一、人造金刚石中的杂质及其对晶体结构和晶体性能的影响（论文文献综述）
李和胜[1]（2009）在《Fe-Ni-C-B系高温高压合成含硼金刚石单晶的工艺与机理研究》文中研究说明研究发现,向金刚石中掺杂某些元素可以使金刚石获得特殊优异的性能。硼由于具有与碳接近的原子半径,易于进入金刚石晶格,含硼金刚石一直是掺杂金刚石研究的热点。已有的研究发现,含硼金刚石是一种P型半导体材料,甚至还具有超导特性;另外,含硼金刚石还具有明显优于常规金刚石的热稳定性和化学惰性。以含硼金刚石为代表的特种金刚石制备与应用将是二十一世纪人造金刚石行业发展的主要方向之一。含硼金刚石的制备对于丰富人造金刚石的品种,提高其品质,拓展其应用乃至从总体上提升我国人造金刚石行业的技术水平都有十分重要的意义。但是,目前已有的研究大多着眼于含硼金刚石薄膜,对单晶材料少有研究;而且,目前现有的合成含硼金刚石单晶的方法一般条件较为苛刻,生产成本较高,难以在工业化生产条件下获得高品位的含硼金刚石单晶。因此,如何采用较为低廉的原料和较为简便的方法合成优质的含硼金刚石单晶,并进一步对其半导体特性进行研究,便成为含硼金刚石单晶研究深化的紧迫任务。本文在粉末冶金铁基触媒相关研究的基础上,向触媒原材料中添加合理的硼源材料,制备含硼粉末冶金铁基触媒。使用制备出的触媒匹配人造金刚石专用石墨组成Fe-Ni-C-B反应体系,在高温高压下合成含硼金刚石单晶。通过对含硼触媒的成分、高温高压合成工艺和提纯工艺的优化设计,系统研究了Fe-Ni-C-B系高温高压合成含硼金刚石单晶的工艺。通过金刚石晶体结构和性能的系统表征,研究了硼对金刚石晶体结构和性能的影响。通过对高温高压下含硼金刚石单晶在Fe-Ni-C-B系中的碳源供给、形成机制以及生长机制的讨论,系统研究了含硼金刚石单晶的高温高压合成机理。本文以含硼金刚石单晶合成工艺为主线,从触媒制备、合成工艺、结构与性能表征和合成机理等几个主要方面,系统开展了含硼金刚石单晶的实验分析和理论研究工作。本文从铁基触媒原材料优选及制备工艺优化入手,为粉末冶金方法制备含硼触媒奠定了工艺基础。通过对触媒原材料质量（主要是氧含量）的严格控制,优化金属粉末配比和添加石墨粉,改进了铁基触媒的成分构成;提出了粉末轧制-烧结-冲制新的制备工艺,提高了触媒的质量和贵重金属镍的利用率。从硼源材料优选,硼源合理添加量的选择以及触媒成分多元合金化三个方面对含硼粉末冶金铁基触媒的成分进行了优化设计。首先优选出六方氮化硼作为硼源材料,并对其适宜的添加量进行了探讨。试验证明,硼源添加量应为a-2a,过量添加会影响金刚石的品位。进而以铜为例,证明在触媒成分中添加有益元素的多元合金化可以明显提高金刚石的品位。从优选石墨、改进合成压块组装结构和设计新的合成工艺三个方面对高温高压合成金刚石工艺进行了优化设计。优选出G4D石墨作为合成含硼金刚石单晶的碳源材料;借鉴粉末工艺对合成压块的组装结构进行了改进,提高了腔体内压力、温度的稳定性;以保证金刚石的优晶生长为目的设计了压力功率动态匹配合成工艺,并通过设备改造和压力标定及温度测量完成了这一新工艺设计;同时,确定出含硼金刚石单晶在Fe-Ni-C-B系中的优晶生长区:P=5.5-5.7GPa,T=1400-1500℃。利用铁基触媒及其包覆膜具有铁磁性和脆性大的特点,设计了一套单纯依靠机械方法提纯金刚石的新工艺。经试验验证,新工艺既可以有效提纯金刚石,且无污染,方法简单,机械化程度高,具有重要的推广应用价值。应用现代分析测试技术对含硼金刚石单晶的晶体结构和主要性能进行了系统表征。试验结果表明,合成的金刚石单晶受硼的影响,表面比较粗糙,{111}面较发达。Raman特征峰的偏移提供了硼进入金刚石晶格的间接证据;而红外吸收光谱则直接探测到了含硼金刚石晶体内部的B-C键。采用第一原理的模拟计算表明,硼在金刚石晶格中易于以置换原子的形式存在。由于硼原子对晶体表面碳原子的取代,有效地阻止或延缓了金刚石的氧化,使得含硼金刚石单晶具有明显优于常规金刚石的热稳定性:表面起始氧化温度提高了约170℃,氧化过程的表观活化能约为常规金刚石的3.5倍。试验结果和理论分析进一步证明,金属碳化物才是金刚石生长的直接碳源,且触媒熔体中金属碳化物的充分形成直接影响金刚石的碳源供给,并进而影响金刚石的合成效果。依据金属包覆膜物相结构系统表征的结果,借鉴Fe-Ni-C系中金刚石的合成机理,讨论了含硼金刚石在Fe-Ni-C-B系中的形成机制。试验发现,硼是以金属-碳-硼化合物的形式溶入金属包覆膜内,经金属中间相的催化反应而析出活性硼原子（团）,再向金刚石扩散,其扩散的路径、形式与碳相同。含硼金刚石单晶的形成依赖于金属-碳-硼化合物在包覆膜内层的分解。本文还依据对金刚石单晶/金属包覆膜界面微观结构表征的结果,借鉴经典的晶体生长理论,讨论了含硼金刚石单晶在Fe-Ni-C-B系中的生长机制。研究结果表明,含硼金刚石单晶在Fe-Ni-C-B系中是以层状方式长大的。这种层状生长的台阶来源前期以二维晶核为主,后期则以位错为主。自金属包覆膜中脱溶析出的层片状碳-硼原子团扩散到达金刚石单晶表面,在生长台阶前端被吸附,长成含硼金刚石单晶的一部分。随着台阶的不断扩展,新的台阶在刚长成的晶面上继续形成,含硼金刚石单晶则以层状堆叠的方式逐步生长。
宫建红[2]（2006）在《含硼金刚石单晶的微观结构、性能与合成机理的研究》文中研究表明含硼金刚石（即Ⅱb型金刚石）是一类特殊的金刚石，在抗氧化性、耐热性和化学惰性方面都优于普通金刚石。尤其是电学性能方面，含硼金刚石具有优良的半导体性能，可以在更高温度和恶劣环境下正常工作，是一种有发展前途的高温、大功率半导体材料。随着现代化工业的飞速发展，含硼金刚石在各个行业都显示出巨大的应用前景，因此受到金刚石生产者和使用者的广泛关注。我国虽然已进入人造金刚石大国之列，但是国内的金刚石主要以中、低档次的磨料级产品为主，与国际上处于垄断地位的美国G．E．公司、南非DeBeers公司和德国Winter公司等企业的先进技术水平相比还有很大差距。因此，研究开发新型的优质金刚石单晶具有重要的现实意义。 本文以粉末冶金铁基金刚石催化剂为基础，以硼铁粉作为供硼剂，制备了用于合成含硼金刚石单晶的新型铁基含硼片状催化剂，以石墨为碳源，在高温高压条件下合成了两种含硼量不同的金刚石单晶。利用金刚石形貌测量系统（Diashape）、扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、透射电镜（TEM）、拉曼光谱（Raman），红外光谱（IR）、X射线衍射仪（XRD）和场发射扫描电子显微镜（FESEM）等表征方法，对普通金刚石、含硼金刚石及含硼金刚石表面金属包膜的表面形貌和结构进行了系统的检测和分析；用静压强度仪、冲击韧性测量仪、差热分析仪（DSC）和自制的电阻—温度测量系统对含硼金刚石和普通金刚石的性能参数进行了比较和分析，结合余氏理论和程氏理论对金刚石与碳化物的电子结构和界面电子密度进行了计算分析，并用计算的结果结合相关的实验数据探讨了金刚石的形核与长大方式。 含硼金刚石的颜色因触媒中硼含量的不同而呈灰黑色或不透明的黑色，触媒中硼含量越高金刚石颜色越深，晶形主要以八面体居多。EPMA研究表明，金刚石表面硼元素的浓度随着触媒中硼含量的增加而增加：研究还表明同一类型金刚石的（111）晶面上硼元素浓度高于（100）晶面。XRD的实验结果表明金刚石中硼浓度越高，（111）晶面越发达。
郑宇亭[3]（2021）在《金刚石表面状态控制及应用基础研究》文中研究指明金刚石优异的综合性能使其能够应用于机械、传热、光学和半导体等诸多领域。平整光洁的表面、可控的表面/亚表面缺陷以及表面键态是实现上述应用的前提。然而,金刚石高的硬度和优异的物理化学稳定性导致其表面加工和可再造性差而无法轻易满足各种功能应用需求。因此,金刚石的表面状态控制及以应用为导向的基础研究具有重要意义。本文采用高速三维动态摩擦抛光（3DM-DFP）、氧基等离子体及氢等离子体对金刚石进行表面状态控制研究。作为高效实现金刚石表面控制的方法,多晶及单晶金刚石表面经3DM-DFP的动态摩擦及铁、氧催化氧化最终可使其表面粗糙度可<5 nm甚至1nm。疲劳及能量持续输入导致金刚石形成包括{111}晶面均匀解理层、过渡层和压缩带的近10 μm亚表面损伤。伴随新产生的1425 cm-1,2200cm-1,1750 cm-1和2100 cm-1拉曼特征峰来自于准sp2+sp3无定型结构、碳-空位局部缺陷和sp1相。在太赫兹频率波段下非金刚石相的本征吸收及缺陷散射效应导致了其介电常数的显着降低。等离子体刻蚀则被认为是可以无损伤地实现金刚石表面控制的有效技术。氧基电感耦合等离子（ICP）刻蚀实现金刚石表面调控时,添加辅助气体以及不同的等离子体条件控制对金刚石刻蚀速率及表面状态起决定作用。多晶金刚石黑膜在10%CHF3条件下以4.6 μm/min的刻蚀速率得到了 2.3 nm的表面粗糙度,并对应于最高比例的C-O-C对称键态结构。同时单晶金刚石以0.23μm/min的刻蚀速率实现表面粗糙度<0.5 nm的均匀表面微结构。而针状表面形貌的产生是由于金刚石（111）晶面以及缺陷、孪晶界的优先刻蚀效应。所产生的反式聚合物会在含Cl或H条件下消失,氯化物（sp2 C-Cl）的形成及未出现的氟化物也导致了刻蚀结果的差异。此外,氢等离子体能够有效控制金刚石表面形貌的同时形成的表面C-H键而产生空穴导电。基于氢化后平整金刚石膜的溶液栅极场效应晶体管（SGFET）结构,在不同的溶液中呈现出不同的Ⅰ-Ⅴ响应。表面C-H键在KHP+NaOH+H2SO4混合溶液中随电压升高而发生C-H键反应损伤,电阻从13.57 kΩ增至95.78 kΩ,电流从饱和的1 ×10-4 A/V降至5×10-5 A/V。将该SGFET结构作为电极在无机酸中通过负电势线性扫描后恢复表面C-H键态,电阻从94.33 kΩ降至30.46kΩ,电极电流从6×10-6A升高至1.6×10-5A,并表现出液态环境下更为灵敏的I-V响应,且未产生任何平整度损伤和反应生成物。
苗辛原[4]（2020）在《硼氮共掺杂金刚石的高温高压合成与杂质行为研究》文中提出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。
郭龙锁[5]（2019）在《肼类有机物掺杂金刚石大单晶的高温高压合成及退火研究》文中认为金刚石是自然界中天然形成的交代矿物,其主要来源于地下120-200千米深的上地幔层,经过火山喷发随地幔岩浆被带到地表。由于金刚石形成条件的苛刻及形成环境的多样性,在金刚石形成过程中捕获了环境中的物质成分并保存于金刚石内部形成金刚石包裹体。这些包裹体为我们研究金刚石形成机制提供了直观的素材,也为研究地球地幔物质循环的提供素材。天然金刚石形成环境的探索是研究金刚石形成机制至关重要的一步,碳素来源、形成条件、如何结晶成金刚石晶体等问题的线索均可以通过金刚石内部的包裹体中寻找蛛丝马迹。研究发现,金刚石其内部含有的杂质元素有氮、氢、氧、硼、硫等50多种,但是广泛存在于金刚石中的只有氮、氢、氧三种元素。氮元素是最早被发现的,也是研究最广泛的杂质元素。其次,氢元素作为仅次于氮的另一重要元素,近年来也越来越得到各国学者的重视。还有就是氧元素,氧存在于金刚石晶体中的认识由来已久,而且金刚石包裹体的物质成分绝大部分都含有氧,氧在地球内部的含量也是非常高的,但是关于氧掺杂金刚石的研究国际上很少。对天然金刚石来说,氮、氢、氧在金刚石成核、生长过程中均起到至关重要的作用。因此,在研究金刚石形成机制的过程中不能将三者割裂开来研究,应该将他们同时存在于金刚石生长环境中,这对于研究金刚石形成机制以及研究地球地幔物质循环具有重要意义。本论文借助于高压设备—国产六面顶液压机,采用温度梯度法,在NiMnCo-C体系中通过添加含氮、氢、氧的有机化合物作为添加剂成功合成出了氮氢氧共掺杂大尺寸金刚石单晶;并对氮氢氧共掺杂金刚石单晶进行高温高压退火制备出了IaA型金刚石单晶。主要研究成果如下:1、通过添加C3H5N3O、C3H8N4O2和CH6N4O作为添加剂为金刚石合成环境提供氮、氢、氧成分进行高温高压金刚石单晶合成实验,分别研究了合成环境中氮、氢、氧不同原子比对金刚石生长的影响。2、首次对氮氢氧共掺杂体系中合成的金刚石进行高温高压退火实验,成功制备出类“天然”IaA型金刚石单晶。
房帅[6]（2021）在《Fe-Ni-C-S（O）体系高温高压合成金刚石大单晶的研究》文中研究指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。
常森[7]（2020）在《金刚石氮-间隙原子缺陷的光致发光光谱研究》文中指出金刚石具有宽禁带、高热导率、高载流子迁移率和高击穿电压等优异性质,被认为是一种理想的半导体材料。氮是金刚石中最常见的杂质原子,在天然和人造金刚石中都普遍存在,因此研究氮掺杂金刚石具有重要的研究意义。然而氮掺杂金刚石存在电阻率高、载流子浓度和迁移率低等问题,这些严重制约了它在半导体方面的应用。对于氮掺杂金刚石来说,经常采用先辐照后退火的手段以提高载流子浓度与迁移率。而电子辐照可以在氮掺杂金刚石中引入大量的本征缺陷,通过不同退火工艺来改变其半导体特性。电子辐照过程中引入的空位和间隙原子等缺陷被杂质氮原子所束缚,而形成氮-空位（NV）和氮-间隙原子缺陷。目前的研究报道主要集中在氮-空位缺陷上,并基于此开发了很多量子器件,然而关于氮-间隙原子缺陷的研究却鲜有报道。本论文采用高能电子辐照与近阀能辐照技术在氮掺杂金刚石中引入本征缺陷,然后利用低温光致发光光谱（PL）进行表征。研究了零声子线的温度依赖性、沿深度方向的分布情况,以及退火对零声子线强度的影响,阐明金刚石中氮-间隙原子缺陷对应的零声子线。具体结果如下:高氮金刚石经10Me V高能电子辐照后,晶体中主要以NV缺陷和中性单空位缺陷（GR1）为主,并没有观察到氮-间隙原子缺陷,这很可能是由于它被NV缺陷竞争发光所掩盖。因此需要降低金刚石含氮量和辐照能量,以便于形成氮-间隙原子缺陷。低氮金刚石经200ke V近阀能电子辐照后,光谱中出现了GR1中心与565nm零声子线。随着测试温度升高,零声子线位置发生红移、强度减弱、半高宽增大。565nm零声子线对应的缺陷对晶体化学键的软化程度低于NV中心,这说明565nm零声子线对应的缺陷结构具有更高的原子密度;565nm零声子线的热猝灭激活能与间隙原子缺陷接近;其热软化系数低于理想金刚石。565nm零声子线具有与GR1中心不同的温度依赖性及增宽机制;基于以上研究结果分析,565nm零声子线很可能是氮-间隙原子缺陷引起的。565nm零声子线经500～700°C退火后开始减弱并消失,这表明在退火过程中本征间隙原子逃离了杂质氮原子的束缚,并自由移动至空位处发生复合。
周雷[8]（2019）在《热等离子体合成纳米金刚石、超薄碳化硼膜及其结构表征》文中研究指明碳材料是人们最早接触和使用的材料之一,在众多领域中有着重要而广泛的应用。纳米金刚石除了具有块体金刚石固有特性外,还具有比表面积大、表面活性高、易于被化学基团修饰和功能化等特点,在复合材料、精密元件、生物医药和电化学降解等领域具有潜在应用前景。B4C依靠其中子吸收性能、高强度、高温稳定性和化学稳定性,一直被应用于中子吸收剂和轻质装甲材料中。作为P型半导体,低维结构B4C是最具前景的硬质材料之一,在高能量密度储能器件、纳米电子学和光学等领域中的应用引起了广泛关注和研究兴趣。商业化纳米金刚石以瞬态高温高压爆炸法为主要合成方法,开发一种更为安全、可靠、高效的合成方法是目前工业化生产需要面对的难题和挑战。纳米结构B4C材料尤其是超薄二维结构B4C膜,虽然引起了极大兴趣和关注,但是至今没有形成有效的合成方法。本文通过一种简单、高效、可控的热等离子体方法,以过渡性金属催化剂（Ni、Co、Mn）以及硅、碳为原料,在低于大气压气氛中成功制备出纳米金刚石粒子;以单质硼和碳为主要原料,通过控制反应气氛,成功制备出各类纳米结构B4C材料;通过添加氧化镁模板框架组分,成功制备出超薄二维B4C膜材料。研究了热等离子体法合成纳米金刚石和超薄二维B4C膜的形成机理,对超薄B4C膜光催化性能进行了实验测试。论文主要研究内容及结果如下:（1）在低于大气压条件下,分别以磁性ⅧB族金属（Ni、Co）和非磁性ⅦB族金属（Mn）作为催化剂,利用热等离子体原位合成纳米金刚石粒子。分析表明,金属Ni、Co和Mn与C可分别形成过饱和Ni（C）、Co（C）和Mn7C3（C）固溶体,随外界温度降低析出的C原子可以为金刚石相形成提供所需碳源。块体石墨和硅靶材蒸发的气态原子（C、Si）反应形成具有金刚石结构的β-SiC晶核,为有效碳源提供生长位点,制备出具有完整立方晶体结构的纳米金刚石粒子。研究表明,游离C原子可以在已生成的金刚石表面形成石墨层,阻碍金刚石相进一步生长;Si含量增加可导致金属-硅化合物副产物增加,不利于提高金刚石产率。进一步分析表明,金属催化剂组元可以与C形成短程有序Ni3C、Co3C和Mn3C结构,其中包含的C-C原子团具有与金刚石生长界面相似的晶体结构和电子结构,在高温条件下C-C原子团可分离出来,并在已经生成的金刚石相界面上进行堆垛,促进金刚石粒子的生长。实验揭示了利用金属组元高温固溶C作为有效碳源、以原位形成的斤SiC相为晶核种籽、瞬态急冷过程中金刚石相的形成规律。验证了金属固溶体中碳固溶度随温度变化量,在金刚石形成过程中的关键作用,拓展了利用非磁金属催化剂合成纳米金刚石的新途径。（2）以热等离子体为热源,使用无定形硼粉和石墨粉为混合原材料,制备多形态B4C纳米片、空心球以及超薄B4C膜。B4C纳米片相比较粒子,其共有性能都会得到提升,而且在电子领域具有很高的应用潜力。分析表明,在H2:Ar=1:2的气氛中可合成出具有层状结构的B4C颗粒;改变混合气氛比例（H2:Ar=1:6）,合成出厚度约为10 nm的B4C纳米片,这是B4C初始晶核沿二维各向异性生长所导致,在电弧法中通过改变气氛可以控制B4C纳米片的形貌,尺寸等,这使在电弧法在制备B4C纳米片方面具有一定的意义。以氧化硼和石墨粉混合粉为原料时,因为氧原子的参与,制备出了直径为50-200 nm的B4C空心球,球壳为厚度在5-7 nm沿（0 21）晶面生长的B 4 C纳米片组成。使用电弧法成功制备出MgO框架,以MgO、无定形硼粉和石墨粉为原料,首次制备出由厚度约为1.5 nm的超薄二维B4C膜。这对B4C在其它领域的应用具有很大的意义。分析表明,这种超薄B4C膜的形成是以原位形成的MgO纳米纤维为模板框架,在其表面化合形成二维结构B4C团聚体,具有沿（021）晶面生长特征长大。由于受到MgO框架束缚,团聚体呈颗粒态,生成的B4C膜无法延伸,当除去MgO框架后得以舒展,形成超薄B4C膜。实验表明,其光学带隙为1.37 eV,对亚甲基蓝的光催化降解率可以达到99.4%,开辟了B4C在光催化领域的应用。
柯拥军[9]（2005）在《人工合成金刚石的晶体形态、杂质缺陷、颜色及其对金刚石性能表征参数的影响》文中研究说明在人造金刚石的大规模生产中,分选和检测对金刚石产品的质量的提高和稳定性起着重要的作用,进而影响企业的经济效益。本论文根据人造金刚石的大规模生产实践中分选和检测的实际需要,系统地研究了高温高压法合成金刚石的晶体形态、杂质缺陷和颜色进行了描述,研究了它们与金刚石的性能表征参数TTI值之间的关系,并且把实验结果应用于人造金刚石的分选和检测中,建立了一套新型的检测方法,提高了产品的稳定性,取得了良好的经济效益。
赵文东[10]（2010）在《铁基粉末触媒合成金刚石作用机理的研究》文中研究说明人造金刚石作为天然金刚石的替代品,是一种用途广泛的极限性功能材料,其应用遍布工业、科技和国防等领域。因此,加强合成原材料和合成技术的研究,优化和改进现有的粉末触媒配方,开发低成本触媒,制备专门用途的人造金刚石磨料,极具战略意义。本文以铁基触媒配方研究为基础,深入研究了不同触媒成分、不同触媒与石墨配比对合成金刚石的影响规律,探讨了触媒在合成金刚石过程中的作用机理。并在此基础上设计出适合合成团粒结构金刚石（CSD）的新型低成本触媒配方,为此开展了以下研究：1)对Fe、Ni不同配比粉末触媒进行了合成金刚石实验,结果表明,随着触媒中Fe含量的增加,合成金刚石的最低条件和最佳条件均有所提高,金刚石生长V形区向右上方移动；金刚石的粒度峰值变粗,混合单产、静压强度、冲击韧性均有所降低；通过对触媒和石墨不同配比进行的金刚石合成实验表明；增加触媒用量可以提高合成金刚石单产。在综合考虑原材料成本、金刚石产量、质量等因素基础上,优化选择出Fe-30%Ni触媒、且与石墨配比为3：7的成分配比。并建立了触媒成分设计的基本原则。2)深入研究了在FeNi30中添加微量稀土元素对合成金刚石的影响,结果表明,稀土元素可有效降低触媒中结合氧含量,提高了粉末触媒的纯净度,在合成金刚石中对提高混合单产、增加粗颗粒比例、提高单粒度TI、TTI值,增加静压强度,降低磁化率值等都有不同程度的作用；通过优化实验,获得最佳稀土添加量为0.4%。3)根据触媒成分设计的基本原则,设计了不同成分的FeMn基触媒,并通过合成金刚石实验深入研究不同添加元素及含量对合成金刚石的影响规律,结果表明：单独使用FeMn触媒合成金刚石,在5.4～5.6GPa、1450～1600℃才能合成出金刚石,比FeNi触媒的合成条件高,且金刚石粒度较细,晶型较差；在FeMn触媒中加入5%的Ni或Co,合成压力、温度有所降低；添加稀土元素有助于金刚石晶形的改进；Ni含量保持15%不变,Mn含量由15%、20%、25%变化,金刚石的形核量逐渐增多,粒度变细,金刚石由灰绿色变成黑色,晶形变得不规则,Mn含量为25%时得到了团粒结构金刚石；Ni、Mn含量不变, Co含量增加,金刚石粒度变粗,晶形变好,混合单产增加,黑颜色金刚石变少,晶体透明度提高。4)针对市场对CSD金刚石不断增长的需求,利用FeMn基触媒的成本优势,开发出适合合成CSD金刚石的FeMn25Ni15触媒,并对合成工艺进行了深入研究,结果表明,采用新型FeMn触媒合成的CSD金刚石,性能指标达到使用要求,而成本显着低于目前使用的Ni70Mn30触媒。5)利用EDS能谱分析研究了金属包膜在金刚石合成过程中的作用,发现金属包膜在金刚石生长过程中起到向晶核输送碳源和向外排除杂质的作用,金属包膜破裂后,金刚石停止生长；对金属包膜的物相分析进一步表明室温下金属包膜的物相主要为Fe3C、（Fe,Ni）23C6以及γ-（Fe, Ni）,石墨占的比例很少。因此,可以认为金刚石形核长大过程中存在着触媒粒子的熔聚现象。6)初步探讨了金刚石单晶生长所需碳的来源问题,利用现有热力学数据分析表明,金属包膜中金属碳化物（Fe3C）的分解降低了石墨转变为金刚石所要越过的势垒,因而更有利于形成金刚石；但是从Fe-C相图Fe3C的形成条件及Fe3C中碳转化成金刚石的数量等因素分析表明,在高温高压下Fe3C存在的可能性很小,用其作为金刚石合成的碳源在理论和实际应用中都缺乏依据。由于现有实验条件所限,金刚石转化碳源问题还需要进一步研究。
二、人造金刚石中的杂质及其对晶体结构和晶体性能的影响（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、人造金刚石中的杂质及其对晶体结构和晶体性能的影响（论文提纲范文）
（1）Fe-Ni-C-B系高温高压合成含硼金刚石单晶的工艺与机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 本文主要创新点 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 人造金刚石的发展概况 |
| 1.2.1 人造金刚石的合成方法 |
| 1.2.2 人造金刚石的合成设备 |
| 1.2.3 人造金刚石的合成机理 |
| 1.2.4 人造金刚石用触媒 |
| 1.2.5 人造金刚石的高温高压合成工艺 |
| 1.3 含硼金刚石的研究进展 |
| 1.3.1 含硼金刚石的结构 |
| 1.3.2 含硼金刚石的合成 |
| 1.3.3 含硼金刚石的性能 |
| 1.4 选题的意义和主要研究内容 |
| 1.4.1 选题的目的和意义 |
| 1.4.2 论文的主要研究内容 |
| 第2章 试验材料和方法 |
| 2.1 触媒的原材料及其质量控制 |
| 2.1.1 触媒的主要原材料 |
| 2.1.2 触媒原材料的质量控制 |
| 2.2 金刚石合成所需辅助材料及设备 |
| 2.2.1 金刚石合成的辅助材料 |
| 2.2.2 金刚石合成设备 |
| 2.3 表征金刚石结构与性能的方法 |
| 2.3.1 金刚石的常规检测 |
| 2.3.2 金刚石的机械性能 |
| 2.3.3 金刚石的形貌观察与品质分析 |
| 2.3.4 金刚石的热稳定性 |
| 2.3.5 金刚石的晶体结构 |
| 2.3.6 金刚石及相关物相的微观形貌与结构分析 |
| 2.3.7 金刚石及相关物相的成分分析 |
| 第3章 粉末冶金铁基触媒原材料优选与制备工艺优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 粉末冶金铁基触媒原材料的优选 |
| 3.2.1 单质铁粉 |
| 3.2.2 单质镍粉 |
| 3.2.3 石墨粉 |
| 3.3 粉末冶金铁基触媒制备工艺的优化 |
| 3.3.1 粉末退火和混合工艺 |
| 3.3.2 粉末冷成形工艺 |
| 3.3.3 片状触媒的烧结工艺 |
| 3.3.4 触媒制备工艺优化 |
| 3.4 片状粉末冶金铁基触媒的检测 |
| 3.4.1 片状铁基触媒 |
| 3.4.2 铁基触媒的金相组织 |
| 3.4.3 铁基触媒的物相 |
| 3.4.4 触媒氧含量在加工过程中的变化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 含硼粉末冶金铁基触媒的成分设计 |
| 4.1 硼源的优选 |
| 4.1.1 硼源材料的泛选 |
| 4.1.2 硼源材料的精选 |
| 4.1.3 小结 |
| 4.2 硼源合理添加量的探讨 |
| 4.2.1 金刚石的生长条件 |
| 4.2.2 金刚石的合成效果 |
| 4.2.3 小结 |
| 4.3 触媒成分的多元合金化 |
| 4.3.1 原材料的检测 |
| 4.3.2 触媒成品的检测 |
| 4.3.3 金刚石的生长条件 |
| 4.3.4 金刚石的合成效果 |
| 4.3.5 小结 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 含硼金刚石单晶的高温高压合成 |
| 5.1 合成含硼金刚石用石墨的优选 |
| 5.1.1 石墨的种类 |
| 5.1.2 石墨的性能 |
| 5.1.3 不同石墨合成金刚石的对比试验 |
| 5.1.4 小结 |
| 5.2 合成压块的组装 |
| 5.2.1 传压介质的选择 |
| 5.2.2 合成压块的组装 |
| 5.2.3 触媒与碳片厚度比的确定 |
| 5.2.4 小结 |
| 5.3 压力功率动态匹配合成工艺 |
| 5.3.1 理论依据 |
| 5.3.2 工艺设计 |
| 5.3.3 六面顶压机的改造 |
| 5.3.4 含硼金刚石相对优化生长区间的确定 |
| 5.3.5 试验验证 |
| 5.3.6 小结 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 含硼金刚石单晶的机械式提纯工艺 |
| 6.1 传统的金刚石提纯工艺 |
| 6.1.1 传统金刚石提纯工艺简介 |
| 6.1.2 除触媒 |
| 6.1.3 除石墨 |
| 6.1.4 除叶蜡石 |
| 6.1.5 小结 |
| 6.2 含硼金刚石的机械式提纯工艺 |
| 6.2.1 含硼粉末冶金铁基触媒合成压块的特点 |
| 6.2.2 提纯工艺设计 |
| 6.2.3 提纯工艺流程 |
| 6.3 试验验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 含硼金刚石单晶的结构与性能表征 |
| 7.1 晶体形貌 |
| 7.1.1 晶体形貌的体视观察 |
| 7.1.2 晶体形貌的显微观察 |
| 7.1.3 晶体形貌的定量分析 |
| 7.2 晶体结构 |
| 7.2.1 X射线衍射分析 |
| 7.2.2 Raman光谱分析 |
| 7.2.3 IR光谱分析 |
| 7.3 含硼金刚石晶体结构的模拟计算 |
| 7.3.1 引言 |
| 7.3.2 计算方法 |
| 7.3.3 计算结果 |
| 7.4 热稳定性 |
| 7.4.1 温度对机械性能的影响 |
| 7.4.2 综合热分析 |
| 7.5 硼含量的间接测量 |
| 7.5.1 硼含量的间接测量方法 |
| 7.5.2 硼含量的间接测量结果 |
| 7.6 本章小结 |
| 第8章 含硼金刚石单晶的高温高压合成机理 |
| 8.1 引言 |
| 8.1.1 金刚石合成机理简介 |
| 8.1.2 Fe-Ni-C系高温高压合成金刚石的机理研究 |
| 8.1.3 研究含硼金刚石合成机理的思路 |
| 8.2 含硼金刚石在Fe-Ni-C-B系中生长的碳源 |
| 8.2.1 引言 |
| 8.2.2 碳源的相图分析 |
| 8.2.3 对应不同合成效果的触媒组织与物相分析 |
| 8.2.4 小结 |
| 8.3 含硼金刚石在Fe-Ni-C-B系中的形成机制 |
| 8.3.1 含硼金属包覆膜的金相组织 |
| 8.3.2 含硼金属包覆膜的物相结构 |
| 8.3.3 含硼金属包覆膜的成分分析 |
| 8.3.4 小结 |
| 8.4 含硼金刚石在Fe-Ni-C-B系中的生长机制 |
| 8.4.1 引言 |
| 8.4.2 金刚石单晶/金属包覆膜界面的SEM观察 |
| 8.4.3 金刚石单晶/金属包覆膜界面的FESEM观察 |
| 8.4.4 金刚石单晶/金属包覆膜界面的AFM观察 |
| 8.4.5 金刚石单晶的TEM观察 |
| 8.4.6 小结 |
| 8.5 本章小结 |
| 第9章 结论与展望 |
| 9.1 结论 |
| 9.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读博士学位期间的科研情况 |
| 攻读博士学位期间专利申请情况 |
| 攻读博士学位期间获奖情况 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（2）含硼金刚石单晶的微观结构、性能与合成机理的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 人造金刚石的合成方法 |
| 1.2.1 高温高压法合成人造金刚石 |
| 1.2.2 合成人造金刚石的其它方法 |
| 1.3 金刚石合成机理的研究 |
| 1.3.1 石墨合成金刚石的相变 |
| 1.3.2 金刚石合成机理 |
| 1.4 含硼金刚石的结构与性能研究 |
| 1.4.1 金刚石的分类 |
| 1.4.2 含硼金刚石的结构 |
| 1.4.3 含硼金刚石的性能 |
| 1.5 含硼金刚石的合成方法 |
| 1.6 人造金刚石触媒材料的研究 |
| 1.7 选题的意义及研究内容 |
| 第2章 实验方法 |
| 2.1 铁基含硼触媒制备 |
| 2.2 金刚石高温高压合成试验 |
| 2.2.1 合成块组装 |
| 2.2.2 高温高压合成试验 |
| 2.2.3 金刚石的提纯 |
| 2.3 含硼金刚石与金属薄膜的形貌观察 |
| 2.3.1 金刚石的形貌观察 |
| 2.3.2 金刚石的SEM观察 |
| 2.3.3 金刚石的AFM分析 |
| 2.3.4 金属薄膜的FESEM观察 |
| 2.4 含硼金刚石的结构分析 |
| 2.4.1 含硼金刚石的XRD分析 |
| 2.4.2 含硼金刚石的Micro-Raman分析 |
| 2.4.3 含硼金刚石的IR分析 |
| 2.4.4 含硼金刚石与包覆膜的TEM分析 |
| 2.4.5 金刚石的EPMA分析 |
| 2.5 金刚石的性能检测 |
| 2.5.1 金刚石的静压强度测试 |
| 2.5.2 金刚石的热冲击韧性测量仪 |
| 2.5.3 金刚石的抗氧化性测试 |
| 2.5.4 金刚石的电阻-温度测量 |
| 第3章 含硼金刚石的形态与表面形貌 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 金刚石形态观察 |
| 3.2.1 合成块上金刚石的形核密度比较 |
| 3.2.2 颜色 |
| 3.3 金刚石的粒度与晶型 |
| 3.3.1 粒度筛选 |
| 3.3.2 晶型分选 |
| 3.3.3 晶型差异性分析 |
| 3.4 Diashape系统测试金刚石晶体形貌 |
| 3.4.1 Diashape系统的测量指标 |
| 3.4.2 Diashape系统的统计原理 |
| 3.4.3 Diashape系统的测试结果 |
| 3.5 金刚石表面形貌观察 |
| 3.5.1 含硼金刚石单晶的SEM观察 |
| 3.5.2 含硼金刚石单晶的AFM观察 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 含硼金刚石的晶体结构分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 含硼金刚石的XRD分析 |
| 4.3 含硼金刚石的EPMA分析 |
| 4.4 含硼金刚石的Raman光谱分析 |
| 4.5 含硼金刚石的IR分析 |
| 4.6 含硼金刚石的TEM分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 含硼金刚石与普通金刚石的性能比较 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 含硼金刚石的强度 |
| 5.2.1 金刚石的抗压强度 |
| 5.2.2 金刚石的冲击韧性测量 |
| 5.3 含硼金刚石的抗氧化性 |
| 5.3.1 金刚石的差热分析 |
| 5.3.2 金刚石受热后表面形貌的变化 |
| 5.4 含硼金刚石的电阻—温度测试 |
| 5.4.1 实验可行性分析 |
| 5.4.2 含硼金刚石的电阻—温度特性 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 含硼金刚石单晶表面金属包覆膜的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 金刚石单晶表面金属包覆膜的研究 |
| 6.2.1 金属包膜的成分与结构研究 |
| 6.2.2 金属包覆膜的微观形貌 |
| 6.2.3 金属包膜的作用分析 |
| 6.3 金刚石的形核与长大 |
| 6.3.1 金刚石形核的热力学分析 |
| 6.3.2 金刚石的界面生长 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 EET和TFDC理论在金刚石合成研究中的应用 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 EET理论与TFDC理论简介 |
| 7.2.1 EET理论的基本概念 |
| 7.2.2 计算方法——键距差(BLD)法 |
| 7.2.3 程氏理论的基本思想 |
| 7.2.4 余氏理论和程氏理论的关系 |
| 7.3 Fe_3C(Fe_3(C,B))／金刚石界面的电子结构计算 |
| 7.3.1 Fe_3C和Fe_3(C,B)的价电子结构计算 |
| 7.3.2 金刚石的价电子结构 |
| 7.3.3 界面电子密度计算 |
| 7.4 结果讨论 |
| 7.5 本章小结 |
| 第8章 结论 |
| 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 |
| 攻读博士学位期间申请国家发明专利 |
| 攻读博士学位期间获奖情况 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）金刚石表面状态控制及应用基础研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 金刚石的性能及制备方法 |
| 2.1.1 金刚石的优异性能 |
| 2.1.2 金刚石的制备 |
| 2.1.3 国内外金刚石制备技术的发展 |
| 2.2 金刚石表面的高效机械平整化控制 |
| 2.2.1 金刚石的化学辅助机械抛光 |
| 2.2.2 催化金属辅助摩擦抛光 |
| 2.2.3 高速动态摩擦抛光 |
| 2.3 金刚石的等离子体刻蚀表面状态控制 |
| 2.3.1 金刚石等离子体刻蚀原理 |
| 2.3.2 金刚石刻蚀形貌演变机制 |
| 2.3.3 金刚石的氧基等离子体刻蚀表面控制 |
| 2.3.4 金刚石的氢等离子体刻蚀表面控制 |
| 2.4 金刚石质量损伤及表面键态对其应用性能的影响 |
| 2.4.1 质量损伤及表面键态对电磁波环境下介电特性的影响 |
| 2.4.2 质量损伤及表面键态对表面导电及输运特性的影响 |
| 3 研究内容和实验方法 |
| 3.1 研究内容和思路 |
| 3.1.1 研究内容 |
| 3.1.2 研究思路 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 金刚石膜片的制备方法 |
| 3.2.2 金刚石膜片表征方法 |
| 3.2.3 金刚石的预处理及处理后的表面状态 |
| 4 金刚石高速机械平整化控制过程及表面键态演变机制 |
| 4.1 不同质量金刚石膜片的制备及表征 |
| 4.1.1 金刚石膜片的制备及预处理 |
| 4.1.2 金刚石膜片的基本物相特征 |
| 4.2 金刚石膜片的高速平整化控制系统及过程 |
| 4.3 金刚石高速平整化过程的控制影响因素 |
| 4.3.1 平整化过程外加载荷的影响 |
| 4.3.2 平整化过程持续时间的影响 |
| 4.3.3 平整化过程线性速度的影响 |
| 4.4 金刚石高速平整化过程控制优化 |
| 4.5 基于优化高速平整化过程的金刚石膜片表面状态 |
| 4.6 金刚石高速平整化机制及表面键态演变 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 高速机械平整化金刚石质量损伤精细分析及对应用响应的影响 |
| 5.1 金刚石高速平整化所致亚表面损伤的演化分析 |
| 5.2 金刚石动态抛光质量损伤的拉曼光谱精细分析 |
| 5.3 不同质量多晶金刚石的亚表面损伤分析 |
| 5.4 金刚石质量损伤的太赫兹精细分析及响应 |
| 5.4.1 金刚石膜片损伤控制及质量分析 |
| 5.4.2 金刚石太赫兹超精细质量分析应用测试系统 |
| 5.4.3 金刚石质置差异及损伤对太赫兹波段精细吸收响应的影响 |
| 5.4.4 金刚石质量差异及损伤对太赫兹波段介电响应的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 金刚石氧基等离子体刻蚀表面形貌演变及状态控制 |
| 6.1 金刚石制备及表面等离子刻蚀控制 |
| 6.1.1 金刚石膜片的制备及质量检测 |
| 6.1.2 ICP反应离子刻蚀控制 |
| 6.2 金刚石不同氧基体系ICP反应离子刻蚀速率 |
| 6.3 金刚石不同氧基体系ICP反应离子刻蚀表面形貌控制 |
| 6.3.1 低偏置射频功率不同辅助气体条件下表面形貌及演变 |
| 6.3.2 高偏置射频功率不同辅助气体条件下表面形貌及演变 |
| 6.4 基于优化刻蚀工艺的图形化单晶金刚石表面平整化控制应用 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 金刚石不同氧基体系等离子刻蚀表面反应与键态 |
| 7.1 金刚石不同氧基体系ICP刻蚀的化学反应过程 |
| 7.2 金刚石不同氧基体系ICP反应离子刻蚀的物相及表面键态 |
| 7.2.1 低偏置射频功率不同辅助气体条件下的物相及表面键态 |
| 7.2.2 高偏置射频功率不同辅助气体条件下的物相及表面键态 |
| 7.3 金刚石不同气基体系ICP反应离子刻蚀温度变化 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 金刚石氢基等离子体表面形貌及半导体化控制 |
| 8.1 金刚石的制备及质量表征 |
| 8.2 未半导体化(绝缘)表面键态 |
| 8.3 金刚石氢等离子体表面状态控制及演变 |
| 8.3.1 金刚石氢等离子体刻蚀表面形貌控制 |
| 8.3.2 金刚石表面氢等离子体刻蚀形貌演变机制 |
| 8.3.3 金刚石表面氢等离子体刻蚀表面状态演变 |
| 8.4 金刚石表面氢等离子体半导体化及SGFET结构制备 |
| 8.4.1 金刚石表面氢等离子体半导体化过程控制优化 |
| 8.4.2 基于表面半导体化金刚石膜片结构设计及制备 |
| 8.5 本章小结 |
| 9 金刚石表面碳氢键的应用损伤及无损修复 |
| 9.1 氢终端金刚石液态环境的直流特性响应 |
| 9.2 金刚石表面碳氢键的反应损伤 |
| 9.3 金刚石表面氢终端键无损修复 |
| 9.3.1 金刚石负电势线性扫描及表面碳氢键的修复 |
| 9.3.2 表面键态修复后的金刚石性能 |
| 9.4 金刚石表面化学键反应与修复机制 |
| 9.5 本章小结 |
| 10 结论 |
| 11 创新点 |
| 12 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）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 |
（5）肼类有机物掺杂金刚石大单晶的高温高压合成及退火研究（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 金刚石的光谱学特征 |
| 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 物质原子间常见的振动类型 |
| 2.3.3 红外图谱的在金刚石方面的应用 |
| 2.3.4 金刚石傅里叶红外吸收光谱解析 |
| 2.3.5 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 金刚石发展历程 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 天然金刚石的探索历程 |
| 3.2.1 天然金刚石的起源 |
| 3.2.2 天然金刚石的颜色 |
| 3.2.3 金刚石包裹体的研究 |
| 3.3 人造金刚石的发展历程 |
| 3.3.1 人造金刚石的探索历程 |
| 3.3.2 高温高压合成金刚石的理论基础-溶剂理论 |
| 3.3.3 人造金刚石高压设备 |
| 3.3.4 实验组装的确定 |
| 3.3.5 高温高压合成金刚石的生长环境的研究进展 |
| 3.4 金刚石的高温高压退火研究 |
| 3.4.1 金刚石高温高压退火的研究历程 |
| 3.4.2 金刚石高温高压退火研究的意义 |
| 第四章 以C_3H_5N_3O为有机添加剂的高温高压金刚石的合成及表征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 C_3H_5N_3O简介及实验过程 |
| 4.2.1 C_3H_5N_3O简介 |
| 4.2.2 实验过程 |
| 4.3 C_3H_5N_3O环境中合成金刚石的光学照片 |
| 4.4 C_3H_5N_3O环境中合成金刚石的红外表征 |
| 4.5 C_3H_5N_3O环境中合成金刚石的拉曼表征 |
| 4.6 C_3H_5N_3O环境中合成金刚石的XPS能谱 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 以C_3H_8N_4O_2为有机添加剂的高温高压金刚石的合成及表征 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验过程 |
| 5.2.1 C_3H_8N_4O_2简介 |
| 5.3 实验过程 |
| 5.4 实验结果与讨论 |
| 5.4.1 添加C_3H_8N_4O_2 后的金刚石合成实验条件 |
| 5.4.2 添加C_3H_8N_4O_2后合成的金刚石晶体的红外表征 |
| 5.4.3 添加C_3H_8N_4O_2后合成的金刚石晶体的拉曼表征 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 以CH_6N_4O为有机添加剂的高温高压金刚石的合成及表征 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 CH_6N_4O简介与实验过程 |
| 6.2.1 CH_6N_4O简介 |
| 6.2.2 实验过程 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 NiMnCo-C体系中添加不同含量CH_6N_4O后的实验结果 |
| 6.3.2 添加CH_6N_4O后合成金刚石晶体的红外表征 |
| 6.4 {NaN_3~+ CH_6N_4O}复合添加剂合成金刚石及表征 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 N-H-O共掺杂金刚石中出现的“毛刺”现象 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验过程 |
| 7.3 实验结果与讨论 |
| 7.3.1 氮、氢、氧共掺杂金刚石的合成条件及结果 |
| 7.3.2 以C_3H_5N_3O为添加剂合成金刚石晶体的“毛刺”现象 |
| 7.3.3 以C_3H_8N_4O_2为添加剂合成金刚石晶体的“毛刺”现象 |
| 7.3.4 以CH_6N_4O为添加剂合成金刚石晶体的“毛刺”现象 |
| 7.3.5 加入NaN_3后氮、氢、氧共掺杂金刚石的“毛刺”现象 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 对N-H-O共掺杂金刚石的高温高压退火研究 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 实验过程 |
| 8.3 N-H-O掺杂金刚石高温高压退火条件及实验结果 |
| 8.3.1 退火条件及实验结果 |
| 8.3.2 退火前后晶体的光学分析 |
| 8.3.3 退火前后金刚石的拉曼表征 |
| 8.3.4 高温高压退火前后氮、氢、氧共掺杂金刚石的红外光谱表征 |
| 8.4 本章小结 |
| 第九章 结论与展望 |
| 9.1 结论 |
| 9.2 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 |
（6）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 |
（7）金刚石氮-间隙原子缺陷的光致发光光谱研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 金刚石的发展历史 |
| 1.2 金刚石的结构 |
| 1.3 金刚石的分类 |
| 1.4 金刚石的性质 |
| 1.5 金刚石的应用 |
| 1.6 金刚石的合成方法 |
| 1.6.1 高温高压法 |
| 1.6.2 化学气相沉积法 |
| 1.7 金刚石的掺杂方法 |
| 1.7.1 金刚石的p型掺杂 |
| 1.7.2 金刚石的n型掺杂 |
| 1.8 国内外研究现状 |
| 1.9 研究意义 |
| 第二章 理论与实验 |
| 2.1 结晶学及能带理论 |
| 2.1.1 晶格 |
| 2.1.2 晶胞 |
| 2.1.3 晶向与密勒指数 |
| 2.1.4 倒易点阵与布里渊区 |
| 2.1.5 能带理论 |
| 2.2 电子辐照 |
| 2.3 金刚石的缺陷 |
| 2.3.1 本征点缺陷 |
| 2.3.2 杂质缺陷 |
| 2.4 光致发光 |
| 2.5 实验 |
| 2.5.1 金刚石试样的制备 |
| 2.5.2 金刚石晶体处理 |
| 2.5.3 辐照实验 |
| 2.5.4 低温PL光谱 |
| 2.5.5 退火 |
| 第三章 高能电子辐照氮掺杂金刚石 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Raman峰 |
| 3.3 零声子线 |
| 3.4 退火 |
| 3.5 零声子线的平面分布情况 |
| 3.6 零声子线在深度方向的分布情况 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 近阀能电子辐照氮掺杂金刚石 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 零声子线 |
| 4.3 测试温度对零声子线的影响 |
| 4.4 激光功率对零声子线的影响 |
| 4.5 退火 |
| 4.6 零声子线的平面分布情况 |
| 4.7 零声子线在深度方向的分布情况 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的学术成果 |
（8）热等离子体合成纳米金刚石、超薄碳化硼膜及其结构表征（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 金刚石材料 |
| 1.1.1 金刚石的原子和晶体结构 |
| 1.1.2 金刚石晶格空间群 |
| 1.1.3 纳米金刚石的特性 |
| 1.1.4 纳米金刚石的应用 |
| 1.1.5 纳米金刚石的合成机理与方法 |
| 1.2 碳化硼(B_4C)材料 |
| 1.2.1 B_4C的晶体结构 |
| 1.2.2 硼碳化合物的二元相图 |
| 1.2.3 B_4C的性能 |
| 1.2.4 B_4C的合成方法 |
| 1.2.5 二维B_4C的发展现状 |
| 1.3 直流电弧等离子体法制备纳米材料 |
| 1.3.1 等离子体 |
| 1.3.2 电弧法工作原理 |
| 1.4 本文主要研究思路 |
| 1.4.1 选题依据 |
| 1.4.2 研究目的和意义 |
| 1.4.3 研究内容 |
| 2 利用磁性ⅧB族过渡金属催化剂(Ni、Co)控制合成纳米金刚石 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 氢等离子体的非平衡热力学耦合方程 |
| 2.3 实验所用材料、仪器和表征手段 |
| 2.3.1 实验所用材料 |
| 2.3.2 实验所用仪器 |
| 2.3.3 实验所用表征手段 |
| 2.4 镍-硅-碳体系制备纳米金刚石 |
| 2.4.1 硅-碳体系纳米粒子的制备与表征 |
| 2.4.2 镍-碳体系纳米粒子的制备与表征 |
| 2.4.3 镍-硅体系纳米粒子的制备与表征 |
| 2.4.4 镍-硅-碳体系纳米粒子的制备与表征 |
| 2.5 钴-硅-碳体系制备纳米金刚石 |
| 2.5.1 钴-碳体系纳米粒子的制备与表征 |
| 2.5.2 钴-硅体系纳米粒子的制备与表征 |
| 2.5.3 钴-硅-碳体系纳米粒子的制备与表征 |
| 2.6 Ni、Co合成纳米金刚石机理分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 利用非磁性ⅦB族过渡金属催化剂(Mn)控制合成纳米金刚石 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验所用材料、仪器和表征手段 |
| 3.2.1 实验所用材料 |
| 3.2.2 实验所用仪器 |
| 3.2.3 实验所用表征手段 |
| 3.3 锰-硅-碳体系制备纳米金刚石 |
| 3.3.1 锰-碳二元体系纳米粒子的制备及表征 |
| 3.3.2 锰-硅二元体系纳米粒子的制备及表征 |
| 3.3.3 锰-硅-碳三元体系纳米粒子的制备及表征 |
| 3.4 电弧法制备纳米金刚石粒子的形成机理研究 |
| 3.4.1 过渡性金属催化剂的催化机理分析 |
| 3.4.2 Mn合成纳米金刚石机理分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 二维B_4C纳米片和超薄B_4C膜的制备、表征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验所用材料、仪器和表征手段 |
| 4.2.1 实验所用材料 |
| 4.2.2 实验所用仪器 |
| 4.2.3 实验所用表征手段 |
| 4.3 二维B_4C纳米片的制备及表征 |
| 4.3.1 二维B_4C纳米片的制备与表征(H_2:Ar=1:2) |
| 4.3.2 二维B_4C纳米片的制备与表征(H_2:Ar=1:6) |
| 4.4 二维超薄B_4C膜的制备及表征 |
| 4.4.1 B_4C空心球的制备与表征 |
| 4.4.2 超薄B_4C膜的制备与表征 |
| 4.5 超薄B_4C膜形成机理的研究 |
| 4.6 超薄B_4C膜光催化性能的研究 |
| 4.6.1 超薄B_4C膜的UV-vis吸收光谱 |
| 4.6.2 超薄B_4C膜的光催化性 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 结论、创新点与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）人工合成金刚石的晶体形态、杂质缺陷、颜色及其对金刚石性能表征参数的影响（论文提纲范文）
| 第一章 绪论 |
| 1.1 金刚石的结构与性质 |
| 1.2 人造金刚石的应用 |
| 1.3 人造金刚石的发展现状 |
| 1.4 论文选题与主要内容 |
| 第二章 大工业生产金刚石的分选与检测 |
| 2.1 工业生产金刚石的分选 |
| 2.2 人造金刚石的质量检测 |
| 第三章 人造金刚石的晶体形态 |
| 3.1 人造金刚石的基本形态 |
| 3.2 大规模生产中人造金刚石的晶形分布 |
| 3.3 不同晶体形态的金刚石生长特性 |
| 3.4 金刚石晶体形态对金刚石性能表征参数的影响 |
| 3.5 结论 |
| 第四章 人造金刚石的杂质与缺陷 |
| 4.1 人造金刚石的杂质 |
| 4.2 人造金刚石的缺陷 |
| 4.3 金刚石杂质和缺陷对金刚石性能表征参数的影响 |
| 第五章 人造金刚石的颜色 |
| 5.1 人造金刚石的颜色 |
| 5.2 金刚石的颜色对金刚石性能表征参数的影响 |
| 第六章 人造金刚石晶体形态、杂质缺陷、颜色研究在选形技术中的应用 |
| 6.1 高品级圆晶金刚石选形技术 |
| 6.2 中低品级成品金刚石整形技术 |
| 6.3 成品金刚石的新型检测技术 |
| 第七章 总结 |
| 参考文献 |
| 人工合成金刚石的晶体形态、杂质缺陷、颜色及其 对金刚石性能表征参数的影响 |
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 致 谢 |
| 导师及作者简介 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（10）铁基粉末触媒合成金刚石作用机理的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 文献综述 |
| 1.1 金刚石的结构、性质、发展及合成方法 |
| 1.1.1 人造金刚石的结构及主要性质 |
| 1.1.2 人造金刚石合成的历史与发展现状 |
| 1.1.3 人造金刚石合成的主要方法 |
| 1.2 高温高压合成金刚石的机理 |
| 1.2.1 石墨转变为金刚石的基本原理 |
| 1.2.2 碳的压力-温度相图 |
| 1.3 触媒参与下人造金刚石合成理论及存在问题 |
| 1.4 人造金刚石触媒材料 |
| 1.4.1 触媒的作用 |
| 1.4.2 触媒材料的研究概况 |
| 1.4.3 触媒材料的制备方法 |
| 1.5 本论文研究意义、目标及研究内容 |
| 1.5.1 研究意义 |
| 1.5.2 研究目的 |
| 1.5.3 研究内容 |
| 2 实验材料及研究方法 |
| 2.1 触媒粉末的制备及质量控制 |
| 2.1.1 触媒粉末制备方法及所需原材料 |
| 2.1.2 触媒粉末制备过程 |
| 2.1.3 触媒粉末的质量控制 |
| 2.2 碳源及合成柱的制备 |
| 2.2.1 石墨粉要求 |
| 2.2.2 合成柱制备工艺流程 |
| 2.3 合成辅件及组装结构 |
| 2.3.1 叶腊石粉压块 |
| 2.3.2 导电钢圈 |
| 2.3.3 金刚石合成组装结构 |
| 2.4 金刚石合成设备 |
| 2.5 金刚石的性能表征及检测 |
| 2.5.1 金刚石的常规表征参数 |
| 2.5.2 金刚石的强度检测 |
| 2.5.3 金刚石的形貌观察与品质分析 |
| 2.5.4 金刚石及相关物相的微观形貌及结构分析 |
| 3 FeNi粉末触媒成分组成对合成金刚石的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 FeNi触媒的制备及金刚石合成性能研究 |
| 3.2.1 粉末触媒的微观形貌分析 |
| 3.2.2 触媒组成对合成金刚石的影响 |
| 3.2.3 触媒含量增加实验 |
| 3.2.4 相同触媒不同含量实验 |
| 3.2.5 金刚石合成条件对比 |
| 3.3 FeNi触媒实验结果分析及触媒成分的配制原则 |
| 3.3.1 FeNi触媒实验结果分析 |
| 3.3.2 触媒组成元素及配比原则 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 稀土对FeNi粉末触媒合成金刚石的影响研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 稀土元素的性质及脱氧机理 |
| 4.2.1 稀土元素的性质 |
| 4.2.2 稀土降低触媒中的结合氧机理 |
| 4.3 稀土元素添加量对FeNi触媒内杂质的影响 |
| 4.3.1 触媒粉末制备及组成 |
| 4.3.2 含稀土触媒粉末的性能 |
| 4.3.3 触媒粉末的元素组成 |
| 4.4 添加稀土触媒合成金刚石实验 |
| 4.4.1 合成实验条件 |
| 4.4.2 合成实验综合分析 |
| 4.5 稀土的存在形式及金刚石性能的分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 FeMn基配方粉末触媒的制备及合成实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 FeMnX触媒配方的设计 |
| 5.3 FeMnX粉末触媒制备及实验 |
| 5.3.1 FeMn基触媒制备 |
| 5.3.2 触媒粉末的性能 |
| 5.3.3 FeMn粉末触媒合成实验 |
| 5.4 FeMn系触媒中Mn、Co的含量对合成条件的影响 |
| 5.4.1 触媒性能检测 |
| 5.4.2 FeMn基粉末触媒改进配方试验 |
| 5.5 FeMn触媒合成条件分析 |
| 5.5.1 晶体的价电子理论 |
| 5.5.2 Me_3C和金刚石的价电子结构的一些数据 |
| 5.5.3 M_3C/金刚石界面的价电子结构 |
| 5.5.4 综合分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 FeMnNi触媒合成团粒结构自锐性金刚石的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 金刚石合成理论及自锐性金刚石工艺控制 |
| 6.2.1 合成温度、压力对金刚石形核的影响 |
| 6.2.2 晶粒的形成率及合成曲面理论 |
| 6.2.3 金刚石晶粒的长大 |
| 6.2.4 自锐性金刚石合成工艺控制特点 |
| 6.3 CSD金刚石合成实验及分析 |
| 6.3.1 合成实验 |
| 6.3.2 制备的团粒结构金刚石的形貌及性能 |
| 6.3.3 磨削试验研究 |
| 6.3.4 FeMnNi触媒与NiMn触媒的成本分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 铁基触媒催化金刚石合成机制的探讨 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 触媒作用下金刚石的形核、生长模式 |
| 7.2.1 粉末触媒合成金刚石的形核与生长 |
| 7.2.2 金刚石金属包覆膜的作用 |
| 7.2.3 金刚石表面及周围元素的分布 |
| 7.2.4 金刚石金属包膜的物相构成及周围元素分布 |
| 7.3 金刚石金属包膜中碳化物的作用分析 |
| 7.4 对高温高压金刚石合成研究的局限性 |
| 7.5 本章小结 |
| 8 结论 |
| 参考文献 |
| 在学研究成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、人造金刚石中的杂质及其对晶体结构和晶体性能的影响（论文参考文献）
- [1]Fe-Ni-C-B系高温高压合成含硼金刚石单晶的工艺与机理研究[D]. 李和胜. 山东大学, 2009(05)
- [2]含硼金刚石单晶的微观结构、性能与合成机理的研究[D]. 宫建红. 山东大学, 2006(12)
- [3]金刚石表面状态控制及应用基础研究[D]. 郑宇亭. 北京科技大学, 2021
- [4]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)
- [5]肼类有机物掺杂金刚石大单晶的高温高压合成及退火研究[D]. 郭龙锁. 吉林大学, 2019(11)
- [6]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)
- [7]金刚石氮-间隙原子缺陷的光致发光光谱研究[D]. 常森. 太原科技大学, 2020(03)
- [8]热等离子体合成纳米金刚石、超薄碳化硼膜及其结构表征[D]. 周雷. 大连理工大学, 2019(06)
- [9]人工合成金刚石的晶体形态、杂质缺陷、颜色及其对金刚石性能表征参数的影响[D]. 柯拥军. 吉林大学, 2005(03)
- [10]铁基粉末触媒合成金刚石作用机理的研究[D]. 赵文东. 北京有色金属研究总院, 2010(10)