类金刚石薄膜膜基结合强度优化技术研究进展

类金刚石膜是由sp2键合的石墨与sp3键合的金刚石组成的一类碳膜,具备石墨的润滑特性和金刚石的高硬度,在降低摩擦因数、耐磨等方面具有重要应用价值.但薄膜较大的残余应力以及膜基结合问题的存在,限制了其在机械、电子、医学等范围内的普遍应用.国内外研究表明,掺杂元素、生成过渡层、设计多层膜成为有效改善类金刚石薄膜膜基结合强度...     

布基球碳原子簇一般结构特点的探讨

用结构化学的原理和几何的方法研究了布基球耐烦原子簇的一般结构特点，指出碳原子簇都是由只有五元环和六元五组成的类球形碳笼，碳笼的曲率愈小，对称性愈强，该碳原子簇的稳定性愈大。     

掺氮对纳米金刚石薄膜形貌及组成结构的影响

采用微波等离子体化学气相沉积技术,通过在甲烷和氢气的混合反应气源中通入不同浓度的氮气,合成了氮掺杂的纳米金刚石薄膜.表征结果表明随着氮气浓度的增加,所得到的金刚石薄膜的材料特征发生了明显的改变:膜层晶粒结构由从未见过的大尺寸片状向团簇状再向微颗粒状转变,并且薄膜的表面粗糙度相应变小;同时薄膜中非金刚石组份逐渐增多,膜材的物相纯度下降.氮气浓度除决定了纳米金刚石薄膜中N的掺杂度外,还会对膜材的物相组成、形貌及结构产生巨大的影响.     

3种生物碳素材料表面的血液相容性

通过比较表面能量参数,血浆蛋白吸附在碳素材料表面后的构象改变和血小板粘附在碳素材料表面后的形态改变,对3种生物碳素材料表面的血液相容性进行了研究。结果表明:3种生物碳素材料的临界表面张力和界面自由能为:石墨>金刚石膜>类金刚石膜;而极性色散比正好相反;石墨对血浆蛋白构象的改变相对较大,DLC膜相对较小,金刚石膜居中;单位面积石墨表面上粘附血小板的数目远大于金刚石膜表面,而纯的类金刚石膜表面上基本没有粘附血小板。类金刚石膜的血液相容性优于金刚石膜,金刚石膜的血液相容性优于石墨。     

金属-类金刚石薄膜研究进展

类金刚石膜中的金属粒子可缓解类金刚石薄膜中由于制备态产生大内应力而导致的膜厚受限这一矛盾,能显著改变薄膜各种性能.述评了金属-类金刚石薄膜的制备工艺、不同金属粒子对DLC薄膜形态、键结构、力学及摩擦磨损性能、物理化学性能等的影响,指出在金属粒子对DLC膜的力学及摩擦学性能的影响方面还有很多待确定的因素.     

非晶态碳膜a—C：H的结构研究

利用ＩＲ、ＥＰＲ，ＸＰＳ，Ｈ释放谱以及电导等测试手段研究了非晶态碳膜的结构特性与沉积参数之间的关系，结果表明ａ－Ｃ：Ｈ由两相组成，一相是石墨结构，另一相是金刚石结构。     

衬底温度对热丝法生长纳米金刚石膜的影响

采用热丝化学气相沉积法在氩/丙酮/氢气体系中研究衬底温度对纳米金刚石膜生长的影响,使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪对金刚石膜进行检测.结果表明衬底温度对金刚石膜的生长模式、形貌、粒径和生长速率有很大影响.在750℃衬底温度下生长模式为颗粒状生长模式,呈现纳米金刚石结构,生长速率达到8.45μm/h;随着衬底温度的降低,金刚石晶粒粒度逐渐变大,由纳米金刚石向微米金刚石转变,生长模式变为柱状生长模式,生长速率逐渐降低;在600℃衬底温度下变为微米金刚石,生长速率下降到1.95μm/h.     

MDMA分子结构与性质的密度泛函理论研究

使用密度泛函理论B3LYP方法，分别在6-31G^＊和6—31＋G^＊基组水平上对摇斗丸MDMA分子的结构与性质进行理论计算研究。计算结果表明：稳定结构中氧原子与苯环上两个碳原子以及亚甲二氧基中碳原子形成对称的平面五元环，且与苯环基本处于一个平面。在此基础上使用密度泛函理论方法计算了分子第一激发态的电子垂直跃迁能，得到最大吸收波λmax。     

石墨烯材料的结构、性质及表征解析

介绍并解析了理想的和实际制备的石墨烯材料,包括石墨烯、还原氧化石墨烯、氧化石墨烯、石墨烯复合材料的一些基本结构、性质和表征。根据石墨烯的结构,从理论上对它的一些性质进行演算和推导。指出了今后对石墨烯结构、性质及表征等相关基础研究的方向。     

甲烷浓度对金刚石膜沉积质量的影响

在10kW微波等离子化学气相沉积装置中,采用甲烷和氢气作为气源,在直径为50mm的P型(100)单晶硅片上进行了不同甲烷浓度条件下金刚石薄膜的制备研究.利用扫描电子显微镜和激光Raman光谱仪对所制备的金刚石膜进行表征.结果表明:较高的甲烷浓度(2%,体积分数)虽然可以加快金刚石膜生长速率,但离解反应气体的能量相对减弱,晶粒尺寸较小;此时原子氢刻蚀作用也会较弱,非金刚石相含量增加,残留的杂质越来越多,金刚石纯度不高,薄膜的质量较差.随着甲烷浓度的降低,金刚石膜(100)晶面充分显现,薄膜质量逐渐变好.然而过低的甲烷浓度(0.5%,体积分数)会导致有利于金刚石生长的含碳活性基团含量降低,使金刚石膜生长缓慢,晶粒尺寸难以长大.     

再结晶石墨的形成机制

用高温高压温度梯度法作为实验手段来生长优质宝石级金刚石单晶。发现在金刚石合成的稳定区内(人造石墨碳源已完整为金刚石,而且籽晶上有宝石级金刚石单晶的持续生长),结晶性完整的亚稳态再结晶石墨更容易在相对低压高温区出现,其成核驱动力小于金刚石。本文还首次从过剩溶解度角度讨论了再结晶石墨的形成过程。研究表明:在金属触媒溶液中由高温端扩散下来的大量碳源处于过饱和状态时,再结晶石墨是作为一种中间相首先出现,当压力、温度合适时,再结晶石墨会再次成核为金刚石单晶,否则,再结晶石墨就会稳定保留下来。     

IIb型与Ib型金刚石热稳定性比较

通过在铁基触媒中加入氮化硼的方法，高温高压合成了IIb型金刚石．用光学显微镜对IIb型金刚石与Ib型金刚石的单晶形貌结构进行观察．利用冲击韧性测定仪、静压强度仪及差热分析仪对IIb型金刚石与Ib型金刚石在空气中的热稳定性进行了系统的对比研究．结果一致表明，合成的IIb型金刚石较Ib型金刚石不仅具有优异的热冲击韧性和静压强度，而且具有较好的热稳定性，并通过差热分析提出了进一步提高金刚石热稳定性的有效地途径．金刚石的热分解过程与其重量的损失是同步的，表明失重是由金刚石石墨化和氧化引起的．     

IIb型与Ib型金刚石热稳定性比较

通过在铁基触媒中加入氮化硼的方法，高温高压合成了IIb型金刚石.用光学显微镜对IIb型金刚石与Ib型金刚石的单晶形貌结构进行观察.利用冲击韧性测定仪、静压强度仪及差热分析仪对IIb型金刚石与Ib型金刚石在空气中的热稳定性进行了系统的对比研究.结果一致表明，合成的IIb型金刚石较Ib型金刚石不仅具有优异的热冲击韧性和静压强度，而且具有较好的热稳定性，并通过差热分析提出了进一步提高金刚石热稳定性的有效地途径.金刚石的热分解过程与其重量的损失是同步的，表明失重是由金刚石石墨化和氧化引起的.     

微波等离子CVD低温沉积金刚石膜及其表征

采用CH4／Ar偈气源系统，以Si（111）为基片在微波等离子CVD系统中通过工艺的优化在350℃沉积了金刚石膜。研究了不同的基片预处理工艺、微波功率对金刚石结构的影响，用XRD、SEM等测试方法进行了表征，XRD测试结果表明金刚石膜中仍存在缺陷和杂质，SEM测试结果表明金刚石膜由200nm的球状颗粒组成，存在二次成核现象。     

微波CVD法低温制备纳米金刚石薄膜

利用甲醇和氢气的混合气体，用微波等离子体CVD方法在480℃下成功地在硅片表面制备出纳米金刚石薄膜，本文研究了甲醇浓度和沉积温度对金刚石膜形貌的影响．通过Raman光谱、原子力显微镜及扫描隧道显微镜对样品的晶粒尺寸及质量进行了表征．研究结果表明：通过提高甲醇浓度和降低沉积温度可以在直径为50mm的硅片表面沉积高质量的纳米金刚石薄膜，晶粒尺寸大约为10～20nm，并对低温下沉积高质量的纳米金刚石薄膜的机理进行了讨论．     

h-BN掺杂对金刚石晶体结构的影响

报道了在Fe70Ni30合金触媒和石墨系体中,掺杂六角立方氮化硼(h-BN)和硼(B)生长金刚石单晶的过程。研究发现,h-BN和B掺杂对于金刚石生长条件及形貌等具有较大的影响,其中h-BN掺杂生长金刚石的最低生长压力达到了6.2 GPa,同时晶体呈绿色条状。说明h-BN和B在金刚石晶体生长以及取代碳原子进入晶格时起到了不同的作用。通过X射线衍射及光电子能谱等表征手段,分析了硼氮对金刚石晶体结构的影响,以及硼氮在金刚石中的化学环境及成键方式。在此基础上阐述了硼氮掺杂的形成机制。     

Fe-2.3Si-3.7C合金中渗碳体的石墨化

为了探索白口铁的石墨化机理,研究了Fe-2.3Si-3.7C合金中石墨化形核及长大过程.通过电子显微分析、光学金相分析发现,石墨可以在奥氏体中、渗碳体中、渗碳体/奥氏体的相界面上形核,但在奥氏体中的形核几率最大.石墨化形核速度很快,硅在渗碳体的石墨化过程中起到异乎寻常的促进作用.渗碳体的石墨化是通过渗碳体溶解、熔断,碳原子长程扩散,石墨形核并且不断长大的过程.     

原位氧等离子体处理对金刚石薄膜电阻率的影响

采用原位氧等离子体刻蚀法对微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜进行了提高电阻率的后处理，暗电流Ⅰ—Ⅴ特性测试结果表明，优化的工艺可使生成膜的电阻率提高4个数量级以上；SEN和XPS分析证实刻蚀处理减少了薄膜表层的石墨和C—H含量，并且未使膜厚产生明显的改变。原位氧等离子体处理是一种简便有效的提高金刚石薄膜电阻率的工艺方法。     

类金刚石碳膜热稳定性的研究

研究了退火对类金刚石碳膜结构和性能的影响.结果表明:低于400℃退火对膜的结构、电阻率、硬度无明显影响;高于400℃退火,由于膜中氢原子的逸出,非晶碳将转变为石墨微晶,从而导致电阻率急剧下降;在400～700℃温度范围退火后,膜的硬度仍无明显变化.     

脂肪醇生物活性和理化性质的QSAR/QSPR研究

为了研究脂肪醇结构-性质(活性)的定量关系,用相对键长取代拓扑距离,结合距离矩阵,提出了距离调和拓扑指数Te,Te和醇的许多理化性质和生物活性具有良好的相关性.用Te及δ(醇中和羟基相连的碳原子的支化度)与脂肪醇的溶解度、辛醇/水分配系数、急性生物毒性、蒸发热、摩尔磁化率关联,复相关系数分别为0.9955,0.9951,0.9941,0.9964,0.9968,优于文献.同时与脂肪醇的气相色谱保留指数也相关得很好,相关系数为0.9956.结果表明,Te指数可用于醇多种理化性质和生物活性的预测.