分的前提下对材料的晶体结构、电子结构以及物理性质进行有效的调节,在发现新现象、阐释新机理、制备新材料等方面都发挥着至关重要的作用。本文选取了三个代表性Ruddlesden-Popper型二维单层钙钛矿材料作为研究对象,包括常压下本征发光的（ETA）2Pb I4、自陷态发光的（2mpt H2）Pb Cl4以及不发光的环境友好型双钙钛矿（BA）4Ag Bi Br8,利用多种原位高压测试手段以及第一性原理计算等方法,从不同发光机制入手研究高压下的发光行为,尝试调控Ruddlesden-Popper型二维单层钙钛矿材料的发光性质,加深对这类材料“结构-性质”相互关系理解的广度和深度。本文的研究结果将会进一步拓展这类材料的研究领域和应用范畴,为获得具有高效荧光性能的Ruddlesden-Popper型二维钙钛矿材料提供新思路,对推动二维钙钛矿材料作为新型杂化功能材料在太阳能电池、发光二极管、压力传感器等方面的应用提供科学参考。（1）首先采用实验与计算相结合的方法对常压下本征自由激子发光的（ETA）2Pb I4（ETA+=[（HO）（CH2）2NH3]+）进行了系统的高压研究。在小于1.5 GPa的低压力范围内,荧光光谱表现出了明显的强度增加并伴随着峰位对称性的提高,这是由二维钙钛矿独特的量子阱结构所导致的。常压条件下,大体积的有机阳离子会让无机晶格严重扭曲,强烈的激子-声子耦合会形成过多的束缚激子,束缚激子的辐射复合与无辐射跃迁会导致自由激子荧光的减弱并且有低能量区带尾的出现。在低压力区,晶格在机阳离子保护下规则收缩,使声子硬化,从而降低了激子-声子相互作用,抑制了激子缺陷的产生,大幅减小非辐射复合途径,从而提升其低压力区自由激子态的发光效率,实现了压力诱导的自由激子荧光增强。与此同时,压力作用下无机八面体[Pb I6]4-结构单元的明显变形（Pb-I键长的显着减小和Pb-I1-Pb键角的缓慢收缩）提高了金属卤素原子轨道的耦合,从而导致了在10.0 GPa压力范围内带隙的窄化和明显的压制变色特性。该研究结果表明（ETA）2Pb I4晶体具有良好的压力响应性质,在压力光纤传感器和光伏等领域具有潜在应用价值。（2）进一步对常压下非本征自陷态发光的（2mept H2）Pb Cl4(2mept H22+=[CH3（CH2）4CH（NH3）2]2+)晶体进行了系统的高压实验。常压下只有微弱荧光的样品在2.1 GPa的压力作用下出现了大幅度的荧光增强,并在更高压力作用下荧光强度持续增强直到9.9 GPa。（2mept H2）Pb Cl4材料具有天然量子阱的层状结构,为形成局域化的自陷态激子提供了基础。由于晶格的扭曲程度相对较小,且具有较低的电子-声子耦合能,因此该样品常压下的自陷态荧光微弱。当压力达到2.1GPa时,样品体积沿着有机层方向出现了明显塌缩,晶体结构内的扭曲程度加剧,引起了自陷态发光效率的提升和荧光强度的大幅增加。通过理论计算模拟,对其微观结构、自陷态激子的辐射和非辐射复合等行为进行了分析。计算结果表明2.1GPa-9.9 GPa范围内的压力对非辐射损失产生了抑制作用并促进了辐射复合,使得样品的荧光强度提高了190倍以上。因此,高压下通过调节自陷态激子的结合能和量子阱结构产生高度局域化的激子,减少缺陷和声子的散射,可以有效地促进自陷态激子发光。同时,通过压力对样品荧光颜色的的调控,使其始终发射“暖”白光。该工作不仅发现了压力可以有效调控二维金属卤化物中的自陷态激子行为,提升其发光性能并调控白光色温,而且对自陷态激子的压力诱导发光增强提供了量化分析并阐述了微观机制。（3）最后对常压下不发光的环境友好型（BA）4Ag Bi Br8（BA=[CH3（CH2）3NH3]+）样品进行了实验与计算相结合的系统高压研究。常压下不发光的样品在2.5 GPa时突然出现了明显荧光峰,将压力诱导发光（pressure-induced emission,PIE）的概念扩展到了二维双钙钛矿体系。具有大斯托克斯位移的宽频带发射证明该荧光来源于自陷态激子的辐射复合发光。原位高压同步辐射X射线衍射以及原位高压红外吸收光谱证实了在2.5 GPa时（BA）4Ag Bi Br8晶体经历了单斜相中C2/m向P21/c的结构相变。相变过程中,相邻[Ag Br6]5-和[Bi Br6]3-无机八面体之间的旋转扭曲使高压结构具有更高的去自陷活化能以及较强的自陷态激子结合能,这导致了荧光峰的出现。随着压力的进一步提升,无机八面体的结构严重扭曲提高了自陷态激子活化能,减小了晶格弛豫能,导致了荧光峰强度的增加和峰位的蓝移。第一性原理计算的带隙与电子结构证明了在加压的过程中,Ⅰ相中带隙的缓慢减小主要是由于相邻无机八面体之间的Ag-Br1-Bi键角的扭曲造成的,而MBr6八面体的收缩导致的Bi-Br1和Ag-Br1键长的显着减小是Ⅱ相中带隙快速减小的主要原因。该研究结果不仅证明了高压下晶体结构变化与光学性能调控之间的密切关系,更为环境友好型二维双钙钛矿材料的光学性能改善提供了重要的参考。
刘豪[5]（2021）在《高压下典型In基半导体纳米晶的组装行为和光学性质研究》文中研究说明高压作为重要的非常规极端条件,是新型材料研发的重要手段,它能有效地改变材料的晶体结构,进而影响其内部电子轨道和分布,实现材料结构和性质的调控。压致组装和压致变色材料是典型压力驱动的新型智能材料:（I）通过压力调控粒子间距离,从而调节制备新型超晶格结构的纳米材料;（II）通过压力精确调节原子间距离、晶格间距以及晶胞体积,进而调整半导体纳米材料价带和导带能级,实现发光调制。由于具有优异的压力敏感性,有机物或含有有机成分的化合物是目前压致变色材料研究的主要对象。但是,这类材料对周围环境条件下的温度、水、氧等也很敏感,导致在环境条件下表现出不稳定性。无机半导体纳米材料具有独特的光学特性,如高的荧光量子产率、良好的光化学稳定性、精确可调谐的荧光发射和吸收光谱,引起了人们广泛的研究兴趣。尤其是I-III-VI族Cu In S2量子点和III-V族In P量子点是无Pb、Cd环境友好型半导体纳米材料,其可调谐发射覆盖可见光到近红外区域,并且颜色纯度高。因此,探索这两类材料光学和结构对压力的响应,揭示高压下宏观性质的变化与微观结构之间的内在关系,以期改善材料光学性能,实现发射和吸收光谱的大范围、连续和精确调制提供科学依据,从而为获得高效、稳定的功能性纳米材料提供新思路。具体研究内容如下:（1）我们系统地研究了高压下四方黄铜矿结构Cu In S2纳米粒子组装形貌、光学性质和晶体结构的变化,探索了光学性质和结构之间的联系。在压力驱动下,零维Cu In S2纳米粒子依次组装成一维纳米棒、纳米线和二维纳米片。高分辨透射电镜测试表明,高压下四方黄铜矿结构Cu In S2优先沿<112>方向组装形成纳米棒和纳米线。在16.0 GPa,四方黄铜矿转变为立方岩盐矿结构,（110）高能面横向暴露,从而促进了Cu In S2纳米线横向烧结形成纳米片。原子力显微镜测量表明二维Cu In S2纳米片厚度与初始纳米粒子粒径相当。生成的二维Cu In S2纳米片的光学带隙与初始纳米粒子相比缩小了0.21 e V,更接近于太阳能电池最佳吸收范围。荧光测试显示卸压以后的纳米线与初始纳米粒子基本保持相同的荧光强度,进一步组装成纳米片荧光消失。我们认为,高压诱导纳米粒子组装成一维纳米棒和纳米线过程中引起的晶格畸变等将随着压力的释放而消失,荧光可逆;更高压力下纳米粒子组装形成纳米片,这种减弱的量子限域效应使得激子离域,荧光减弱甚至消失,并且带隙值减小。（2）通过原位高压荧光照片和光谱测试,我们发现2.5 GPa压力以下无机核/壳结构In P/Zn S纳米晶表现出明显的荧光变色现象（橙色→黄色→绿色）,这一过程中荧光强度略有增强。完全卸压后,荧光峰位和强度均可恢复,这一现象可重复循环。在2.5 GPa以上,荧光强度开始减弱,进一步压缩到11.3 GPa荧光淬灭,这个过程中压力诱导In P/Zn S纳米晶产生了约400 me V的超宽能量调谐。通过时间分辨荧光光谱研究,我们发现,2.5 GPa以下辐射型跃迁和非辐射型跃迁成分的寿命都在减小,但是辐射型跃迁成分权重增加,这意味着缺陷态的减少;2.5 GPa以上,In P/Zn S纳米晶的辐射型跃迁成分权重大幅度减小,表明压力限制了辐射型激子复合速率。第一性原理计算表明,在低压条件下,In P/Zn S纳米晶的晶格失配率呈下降趋势。因此,压力优化了核/壳应变,减少了界面缺陷态,从而导致In P/Zn S纳米晶的稳定荧光发射。另外,原位高压同步辐射X射线衍射光谱表明,In P/Zn S纳米晶的晶胞体积和晶格间距在低压力下快速收缩,这引起了In P/Zn S纳米晶荧光的快速蓝移。（3）与Zn S和In P之间7.7%的晶格失配率相比,Zn Se和In P之间晶格失配率更小（3.2%）,这使得In P/Zn Se具有更优异的光学性质（如窄的发射光谱、高的发光纯度）;另一方面,低的晶格失配也促进Zn Se外延生长到In P核上,确保精确调节核壳结构纳米粒子尺寸。厚壳的包覆能够抑制激子的俄歇复合和闪烁行为。结合原位高压测量及表征技术,我们探索了压力下In P/Zn Se纳米晶体的光学性能和组装行为。在5.6 GPa以内,In P/Zn Se纳米晶体的荧光峰位从初始的619 nm（红色）逐渐蓝移至546 nm（绿色）,卸压完全可逆,在可见光区域表现出优异的压致变色特性。压力升到14.2 GPa时,我们观察到了带隙调节可达460 me V的超宽范围,卸压后,荧光强度略有降低,带隙值不变。更高压力（21.0 GPa）处理后的样品,其荧光完全消失,带隙值减小。原位高压同步辐射小角X射线散射和透射电子显微镜测试显示,核壳In P/Zn Se纳米粒子在较高的压力下组装形成了纳米片。低压力下纳米粒子保持单分散性,其光学性质在压力释放后完全恢复。继续升高压力使得晶格严重畸变,改变了原有晶体场以及原子之间波函数重叠,增加了缺陷态,使得光生载流子被捕获,荧光减弱甚至淬灭并且不可逆。压力的作用也使得纳米粒子间互相接触并且发生组装,最终在约21.0GPa时烧结形成纳米片,卸压后纳米片形貌被“截获”,带隙值由1.99 e V减少到1.67 e V。
徐子龙[6]（2021）在《极端条件下含能材料的物性研究 ——LLM-105、H_2及C-S-H富氢体系》文中研究说明在高压科学研究中,我们可以通过施加高压和高温（或低温）改变分子间间距和内能,探索凝聚态物质的有关物理化学性质,进而揭示物质的一般性规律。含能材料对于国防军事等领域意义非凡,了解含能材料在高温高压等极端条件下的结构相变、电子跃迁、分解机理等,可以有效保障其合成、运输、贮存、应用等过程中的安全性和有效性,还可以为新型含能材料的设计提供指导性意见。随着高压技术的发展,一些原本只存在于理论中的含能材料,例如金属氢、金属氮等,在高温高压等条件辅助下也有了合成的可能。借助高压实验技术手段,不仅拓展了科学研究的手段,也为新物质的合成开辟了新途径和新思想。本文主要研究了新型含能材料LLM-105（1-氧-2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪）的晶体结构、电子结构在高压、高温、低温等极端条件下的演化规律和热分解机理,同时还探索了金属氢和富氢化合物的合成,探究了氢气及C-S-H富氢化合物在高压下的结构相变规律。本文包含六章内容,具体如下:第一章,先介绍了高压科学研究领域常用的重要实验技术、分析方法以及与本文研究方向有关的研究概况,继而对本文的研究目的和研究意义进行了说明。第二章,研究了 LLM-105在不同压力和不同温度下的结构相变,分析了晶体中氢键网络的变化情况,探讨了晶体形貌对LLM-105晶体相变过程的影响。高压XRD和高压拉曼光谱测试结果显示在单纯压力加载时LLM-105在26.5 GPa附近发生结构相变。变温XRD、拉曼光谱和红外光谱测试的结果显示,从5K到513 K温度区间内,LLM-105晶体没有发生结构相变。通过红外光谱和理论计算分析得到,氢键网络在加压和降温过程都会得到加强。高压拉曼光谱显示,LLM-105 晶体尺寸在几微米到几十微米的范围内,晶体尺寸越小相变压力越高,晶体越不容易发生结构相变。第三章,研究了 LLM-105在高压和低温下的光吸收和荧光发射行为。常温下,高压荧光光谱显示LLM-105在压力作用下荧光显着增强,到9.2 GPa达到极值,继续加压荧光减弱,到26.4GPa荧光消失。而在低温下,压力为10.2 GPa时荧光最强。高压吸收光谱显示,带隙随着压力升高线性减小,在10.5 GPa位移速率均减小,第一性原理计算显示在10.5 GPa发生分子构型畸变并引起电子结构改变。在26.5 GPa发生结构相变时,LLM-105带隙显着减小约0.08 eV。第四章,研究了高温高压下LLM-105的分解过程和在水中的溶解重结晶过程,得到一透明晶体产物。高温高压实验显示LLM-105的分解温度随着压力升高而升高。常压下的热分解过程可能是从硝基与环的脱离开始。在1 GPa以内的高温高压下,LLM-105会溶解在水中,降温之后会析出新的针状晶体。第五章,研究了氢气和C-S-H富氢体系在高压下的结构相变行为。氢气的高压拉曼光谱显示在109GPa附近出现新的晶格振动模式,推测氢气发生了结构相变。C-S-H的合成过程中,成功得到尺寸超过百微米的CH4、H2S和H2的混合晶体,并结合拉曼光谱研究了该晶体的结构相变。结果显示,其在34.7 GPa后S-H键对应的拉曼模式消失,显示S-H共价键断裂。在16.4、20.1、30.4、34.7 GPa处均有明显的结构相变行为。第六章,对本文研究结果进行归纳总结。
孙晓宇[7]（2021）在《极端条件下含能材料TATB和CL-20及其共晶的结构演化研究》文中进行了进一步梳理温度和压力是调控材料结构和性质的两个重要参量,也是含能材料在起爆和点火前需要经历的必要极端条件。炸药爆炸是一个超快且带有损伤的过程,而一种可供选择的从原子分子尺度理解起爆反应过程的方法就是静态施加在冲击波产生过程中经历的高温和高压,研究其对尚未反应的含能材料的影响,这样可以在更长时间尺度上进行实验观察,使得测量高温高压下含能材料的各种物理化学性质成为可能。本文主要以传统含能材料中钝感炸药的代表TATB晶体和高能炸药的代表CL-20晶体以及新型含能材料中的CL-20/DNB共晶和CL-20/CO2主客体炸药为研究对象,对其在高温、高压极端条件下的结构演化、晶型转变规律、稳定性、化学分解反应、温压相图以及光吸收现象等进行了系统的研究。本文共分为六章,内容如下:第一章,介绍了高压科学技术的发展、金刚石对顶砧实验技术、高压研究的技术手段和应用领域以及高压下含能材料的研究现状。第二章,系统研究了高压对含能材料TATB构象变化和电子结构的影响。利用拉曼、吸收、同步辐射X射线衍射等多种实验手段与第一性原理计算相结合,阐述了 TATB样品压致变色的机制。研究发现在5 GPa压力附近,TATB存在一个构象转变,其中涉及硝基和氨基基团相对苯环平面的旋转,并且伴随着样品颜色从黄色到红色的转变以及吸收边红移的过程。同时,获得了压力至16.5 GPa范围内的三阶Birch-Murnaghan状态方程。另外,我们对TATB的低温稳定性和高温热分解行为进行了探讨。我们同时加入温度和压力两个参量,对其高压下的热分解进行了研究,结果表明压力可以阻碍TATB的分解反应进程,对其分解温度产生很大影响。第三章,系统研究了高温、高压极端条件下高能炸药CL-20不同晶型之间的转换规律、结构演化以及温压相图。研究发现在145～165℃温度范围会发生ε-γ的相转变,同时伴随着6～7%的体积突变;而γ相则是高温下最稳定的相,在温度加载过程中维持结构稳定直至分解。另外,我们对ε-CL-20和γ-CL-20晶体在60 GPa压力范围内的准静水压条件下的结构演化和相变路径进行了系统研究,研究结果表明以ε相为初始相,会经历以下的相变过程:ε→γ’（0.9～4.4 GPa）、γ’→η（6.9～10.6GPa）、η→φ（28 GPa）和φ→ι（50.5 GPa）;而以γ相为初始相,只在1.3 GPa压力附近,观察到γ-ζ的相转变过程,继续加压直到47.4 GPa,ζ相都维持其结构稳定性。同时,我们对实验中新发现的γ’相与γ相高压下的不同的相变路径进行了比较,最后总结出不同晶型CL-20的温压相图。第四章,研究了新型含能材料CL-20/DNB共晶在高温条件下的相变和热分解过程以及在高压条件下结构稳定性和光吸收现象。研究结果表明CL-20/DNB共晶样品在120～130℃温度范围出现吸热现象,对应的是DNB单质的熔化过程,同时观察到CL-20单质β→γ的相转变过程。而在压力加载下,同步辐射X射线衍射结果表明共晶样品在14GPa附近存在明显的结构相变,从而导致了样品颜色的改变和吸收边的显着红移。第五章,采用高压物理方法将小分子气体CO2嵌入高能笼型炸药CL-20晶格内,制备出一种新型的主客体结构的α-CL-20/CO2炸药,并对其结构和形貌进行表征。深入研究了主客体炸药的结构演化规律及高压稳定性,发现其高压下的稳定性远胜于无小分子嵌入的CL-20晶体。第六章,对全文研究内容进行了总结。
刘畅[8]（2020）在《金刚石在复杂应变下的应力响应及物理性质》文中研究指明金刚石,亦称钻石,是历史最悠久、声誉最着名、影响最广泛的材料之一。其无与伦比的强度和硬度使得金刚石成为最早的超级材料,在熟知的超硬材料中居于首位。其卓越的光学性质,更为金刚石增添了耀眼的光彩。自古以来,金刚石就是顶级装饰品和切割工具的首选材料。及至近代,金刚石更是在科学研究和技术研发中备受青睐。一方面,金刚石或金刚石基复合材料被更系统地结合到切割、研磨、钻探工具中,广泛应用于工业生产、工程操作和精密加工;另一方面,金刚石的优异力学和光学特性造就了对顶砧的设计和应用,把高压科学和技术推到了现代科学的前沿,使得众多新奇材料在极高压下的合成和表征成为可能,成为现代材料科学领域不可或缺的研究手段。高压对顶砧在高温条件下结合激光技术也给人类探索宇宙深处天体中物质的奥秘提供了强有力的工具和手段。现代科学前沿进一步拓展了金刚石的研究和应用范围,例如氮掺杂金刚石用于量子计算机储存单元,金刚石薄膜作为微纳电子器件散热衬底,等等。近年来,对金刚石材料行为的进一步探索继续吸引着科学界的广泛关注,尤其是纳米结构金刚石的独特性质,以及金刚石在复杂极端条件下的奇异行为。这些前沿研究和发展要求我们对金刚石在广泛的加载条件下的结构、力学、电子等性质有更全面的认识,并对相关基本物理机理有更深入的理解。金刚石的基本物理性质和行为是由其超强的三维碳共价键网络所决定的,其最大特点为超高硬度和高脆性。前者是金刚石最着名的优异特性之一,而后者则是其似乎不可避免的内禀材料弱点。金刚石的发现与生产有着与人类几乎同样漫长的历史。千百年来,人们一直是靠采矿获取由地球内部高温高压环境中产生,而又由地幔地壳涌动带至近地表环境的天然金刚石。但自上世纪五十年代以来,人工合成金刚石获得成功,并由小批量实验室合成逐渐走向了大批量工业生产和应用。但获取高质量、近完美、几无杂质,因而能够展示内禀物性并极具抗应变能力的金刚石,同时展开全面系统的研究并导向尖端应用,如金刚石基微纳电力耦合器件、极高压对顶砧等,仍是当今材料科学领域的前沿课题。近年研究表明,在极端复杂应变条件下,金刚石有时展现非同寻常的结构和应力响应。譬如,最近报道的固态金属氢的合成就依赖于最高质量金刚石对顶砧所产生的极限静态压力。虽然固态氢的结果尚有争议,但金刚石对顶砧产生实验所需极高压的作用及其在巨大复杂应力下的行为,再次引起科学界极大的关注;又如近期报道的二级对顶砧新技术,对金刚石在复杂应力应变环境中的性质与行为,提出了进一步的问题。这些都对金刚石内禀性质和微观机理的深入理解提出了全新的挑战。针对金刚石研究领域的最新进展及其所提出关键问题,并结合对历史上积累下来的关于金刚石的材料物理基础性质的思考,我们采用最新发展的理论计算方法对金刚石进行了进一步系统深入的探索,得到了一系列出乎意料的结果:一.我们发现在一大类以前没有深入检验的受限剪切形变条件下,金刚石一改人们熟知的超硬超脆的应力响应模式,发生不考虑温度效应时一般只在某些金属材料中才能观察到的晶体结构蠕变行为以及相伴而生的电子传导行为。金刚石是众所周知的超硬、超脆、超宽宽禁带半导体材料。在通常的负载条件（如拉伸或者纯剪切）下,随着应变的增加表现为陡峭的应力响应以及突发的晶面解理。然而,在引入压缩限制后,金刚石由于碳键的过度伸长而解离的模式被抑制,取而代之的是晶体结构通过键角的变化释放应变带来的能量增长。巨大的键角变化产生了局部的化学键重组,进而开启了全新的类蠕变剪切流形变模式。该反常的结构流动过程创造了相应的电荷流动通道,在很大的应变范围内产生了金属性的金刚石。这种在金刚石或类似强共价键材料中的异常应力响应导致了金刚石中出现了令人惊异的材料和物理现象,包括全新的结构形变机制和超出常识的电子空穴传导行为。这些优异的结构、力学与电学性质揭示了奇特的高度柔韧的金刚石晶格中电子导电现象,拓展了对金刚石这一具有漫长历史、广泛应用,并被广泛研究的着名超硬绝缘材料的了解,并为解释以前实验中观察到的令人费解的结构与力学现象提供了新思路,为预言新材料行为与相关物理机制提供了理论基础。二.本文中报道的另一大重大发现是:原本绝缘的金刚石在受限压缩剪切形变下可以发生内禀的超导电性。以前工作曾报导掺硼金刚石的超导现象。其原理为硼原子替换引入的空穴与金刚石晶格振动耦合,导致声子机制驱动的超导现象。这是一种由外部引入载流子而产生的无损耗传导机制。在本工作中,我们发现了受限压缩剪切应变下的金刚石晶体内部发生了一种全新的化学键形变机理,导致原晶体中巨大绝缘电子能隙的逐渐关闭,从而实现了金刚石的内禀金属化,即无需外来载流子掺杂的电荷传导。这些载流子进而通过与金刚石本身晶格振动的耦合,诱导金刚石产生了内禀的超导现象。这一结果对高压材料物理研究具有重大影响。尤其是考虑到金刚石对顶砧用于高压传导或超导实验时,作输运性质测量的四极探测装置的导线是直接压在对顶砧两头相对的砧尖上的,而砧尖恰是最有可能因受限压缩剪切应变导致金刚石金属化的部位。在此情况下金刚石的金属化对实验测量会有巨大的影响。因此,本工作的结果不但揭示受限压缩剪切应变条件下金刚石内禀超导这一在基础物理创新研究领域的新现象和新机理,并且对相关高压输运实验的设计与分析具有重要的指导作用。三.以金刚石为范例,通过第一性原理计算大范围拉伸或剪切应变下的应力响应,得到前所未有的材料中的极端应力场的分布。结果揭示了有趣的拉伸或剪切应力分布模式以及意料之外的具有高度方向性的极端应力。本方法可以广泛用于表征晶体材料在整个应变范围内弹性与塑性区域的结构与力学性质。我们由第一性原理应力-应变计算全面研究了金刚石晶体在许多不同形变路径下的应力应变关系,以此建立了金刚石的极端应力场。这些结果揭示了沿多样的拉伸方向及剪切平面大形变下应力响应的模式与规律,从而提供对应力峰值分布及相应的成键态变化更全面的理解。尤其是我们发现:众多剪切平面内存在多个具有几乎相等的峰值应力的易滑方向,与已知并经常被引用的（111）<11-2>易滑方向的峰值应力相似;进而,我们发现高度各向异性的剪切应力,其峰值远超以前所知的最高剪切应力记录。这些新引入的极端力学行为特征建立了一个研究大形变下可持续的结构形变与阈值强度的定量基础。这一较前更为全面判断的方法引入了一个可用于广泛表征晶体材料在整个形变区间内的基本结构与力学性质的普适规则,并提供了用于诠释材料行为及指导合理的性能优化的关键信息。
苗辛原[9]（2020）在《硼氮共掺杂金刚石的高温高压合成与杂质行为研究》文中进行了进一步梳理金刚石是一种用途广泛的极限功能材料,具备最大硬度,最高热导率和最宽透光波段等优异的物理性质,在工业、勘探、国防和医疗卫生等领域有着颇高的应用价值。由于金刚石中的硼杂质是一种浅能级受主,激活能为0.37e V,所以硼掺杂金刚石是一种良好的p型半导体材料。然而,截至目前,人们依然无法合成出有效的n型半导体金刚石材料,这是金刚石在半导体应用领域最主要的限制之一。几十年来,经过大量的实验验证,如N、P、S等杂质都为深能级施主,单独元素掺杂几乎无法获得有效的n型半导体金刚石。所以,制作有效的n型半导体金刚石材料被寄希望于共掺杂的手段。目前,B-H、B-O、B-S和B-N等复合杂质被认为有可能提供一种浅能级施主。本文主要对硼氮共掺杂金刚石的高温高压合成及其内部杂质的行为展开研究,通过高温高压温度梯度法,利用FeNi触媒合成了高硼浓度的硼掺杂和硼氮共掺杂大尺寸金刚石单晶,对比了晶体硼和无定型硼作为硼源的掺杂效果,考察了氮杂质的引入对高浓度硼掺杂金刚石内部杂质与电学性质的影响;利用NiMnCo触媒合成了富氮的硼掺杂金刚石单晶,考察了富氮情况下,硼杂质的引入对于金刚石内部杂质和光学、电学性质的影响;并对富氮硼掺杂金刚石进行了高温高压退火实验,通过吸收光谱和发光光谱观察并分析退火处理后,硼、氮、镍、钴和氢等杂质的变化情况。具体内容如下:1.首先,在FeNi触媒合金中合成了硼掺杂金刚石大单晶,考察了硼杂质对金刚石单晶生长速度和晶型等基本特征的影响。并通过Raman光谱以半定量的方式对比了无定型硼与晶体硼作为硼添加剂的掺杂效果。研究表明,无论在除氮或不除氮条件下,硼杂质的引入对金刚石的生长速度都具有一定的促进作用,随着硼浓度的提高,晶型逐渐趋于（111）生长区占主要部分的八面体。相对晶体硼粉,无定型硼作为硼添加剂表现出更为高效的掺杂效果。2.利用FeNi触媒合成了硼浓度较高的硼氮共掺杂金刚石单晶。研究表明,氮杂质的引入明显降低了金刚石中硼受主含量,增大了硼受主电离能。硼氮共掺杂金刚石仍表现为p型半导体导电,然而,较硼掺杂金刚石表现出更高的载流子迁移率,这种迁移率升高的现象可能与硼氮共掺杂金刚石中降低的电中性硼杂质浓度有关。3.利用NiMnCo触媒合成了一系列氮含量相对较高的富氮的硼掺杂金刚石单晶。随着硼杂质的引入,金刚石中C心和A心浓度明显降低,相反,带正电氮杂质N+浓度明显升高,这表明金刚石中施主-受主补偿作用加剧。晶体的电阻率较高且均表现为p型半导体,载流子迁移率随着硼掺杂量的提高显着下降,这与金刚石中大量的N+散射中心有关。4.对NiMnCo触媒合成的富氮的硼掺杂金刚石进行了2.5 GPa,2000℃的高温高压退火处理。研究表明,高温加剧了杂质在金刚石晶格中的移动,增强了氮和硼的补偿效果,N+杂质浓度微弱提升,同时,随着硼杂质浓度的提高,高温诱导的氮杂质聚集现象出现弱化。拉曼光谱显示,退火后晶体的金刚石峰宽均变窄,这表明晶体具有更好的结晶度。5.对退火前后富氮的硼掺杂金刚石进行了室温下的PL光谱测试。退火前的PL光谱表明,镍和硼杂质对金刚石中NV-色心的形成具有一定的抑制作用;对于未掺硼的富氮金刚石,退火过程产生大量的Ni-N和Co-N相关光学心,随着硼杂质的引入和增加,金刚石中Ni-N和Co-N相关光学心大幅度降低至消失;富氮硼掺杂金刚石中大量存在的N+杂质,并不参与Ni-N和Co-N的形成过程。
吴连伟[10]（2020）在《高压下锑碘基类钙钛矿材料的结构演化与光电特性研究》文中研究表明金属卤化物钙钛矿（MHPs）因其出色的光电性能、低成本和高转换效率（PCE）而成为光伏光电材料领域的研究热点,在太阳能电池、LED、激光器和光催化中有着广泛的应用。在短时间内,钙钛矿太阳能电池的PCE从最初报告的3.8%已提升到23%以上。但是,这些材料的大规模使用受到铅等有毒重金属的影响以及在环境条件下长期稳定性的限制。为避免这些问题,A3M2X9型无铅金属卤化物类钙钛矿材料因其具有独特的低毒性和更好的化学稳定性,在最近的研究中已成为热点材料（A为一价金属或有机基团,M为三价金属,X为与金属配位的卤化物阴离子）。但这类材料的宽带隙难以满足实际应用的需求。因此,利用清洁又有效的高压手段对其进行调控,并探索其晶体结构与光电特性之间的关系,这可为此材料今后的大范围应用提供坚实的理论支撑。本文选择两种代表性的无铅金属卤化物类钙钛矿为研究对象。首先,对Cs3Sb2I9晶体进行高压研究。利用DAC装置,结合原位高压紫外-可见吸收光谱、原位高压同步辐射X射线衍射光谱、原位高压拉曼光谱、原位高压电学实验及第一性原理计算模拟对其进行研究,并发现在20.0 GPa时,具有宽带隙（2.34eV）的Cs3Sb2I9成功达到了Shockley-Queisser极限（1.34 eV）,并伴有从橙黄色到不透明黑色的清晰压致变色现象。同时,在最高为20 GPa的整个压力区间内,Cs3Sb2I9经历了完全可逆的非晶化。这些光学变化可归因于,随着压力增加,桥端Sb-I键和末端Sb-I键的键长收缩,I-Sb-I键角和Sb-I-Sb键角的键角减小,从而导致原子轨道耦合增强。另外,在44.3 GPa的压力下,原本具有超大电阻(1.5×1012Ω)的Cs3Sb2I9绝缘晶体最终表现出金属导体性能并实现了金属化,从而揭示了这种金属卤化物材料的全新电子特性和传输性能。随后,我们通过阳离子替换获得了与Cs3Sb2I9晶体结构相似的MA3Sb2I9晶体,考虑到阳离子尺寸的不同会在一定程度上影响此类材料的高压带隙调控,因此对MA3Sb2I9晶体进行高压研究。通过原位高压紫外-可见吸收光谱进行分析,我们发现,随着压力的不断增加,MA3Sb2I9的带隙逐渐缩小,最终在20 GPa时,从最初的宽带隙2.43 eV缩小至1.63 eV,表现出的带隙压缩率高达32.5%。同时,在压缩过程中伴有从橙黄色-橙色-橙红色-深红色的清晰压致变色现象。整个晶体的大范围带隙窄化和压致变色过程都是完全可逆的。结合原位高压同步辐射X射线衍射光谱和原位高压拉曼光谱,研究发现,这些光学变化可归因于,高压下晶体Sb-I八面体网络结构的畸变与扭曲。本文的实验结论阐明了高压技术对类钙钛矿材料的晶体结构与光电性能有出色调节作用,为设计优异光电性能的半导体材料提供了新思路。
二、论石墨晶体在金刚石合成过程中的作用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、论石墨晶体在金刚石合成过程中的作用（论文提纲范文）
（1）晶体各向异性对金刚石线锯切片加工的晶片面形偏差影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 金刚石线锯切片加工技术研究现状 |
| 1.3 线锯锯切力研究现状 |
| 1.4 KDP晶体应力研究现状 |
| 1.5 晶体各向异性对加工影响研究现状 |
| 1.5.1 单晶硅和KDP晶体的各向异性材料属性研究现状 |
| 1.5.2 单晶硅和KDP晶体各向异性对加工的影响研究现状 |
| 1.6 本文的主要研究工作 |
| 第2章 考虑晶体各向异性的锯切力研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 锯切力计算 |
| 2.2.1 线锯上磨粒形状、大小与位置分布 |
| 2.2.2 单颗磨粒受力及材料去除量 |
| 2.2.3 锯切力计算流程 |
| 2.3 切片加工中晶体各向异性属性分析及锯切力计算 |
| 2.3.1 单晶硅弹性模量的各向异性 |
| 2.3.2 单晶硅(100)晶面坐标系变换 |
| 2.3.3 单晶硅各向异性材料属性与锯切力计算 |
| 2.4 锯切力实验研究 |
| 2.4.1 实验设备及材料 |
| 2.4.2 实验参数设计 |
| 2.4.3 实验结果及分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 单晶硅各向异性对晶片面形偏差的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 切片加工中单晶硅的各向异性 |
| 3.2.1 单晶硅五个常用晶面的定位 |
| 3.2.2 (110)晶面坐标系变换 |
| 3.2.3 (111)晶面坐标系变换 |
| 3.2.4 (112)晶面坐标系变换 |
| 3.2.5 (120)晶面坐标系变换 |
| 3.3 单晶硅片面形偏差的理论研究 |
| 3.3.1 单晶硅切片加工的锯切力计算 |
| 3.3.2 单晶硅片面形偏差的计算 |
| 3.4 结果及分析 |
| 3.4.1 锯切截面上单晶硅的弹性模量分布 |
| 3.4.2 切片加工时单晶硅弹性模量的各向异性 |
| 3.4.3 线锯进给角度对单晶硅片面形偏差的影响 |
| 3.5 单晶硅片面形偏差的实验研究 |
| 3.5.1 单晶硅切片实验 |
| 3.5.2 单晶硅片面形偏差检测 |
| 3.5.3 面形偏差检测结果与计算结果对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 KDP晶体切片加工的力-热耦合应力分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 切片加工时KDP晶体建模 |
| 4.3 KDP晶体材料参数 |
| 4.4 分布式锯切力与吸热功率 |
| 4.5 仿真结果及分析 |
| 4.5.1 锯切力产生的主应力 |
| 4.5.2 热应力产生的主应力 |
| 4.5.3 切片加工时的力-热耦合应力 |
| 4.5.4 力-热耦合应力随工艺参数的变化 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 KDP晶体各向异性对晶片面形偏差的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 切片加工中KDP晶体的各向异性 |
| 5.2.1 KDP晶体结构及常用晶面的定位 |
| 5.2.2 (001)晶面坐标系变换 |
| 5.2.3 二倍频晶面坐标系变换 |
| 5.2.4 三倍频晶面坐标系变换 |
| 5.3 KDP晶体晶片面形偏差的理论研究 |
| 5.3.1 KDP晶体切片加工的锯切力计算 |
| 5.3.2 KDP晶体晶片面形偏差计算 |
| 5.4 结果及分析 |
| 5.4.1 锯切截面上KDP晶体的弹性模量分布 |
| 5.4.2 线锯进给角度对晶片面形偏差的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 创新点 |
| 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表论文及参与课题情况 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（2）优质粗颗粒立方氮化硼单晶的合成工艺与机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氮化硼的晶体结构 |
| 1.3 高温高压法合成粗颗粒c-BN单晶的研究现状 |
| 1.4 c-BN单晶合成机理的国内外研究现状 |
| 1.5 c-BN单晶触媒层组织结构的表征研究 |
| 1.5.1 c-BN单晶触媒层组织形貌和物相结构研究 |
| 1.5.2 c-BN单晶/触媒层界面的电子结构研究 |
| 1.6 第一性原理研究c-BN单晶合成机理的现状 |
| 1.7 本文主要研究内容 |
| 第2章 实验、表征与理论计算方法 |
| 2.1 高温高压合成实验 |
| 2.1.1 合成组装块的尺寸 |
| 2.1.2 合成组装块的制备 |
| 2.2 c-BN单晶触媒层组织形貌与结构表征 |
| 2.2.1 c-BN单晶/触媒层界面的SEM形貌表征 |
| 2.2.2 触媒层物相结构的XRD表征 |
| 2.2.3 触媒层物相结构的HRTEM表征 |
| 2.2.4 c-BN单晶表面的AFM表征 |
| 2.2.5 触媒层结构的AES表征 |
| 2.3 第一性原理计算方法 |
| 2.3.1 密度泛函理论 |
| 2.3.2 赝势平面波法 |
| 2.3.3 VASP软件包 |
| 2.4 c-BN单晶的力学性能测试 |
| 第3章 不同触媒合成粗颗粒c-BN单晶的对比实验 |
| 3.1 Li_3N触媒合成粗颗粒c-BN单晶 |
| 3.1.1 Li_3N+h-BN体系中合成功率对c-BN合成效果的影响 |
| 3.1.2 Li_3N+h-BN体系中合成压力对c-BN合成效果的影响 |
| 3.2 Ca_3N_2触媒合成粗颗粒c-BN单晶 |
| 3.2.1 Ca_3N_2+h-BN体系中合成功率对c-BN合成效果的影响 |
| 3.2.2 Ca_3N_2+h-BN体系中合成压力对c-BN合成效果的影响 |
| 3.3 Mg_3N_2触媒合成粗颗粒c-BN单晶 |
| 3.3.1 Mg_3N_2+h-BN体系中合成功率c-BN合成效果的影响 |
| 3.3.2 Mg_3N_2+h-BN体系中合成压力对c-BN合成效果的影响 |
| 3.4 三种触媒合成粗颗粒c-BN单晶的形貌对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 Li_3N触媒合成粗颗粒c-BN单晶的工艺优化 |
| 4.1 Li_3N触媒添加量、粒度对合成效果的影响 |
| 4.1.1 Li_3N添加量对合成效果的影响 |
| 4.1.2 Li_3N粒度对合成效果的影响 |
| 4.2 高温高压合成工艺曲线的优化 |
| 4.2.1 分段升压与慢升压工艺曲线的对比优化 |
| 4.2.2 两种不同加热工艺曲线的对比 |
| 4.2.3 加热时间对粗颗粒c-BN单晶合成的影响 |
| 4.3 添加c-BN籽晶对合成粗颗粒c-BN单晶的影响 |
| 4.3.1 c-BN籽晶添加量的影响 |
| 4.3.2 c-BN籽晶粒度的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 c-BN单晶/触媒层界面形貌分析及组织结构表征 |
| 5.1 c-BN单晶/触媒界面的组织形貌 |
| 5.2 c-BN单晶的AFM观测分析 |
| 5.3 c-BN单晶触媒层物相结构表征 |
| 5.3.1 c-BN单晶触媒层物相结构的XRD分析 |
| 5.3.2 c-BN单晶触媒层物相结构的HRTEM分析 |
| 5.4 c-BN单晶触媒层的AES表征 |
| 5.4.1 c-BN单晶触媒层的AES谱 |
| 5.4.2 c-BN单晶触媒层B、N原子的AES谱 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 触媒层主要物相表面能及相关相图的计算 |
| 6.1 晶格常数的计算 |
| 6.2 第一性原理对表面能的计算 |
| 6.3 h-BN/c-BN相图的计算 |
| 6.3.1 h-BN、c-BN和Li3BN2的态密度 |
| 6.3.2 h-BN/c-BN之间的物相共存点 |
| 6.3.3 h-BN/c-BN相转变的p-T图 |
| 6.3.4 Li3BN2的相转变点 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 粗颗粒c-BN单晶合成机理分析及触媒组织控制 |
| 7.1 粗颗粒c-BN单晶高温高压合成机理分析 |
| 7.1.1 Li3BN2催化h-BN相变的理论模型 |
| 7.1.2 c-BN单晶的生长机理 |
| 7.1.3 Li_3BN_2的催化机理 |
| 7.2 高温高压触媒组织与粗颗粒c-BN单晶合成效果的关系 |
| 7.2.1 粗颗粒c-BN单晶合成效果与触媒层物相组成的关系 |
| 7.2.2 粗颗粒c-BN单晶合成效果与触媒层内物相含量的关系 |
| 7.2.3 粗颗粒c-BN单晶合成效果与触媒层形貌的关系 |
| 7.3 高温高压触媒组织控制的合成实验验证 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 结论 |
| 创新点 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）Fe-Ni-C-S（O）体系高温高压合成金刚石大单晶的研究（论文提纲范文）
| 论文提要 |
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 引言 |
| §1.2 金刚石晶体结构及性质 |
| §1.2.1 金刚石晶体结构 |
| §1.2.2 金刚石晶体性质 |
| §1.3 金刚石的分类 |
| §1.4 本文选题意义和研究内容 |
| §1.4.1 选题的意义 |
| §1.4.2 研究内容 |
| 第二章 金刚石的表征及特性分析 |
| §2.1 引言 |
| §2.2 光学显微镜 |
| §2.2.1 光学显微镜简介 |
| §2.2.2 光学显微镜成像原理 |
| §2.2.3 光学显微镜的应用 |
| §2.3 傅里叶红外吸收光谱 |
| §2.3.1 基本原理 |
| §2.3.2 金刚石傅里叶红外吸收光谱解析 |
| §2.3.3 金刚石中氮含量的计算方法 |
| §2.4 拉曼散射光谱 |
| §2.4.1 基本原理 |
| §2.4.2 拉曼光谱在金刚石表征中的应用 |
| 第三章 金刚石的发展历程 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 天然金刚石的形成与特征 |
| §3.3 金刚石包裹体的研究 |
| §3.4 人造金刚石的发展历程 |
| §3.4.1 人造金刚石的探索历程 |
| §3.4.2 高压设备原理 |
| §3.4.3 人造金刚石高压设备 |
| §3.5 实验材料的选择以及实验组装的确定 |
| §3.5.1 传压介质的选择 |
| §3.5.2 实验组装的确定 |
| 第四章 Fe-Ni-C-S体系中大尺寸金刚石生长特性的研究 |
| §4.1 引言 |
| §4.2 实验过程 |
| §4.3 结果与讨论 |
| §4.3.1 Fe-Ni-C-S体系中金刚石的光学照片 |
| §4.3.2 Fe-Ni-C-S流体中金刚石的微观形态 |
| §4.3.3 Fe-Ni-C-S流体中S的存在形式 |
| §4.3.4 Fe-Ni-C-S环境中合成金刚石的XPS能谱 |
| §4.3.5 Fe-Ni-C-S环境中合成金刚石的红外光谱 |
| §4.3.6 Fe-Ni-C-S环境中合成金刚石拉曼光谱 |
| §4.4 本章小结 |
| 第五章 Fe-Ni-C体系中掺杂Fe_3O_4合成大尺寸金刚石晶体特性的研究 |
| §5.1 引言 |
| §5.2 实验过程 |
| §5.3 实验结果与讨论 |
| §5.3.1 Fe-Ni-C-O体系中晶体的光学照片和显微形貌 |
| §5.3.2 Fe-Ni-C-O体系中合成金刚石的XPS能谱 |
| §5.3.3 Fe-Ni-C-O体系中合成金刚石拉曼光谱 |
| §5.3.4 Fe-Ni-C-O体系中合成金刚石红外光谱 |
| §5.3.5 Fe_3O_4在金刚石晶体生长过程中的存在形态 |
| §5.3.6 掺氧金刚石晶体的生长及解理现象的分析 |
| §5.4 本章小结 |
| 第六章 多硫掺杂大尺寸金刚石晶体裂晶现象的研究 |
| §6.1 引言 |
| §6.2 实验过程 |
| §6.3 实验结果与讨论 |
| §6.3.1 Fe-Ni-C-S体系中晶体的光学照片和显微形貌 |
| §6.3.2 Fe-Ni-C-S环境中合成金刚石的XPS能谱 |
| §6.3.3 Fe-Ni-C-S环境中合成金刚石拉曼光谱 |
| §6.3.4 Fe-Ni-C-S环境中合成金刚石红外光谱 |
| §6.3.5 Fe-Ni-C-S体系合成晶体裂晶原因的分析 |
| §6.4 本章小结 |
| 第七章 Fe/Ni触媒体系中压力对高温高压合成金刚石晶体特性的影响 |
| §7.1 引言 |
| §7.2 实验过程 |
| §7.3 实验结果与讨论 |
| §7.3.1 不同体系以及不同压力下晶体的光学照片 |
| §7.3.2 不同体系中金刚石的FTIR特征 |
| §7.3.3 不同体系中金刚石的拉曼特征 |
| §7.3.4 Fe-Ni-C-N体系中金刚石的XPS的表征 |
| §7.3.5 Fe-Ni-C-N体系中合成金刚石的XRD表征 |
| §7.4 结论 |
| 第八章 结论与展望 |
| §8.1 结论 |
| §8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 攻读博士学位期间公开发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 附录 |
| §附1 溶剂理论的概念 |
| §附1.1 纯碳素系下的压力温度相图 |
| §附1.2 溶剂碳素系下的压力温度相图 |
| §附1.3 金刚石V形生长区 |
| §附1.4 溶剂理论中石墨转化成金刚石的驱动力 |
（4）Ruddlesden-Popper型二维单层钙钛矿晶体的压力诱导发光增强研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 高压科学简介 |
| 1.2 金属卤素钙钛矿材料 |
| 1.2.1 钙钛矿材料维度的可调性 |
| 1.2.2 二维有机-无机卤化钙钛矿的研究进展 |
| 1.3 金属卤素钙钛矿材料的高压研究现状 |
| 1.4 本论文的研究内容和意义 |
| 第二章 高压装置及原位测试技术 |
| 2.1 金刚石对顶砧压机装置 |
| 2.2 原位高压测量技术 |
| 2.2.1 原位高压荧光光谱 |
| 2.2.2 原位高压紫外-可见吸收光谱 |
| 2.2.3 原位高压拉曼光谱 |
| 2.2.4 原位高压红外吸收光谱 |
| 2.2.5 原位高压ADXRD实验 |
| 第三章 高压下二维钙钛矿(ETA)_2PbI_4的荧光增强与压致变色 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 原位高压荧光光谱及其分析 |
| 3.3.2 原位紫外-可见吸收光谱及其分析 |
| 3.3.3 原位高压同步辐射XRD图谱及其分析 |
| 3.3.4 原位高压拉曼光谱及其分析 |
| 3.3.5 理论计算及其分析 |
| 3.3.6 压力诱导荧光增强的分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 高压下二维钙钛矿(2meptH_2)PbCl_4的荧光增强与白光调制 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 原位高压荧光光谱及其分析 |
| 4.3.2 原位高压紫外-可见吸收光谱及其分析 |
| 4.3.3 原位高压同步辐射XRD图谱及其分析 |
| 4.3.4 原位高压红外吸收光谱实验及其分析 |
| 4.3.5 压力诱导荧光增强的分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 二维双钙钛矿(BA)_4AgBiBr_8的压力诱导发光研究 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 原位高压荧光光谱及其分析 |
| 5.3.2 原位高压紫外可见吸收光谱及其分析 |
| 5.3.3 原位高压ADXRD图谱及其分析 |
| 5.3.4 原位高压红外吸收光谱及其分析 |
| 5.3.5 带隙理论计算结果分析 |
| 5.3.6 机理分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 论文结论 |
| 6.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间发表的文章 |
| 致谢 |
（5）高压下典型In基半导体纳米晶的组装行为和光学性质研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 高压科学概述 |
| 1.2 半导体纳米材料概述 |
| 1.3 高压下半导体纳米材料研究现状 |
| 1.3.1 压力诱导半导体纳米材料结构相变 |
| 1.3.2 压力对半导体纳米材料光学性质的调控 |
| 1.3.3 压力对半导体纳米材料形貌的调节 |
| 1.4 本论文的研究内容及意义 |
| 第2章 高压实验及测试技术 |
| 2.1 高压实验技术简介 |
| 2.2 金刚石对顶砧高压装置 |
| 2.2.1 金刚石对顶砧 |
| 2.2.2 垫片技术 |
| 2.2.3 传压介质 |
| 2.2.4 压力标定 |
| 2.3 本论文涉及的高压实验测试技术 |
| 2.3.1 原位高压同步辐射广角X射线衍射 |
| 2.3.2 原位高压同步辐射小角X射线散射 |
| 2.3.3 原位高压荧光测量 |
| 2.3.4 原位高压紫外-可见吸收测量 |
| 第3章 高压下CuInS_2纳米晶的组装行为及光学性质研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 CuInS_2纳米晶的制备 |
| 3.2.2 高压实验方法 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 常压下CuInS_2纳米晶的表征 |
| 3.3.2 卸压形貌表征 |
| 3.3.3 原位高压小角X射线散射实验结果与分析 |
| 3.3.4 原位高压广角X射线衍射实验结果与分析 |
| 3.3.5 高压下CuInS_2纳米粒子组装机理 |
| 3.3.6 原位高压光学实验结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 InP/ZnS核壳纳米晶的压致变色行为研究 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.2.1 InP/ZnS纳米晶的制备 |
| 4.2.2 高压实验方法 |
| 4.2.3 理论计算 |
| 4.3 实验结果与分析 |
| 4.3.1 常压下InP/ZnS纳米晶的表征 |
| 4.3.2 原位高压荧光和紫外-可见吸收实验结果与分析 |
| 4.3.3 原位高压同步辐射广角X射线衍射实验结果与分析 |
| 4.3.4 原位高压时间分辨荧光结果与分析 |
| 4.3.5 压力依赖的界面位错和晶格演变结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 高压下InP/ZnSe核壳纳米晶的光学性质及组装行为研究 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 InP/ZnSe纳米晶的制备 |
| 5.2.2 高压实验方法 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 常压下InP/ZnSe纳米晶的表征 |
| 5.3.2 原位高压荧光和紫外-可见吸收实验结果与分析 |
| 5.3.3 原位高压广角X射线衍射实验结果与分析 |
| 5.3.4 原位高压小角X射线散射实验结果与分析 |
| 5.3.5 卸压形貌结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）极端条件下含能材料的物性研究 ——LLM-105、H_2及C-S-H富氢体系（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 高压科学简介 |
| 1.2 高压实验技术 |
| 1.2.1 金刚石对顶砧 |
| 1.2.2 密封垫技术 |
| 1.2.3 传压介质的应用 |
| 1.2.4 压强定标与压强测量 |
| 1.3 高压实验测试技术 |
| 1.3.1 高压同步辐射X射线衍射技术 |
| 1.3.2 高压拉曼光谱 |
| 1.3.3 高压红外吸收光谱 |
| 1.3.4 高压紫外可见吸收光谱 |
| 1.3.5 高压荧光光谱 |
| 1.4 含能材料简介 |
| 1.5 高压科学的研究进展概况 |
| 1.5.1 固态氢和富氢化合物的高压研究进展 |
| 1.5.2 含能材料的高压研究进展 |
| 1.6 本论文的研究意义和研究目的 |
| 第二章 高压下LLM-105晶体的结构相变 |
| 2.1 背景介绍 |
| 2.2 实验内容 |
| 2.3 实验结果与分析 |
| 2.3.1 高压下LLM-105晶体的结构相变 |
| 2.3.1.1 晶体的基本性质表征 |
| 2.3.1.2 高压XRD研究 |
| 2.3.1.3 高压拉曼光谱研究 |
| 2.3.1.4 高压红外研究 |
| 2.3.2 不同温度下LLM-105晶体的稳定性研究 |
| 2.3.2.1 变温XRD研究 |
| 2.3.2.2 变温拉曼光谱研究 |
| 2.3.3 极端条件对晶体氢键网络的影响 |
| 2.3.4 晶体形貌对LLM-105结构相变的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 高压下LLM-105晶体的电子结构 |
| 3.1 背景介绍 |
| 3.2 实验内容 |
| 3.3 实验结果与分析 |
| 3.3.1 常温常压下LLM-105的光吸收 |
| 3.3.1.1 LLM-105带隙的表征 |
| 3.3.1.2 LLM-105分子激发态 |
| 3.3.2 高压下LLM-105的荧光特性研究 |
| 3.3.2.1 常温下的高压荧光 |
| 3.3.2.2 低温下的高压荧光 |
| 3.3.3 高压下LLM-105的光吸收特性 |
| 3.3.4 LLM-105的能带结构 |
| 3.3.5 LLM-105晶体的高压电阻 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 高温高压下LLM-105晶体的物性研究 |
| 4.1 背景介绍 |
| 4.2 实验内容 |
| 4.3 实验结果与分析 |
| 4.3.1 LLM-105晶体的高温分解研究 |
| 4.3.1.1 高温拉曼研究 |
| 4.3.1.2 高温红外研究 |
| 4.3.1.3 热重红外联用研究 |
| 4.3.2 高压下LLM-105的高温分解研究 |
| 4.3.2.1 无传压介质的高温高压 |
| 4.3.2.2 以水为传压介质的高温高压 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 氢气及C-S-H富氢体系的高压研究 |
| 5.1 背景介绍 |
| 5.2 实验内容 |
| 5.3 实验结果与分析 |
| 5.3.1 氢气的高压相变研究 |
| 5.3.1.1 氢气的高压拉曼光谱 |
| 5.3.1.2 氢气的高压吸收光谱 |
| 5.3.2 C-S-H体系的高压相变研究 |
| 5.3.2.1 高压下样品合成与生长 |
| 5.3.2.2 C-S-H体系的高压拉曼研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（7）极端条件下含能材料TATB和CL-20及其共晶的结构演化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 高压科学技术简介 |
| 1.2 金刚石对顶砧技术 |
| 1.2.1 金刚石对顶砧(DAC)装置 |
| 1.2.2 密封垫技术 |
| 1.2.3 传压介质 |
| 1.2.4 红宝石荧光压力标定 |
| 1.2.5 高温高压实验技术 |
| 1.3 高压研究的技术手段 |
| 1.3.1 高压同步辐射X射线衍射 |
| 1.3.2 高压拉曼光谱 |
| 1.3.3 高压红外光谱 |
| 1.3.4 高压吸收光谱 |
| 1.4 高压科学的应用领域 |
| 1.4.1 高压金属氢 |
| 1.4.2 高压超导 |
| 1.4.3 高压超硬材料 |
| 1.5 含能材料简介 |
| 1.6 极端条件下含能材料研究现状 |
| 1.7 本论文的研究目的及研究意义 |
| 第二章 压力诱导TATB构象转变和电子结构变化研究 |
| 2.1 背景介绍 |
| 2.1.1 TATB的研究背景 |
| 2.1.2 极端条件下TATB的研究现状 |
| 2.2 实验和计算细节 |
| 2.2.1 实验部分 |
| 2.2.2 计算部分 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 TATB晶体常规测试和表征 |
| 2.3.2 TATB晶体高压下的构象转变和电子结构变化 |
| 2.3.3 TATB晶体常压下热稳定性和高压下的热分解研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 高温高压下CL-20的晶型转变规律研究 |
| 3.1 背景介绍 |
| 3.1.1 CL-20的研究背景 |
| 3.1.2 极端条件下CL-20的研究现状 |
| 3.2 实验和计算细节 |
| 3.2.1 实验部分 |
| 3.2.2 计算部分 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 不同晶型CL-20常规测试和表征 |
| 3.3.2 不同晶型CL-20高温相变及热分解研究 |
| 3.3.3 不同晶型CL-20高压相变研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 CL-20/DNB共晶炸药高温高压相变研究 |
| 4.1 背景介绍 |
| 4.1.1 CL-20/DNB共晶炸药的研究背景 |
| 4.1.2 高温高压下CL-20/DNB共晶炸药的研究现状 |
| 4.2 实验细节 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 CL-20/DNB共晶常规测试和表征 |
| 4.3.2 CL-20/DNB共晶高温相变及热分解研究 |
| 4.3.3 CL-20/DNB共晶高压光吸收及相变研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于CL-20主客体炸药的研究 |
| 5.1 背景介绍 |
| 5.1.1 主客体炸药研究背景 |
| 5.1.2 基于CL-20主客体炸药的研究现状 |
| 5.2 实验和装置细节 |
| 5.2.1 装置部分 |
| 5.2.2 实验部分 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 CL-20/CO_2主客体炸药的高压合成 |
| 5.3.2 CL-20/CO_2主客体炸药的高压结构演化及稳定性研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（8）金刚石在复杂应变下的应力响应及物理性质（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 金刚石的起源 |
| 1.2 金刚石的自然形成及开采 |
| 1.3 金刚石的人工合成 |
| 1.3.1 高温高压法 |
| 1.3.2 化学气相沉积法 |
| 1.4 碳的相图和同素异构体 |
| 1.5 金刚石的主要性能及应用 |
| 1.6 金刚石最新制备及表征进展 |
| 1.7 论文选题的目的和意义 |
| 第二章 理论依据 |
| 2.1 密度泛函理论 |
| 2.1.1 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.1.2 Kohn-Sham方程 |
| 2.1.3 交换关联泛函 |
| 2.2 声子能带计算 |
| 2.3 应力-应变关系 |
| 2.4 BCS超导理论 |
| 第三章 金刚石的结构延展性和电子传导性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 受限剪切下金刚石的原子结构延展性 |
| 3.3.2 受限剪切下金刚石的电子传导性 |
| 3.3.3 受限剪切下金刚石的电子传导行为的鲁棒性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 金刚石在压缩-剪切形变下的超导电性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 计算细节 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 金刚石超导性质随应变的演变 |
| 4.3.2 金刚石超导电性的起源机制 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 金刚石极端应力场分布 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 计算细节 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 拉伸 |
| 5.3.2 剪切 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 攻读博士期间公开发表的学术论文 |
| 致谢 |
（9）硼氮共掺杂金刚石的高温高压合成与杂质行为研究（论文提纲范文）
| 内容提要 |
| 论文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 金刚石简介 |
| 1.1.1 金刚石的结构,性质与应用 |
| 1.1.2 金刚石的分类 |
| 1.2 溶剂理论 |
| 1.2.1 石墨与金刚石的相平衡 |
| 1.2.2 金刚石的V型生长区 |
| 1.2.3 金属溶剂中石墨转化为金刚石的驱动力 |
| 1.3 高温高压试验设备 |
| 1.3.1 六面顶压机简介 |
| 1.3.2 压力与温度的标定 |
| 1.3.3 顶锤的设计与应用 |
| 1.4 材料选取与合成块的设计 |
| 1.4.1 材料的选取 |
| 1.4.2 合成组装设计 |
| 1.5 含硼金刚石 |
| 1.5.1 天然含硼金刚石 |
| 1.5.2 人工合成硼掺杂金刚石 |
| 1.5.3 含硼金刚石的能带理论 |
| 1.5.4 含硼金刚石的红外光谱 |
| 1.6 人工合成半导体金刚石 |
| 1.6.1 p型半导体金刚石 |
| 1.6.2 n型半导体金刚石 |
| 1.6.3 复合杂质浅能级施主 |
| 1.7 选题意义与研究内容 |
| 1.7.1 选题意义 |
| 1.7.2 研究内容 |
| 第二章 FeNi触媒合成硼掺杂金刚石 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 金刚石中硼的存在状态 |
| 2.3 硼的性质 |
| 2.3.1 晶体硼简介 |
| 2.3.2 无定型硼简介 |
| 2.4 高温高压合成高浓度硼掺杂金刚石 |
| 2.4.1 晶体硼作为添加剂合成硼掺杂金刚石 |
| 2.4.2 无定型硼作为添加剂合成硼掺杂金刚石 |
| 2.5 合成硼掺杂金刚石的Raman光谱 |
| 2.5.1 晶体硼掺杂金刚石的Raman光谱 |
| 2.5.2 无定型硼粉掺杂金刚石的Raman光谱 |
| 2.6 小结 |
| 第三章 FeNi触媒合成硼氮共掺杂金刚石 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 高温高压合成硼氮共掺杂金刚石 |
| 3.2.1 氮源的选取 |
| 3.2.2 实验过程 |
| 3.2.3 晶体表面SEM表征 |
| 3.3 UV-Vis吸收光谱测试分析 |
| 3.4 Raman光谱测试分析 |
| 3.5 FTIR光谱测试分析 |
| 3.6 Hall效应测试分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 NiMnCo触媒合成富氮的硼掺杂金刚石 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 富氮的硼掺杂金刚石的高温高压合成 |
| 4.3 富氮的硼掺杂金刚石FTIR光谱研究 |
| 4.4 富氮的硼掺杂金刚石Raman光谱研究 |
| 4.5 富氮的硼掺杂金刚石Hall效应 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 富氮的硼掺杂金刚石退火研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 退火条件及实验组装 |
| 5.3 退火后金刚石的颜色变化 |
| 5.4 FTIR光谱测试 |
| 5.4.1 电中性氮杂质的变化情况 |
| 5.4.2 带正电氮杂质N+的变化情况 |
| 5.5 退火后金刚石的Raman光谱研究 |
| 5.6 退火后金刚石的Hall效应 |
| 5.7 本章小节 |
| 第六章 退火前后富氮的硼掺杂金刚石发光光谱研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 退火前金刚石的PL光谱研究 |
| 6.2.1 UV(325nm)激发下的PL光谱 |
| 6.2.2 532nm激发下的PL光谱 |
| 6.3 退火后金刚石的PL光谱研究 |
| 6.3.1 532nm激发下的PL光谱 |
| 6.3.2 488nm激发下的PL光谱 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间公开发表的学术论文 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
（10）高压下锑碘基类钙钛矿材料的结构演化与光电特性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 高压科学概述 |
| 1.2 金属卤化物钙钛矿概述 |
| 1.3 高压下金属卤化物钙钛矿的研究现状 |
| 1.4 本论文的研究目的与内容 |
| 第2章 静高压试验装置及原位高压测试技术 |
| 2.1 静高压实验装置 |
| 2.1.1 金刚石对顶砧高压装置 |
| 2.1.2 金刚石对顶砧装置的样品组装方法 |
| 2.1.3 样品压力的标定方法 |
| 2.2 原位高压测试技术 |
| 2.2.1 原位高压紫外-可见吸收光谱测量 |
| 2.2.2 原位高压同步辐射X射线衍射测量 |
| 2.2.3 原位高压拉曼光谱测量 |
| 2.2.4 原位高压阻抗光谱测量 |
| 2.2.5 原位高压荧光光谱测量 |
| 2.2.6 原位高压红外光谱测量 |
| 第3章 类钙钛矿材料Cs3Sb2I9 的高压研究 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 材料制备过程 |
| 3.2.2 测试过程 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 原位高压紫外-可见吸收光谱实验 |
| 3.3.2 原位高压同步辐射X射线衍射实验 |
| 3.3.3 原位高压拉曼光谱测量实验 |
| 3.3.4 第一性原理计算模拟 |
| 3.3.5 原位高压电学实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 类钙钛矿材料MA3Sb2I9 的高压研究 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 材料制备过程 |
| 4.2.2 测试过程 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 原位高压紫外-可见吸收光谱实验 |
| 4.3.2 原位高压同步辐射X射线衍射实验 |
| 4.3.3 原位高压拉曼光谱测量实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
四、论石墨晶体在金刚石合成过程中的作用（论文参考文献）
- [1]晶体各向异性对金刚石线锯切片加工的晶片面形偏差影响研究[D]. 李宗强. 山东大学, 2021
- [2]优质粗颗粒立方氮化硼单晶的合成工艺与机理研究[D]. 蔡立超. 山东大学, 2021(10)
- [3]Fe-Ni-C-S（O）体系高温高压合成金刚石大单晶的研究[D]. 房帅. 吉林大学, 2021(01)
- [4]Ruddlesden-Popper型二维单层钙钛矿晶体的压力诱导发光增强研究[D]. 房媛媛. 吉林大学, 2021(01)
- [5]高压下典型In基半导体纳米晶的组装行为和光学性质研究[D]. 刘豪. 吉林大学, 2021(01)
- [6]极端条件下含能材料的物性研究 ——LLM-105、H_2及C-S-H富氢体系[D]. 徐子龙. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [7]极端条件下含能材料TATB和CL-20及其共晶的结构演化研究[D]. 孙晓宇. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [8]金刚石在复杂应变下的应力响应及物理性质[D]. 刘畅. 吉林大学, 2020(08)
- [9]硼氮共掺杂金刚石的高温高压合成与杂质行为研究[D]. 苗辛原. 吉林大学, 2020(08)
- [10]高压下锑碘基类钙钛矿材料的结构演化与光电特性研究[D]. 吴连伟. 吉林大学, 2020(08)