立方氮化硅的研究进展

立方氮化硅作为氮化硅的第三种物相,具有比α-Si3N4、β-Si3N4高的体积模量及硬度,是继金刚石与立方氮化硼之后的第三种超硬材料.从静高压合成与动高压合成两个方面综述了立方氮化硅粉体的合成研究现状,详细阐述了立方氮化硅的晶体结构及性能,介绍了立方氮化硅块体材料的研究进展,并展望了立方氮化硅的应用及研究前景.     

硬质薄膜材料的最新发展及应用

综述了硬质薄膜材料的最新研究状况。硬质薄膜的设计向着多元化、多层膜的方向发展。本征超硬薄膜材料，如：金刚石、C—BN、B4C、TiB2、BC4N等的硬度可以达到50～80GPa。纳米超晶格薄膜和纳米晶复合膜两类新的超硬薄膜的硬度分别随超晶格的调制周期减小，纳米晶晶粒尺寸减小而增加，它们的硬度都能达到40～70GPa。最高硬度的薄膜材料nc—TiN／a—Si3N4采用PCVD方法制备，加载30mN测得塑性硬度(Plastic hardness)H=110GPa；加载70mN，H=80GPa。本综述对硬质薄膜的应用前景做了展望。     

共价晶体硬度的微观理论

基于共价固体硬度正比于单位面积上每根化学键对压头的阻抗之和的假设．提出了估计极性共价固体硬度的微观理论。计算了新近合成的立方尖晶石结构Si3N4的理论硬度，计算值与最近报道的实验值吻合。最后．预测了高密度C3N4异构体的理论硬度。     

脉冲激光诱导液—固界面反应制备金刚石纳米晶

采用液体水中激光熔蚀固体石墨靶的方法，制成晶形较好的六方金刚石相和立方金刚石，还观察到一种柱状纳米金刚石晶体。     

电化学制备CNx薄膜及其结构表征

在甲醇-尿素有机溶液中,采用电化学沉积方法,在单晶硅表面沉积得到掺氮的类金刚石薄膜.利用原子力显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、傅立叶分光红外光度计、X射线衍射仪研究了其表面形貌和微观结构.结果表明:电化学沉积得到的薄膜表面致密,但粗糙度较大;Raman光谱中出现明显的D峰和G峰,说明薄膜中存在无定形结构的碳基质;薄膜的化学元素组成主要为C,还有少量的N,C、N之间主要以单键和双键形式相连;薄膜中存在着一定数量的β-C3N4晶相.     

碳原料结构对激光法合成纳米金刚石的影响

为了确定在较低激光能量密度下（10^6W／cm^2）激光法合成纳米金刚石最适宜的碳原料，研究了三种结构不同的碳原料（炭黑、片状石墨、土状石墨）对合成纳米金刚石的影响，采用拉曼光谱对碳原料的结构进行了分析，结果显示炭黑、土状石墨和片状石墨这三种碳原料的结晶程度依次增强，用Nd：YAG脉冲激光分别轰击不同碳原料的悬浮液，实验产物的透射电镜分析显示在激光照射炭黑和片状石墨的产物中没有金刚石生成，而在激光照射石墨的产物中发现了立方结构的金刚石，其颗粒尺寸约为5Bin．因此，在10^6W／cm^2的脉冲激光作用下，无序炭黑和结晶较完整的片状石墨均不利于合成金刚石，只有有序化程度适中的土状石墨有利于合成金刚石．     

射频磁控溅射制备类金刚石薄膜的特性

采用射频磁控溅射技术,用高纯石墨靶在单晶硅片、抛光不锈钢片上制备了类金刚石薄膜(DLC)。采用Raman光谱、原子力显微镜、显微硬度分析仪,表征了类金刚石薄膜的微观结构、表面形貌、硬度。结果表明,制备的类金刚石薄膜中含sp2、sp3杂化碳键,具有典型的类金刚石结构特征。计算表明,对应sp3杂化碳原子含量的ID1IG为3.18;薄膜的表面十分平整光滑,表面粗糙度极低,平均粗糙度Ra为0.17 nm;薄膜硬度可以高达30.8 GPa。     

直流负偏压对类金刚石薄膜结构和性能的影响

利用直流-射频-等离子体增强化学气相沉积技术在单晶硅表面制备了类金刚石薄膜，采用原子力显微镜、Raman光谱、X射线光电子能谱、红外光谱、表面轮廓仪和纳米压痕仪考察了直流负偏压对类金刚石薄膜表面形貌、微观结构、沉积速率和硬度等性能的影响。结果表明：无直流负偏压条件下，薄膜呈现有机类聚合结构，具有较低的SP3含量和硬度；叠加上直流负偏压后，薄膜具有典型的类金刚石结构特征，SP3含量和硬度得到了显著的提高；但随着直流负偏压的升高，薄膜的沉积速率和H含量逐渐降低，而SP3含量和硬度在直流负偏压为200V时出现最大值，此后逐渐降低。     

磁控溅射法制备CNx薄膜及其结构表征

以Ar/N2混合气体作为溅射气体,利用直流磁控溅射的方法制备子碳氮薄膜.利用X射线衍射和红外光谱对碳氮薄膜进行了结构分析.IR光谱证实了薄膜中碳氮化合物的形成,而XRD的检测结果表明,类石墨相g-C3N4是碳氮薄膜中的主要成分,同时有极少量的β-C3N4晶相生成.同时发现,Ar/N2溅射气体的分压对获取β-CsN4有着明显的影响.本实验中,当N2体积分数为33%,碳氮薄膜中β-C3N4晶相的含量最高.     

立方晶Si3N4的硬度接近超石英

德国达姆施塔特理工大学和美国康耐尔大学等单位的科学家，合成并鉴定了一种称作c-Si3N4的个有立方尖晶石结构的氯化硅相。研究人员将硅单晶在氮压力中嵌入一金刚石传感器(cell)，用YLF激光在15GPa压力下将试样加热至2200K，得出的产品用拉曼光谱、