反应气源中硼碳比对BDD电极电化学检测Cr~(6+)的影响

采用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)以氢气和甲烷为生长源、硼烷作掺杂源,在不同硼碳比(B/C)下制备不同硼含量的掺硼金刚石(BDD)薄膜电极,通过扫描电镜、拉曼光谱对其表面形貌、组成及结晶质量进行对比分析。依次将不同B/C下制备的BDD电极作为工作电极,通过差分脉冲伏安法检测溶液中痕量Cr6+浓度。结果表明,随着B/C增大,BDD电极膜材中金刚石晶粒间密实度下降,晶粒完整度变差;电极电化学检测Cr6+信号随反应气源中B/C增大而增大,当B/C=0.006时信号最强,电极检测限可达12ppb。加入干扰离子后检测效果依然良好。但B/C继续增大检测信号会随之降低。B/C在0.004~0.01范围内制备的BDD电极具有相对较好的电化学检测Cr6+性能。     

硼氮共掺杂碳管门压输运特性第一性原理研究

利用结合第一性原理的密度泛函理论的非平衡格林函数数值方法,计算了硼氮共掺杂(5,5)单壁碳纳米管的电子透射特征和电流电压曲线。结果表明,硼氮共掺杂使得金属型(5,5)单壁碳管转变为半导体性,硼氮共掺杂使得体系透射峰值随偏压发生非线性变换。门电压较小时对体系的输运特性的调制才属于线性关系。     

硼掺杂对Ca_2Si_5N_8:Eu~(2+)荧光粉发光性能的影响

采用氨热法,以金属Ca、Eu、非晶Si以及硼烷氨为原料,液氨为介质均与混合,经1230℃保温5h合成h-BN包覆的Ca_2Si_5N_8:Eu~(2+)红色荧光粉。X射线衍射(XRD)测试结果表明:是否掺杂硼并没有改变Ca_2Si_5N_8晶体结构,但掺杂硼的产物除存在Ca_2Si_5N_8主相外,还包含BN相;透射电子显微镜(TEM)分析结果得到:BN相呈透明状包覆在Ca_2Si_5N_8外表面,并与Ca_2Si_5N_8相呈共格相界;荧光光谱(PL)测试结果表明:硼掺杂Ca_2Si_5N_8:Eu~(2+)荧光粉的发光强度提高了约1.1倍,发射光谱红移20nm,其激发峰在465nm,发射峰位于590nm,硼掺杂有助于提高Ca_2Si_5N_8:Eu~(2+)荧光粉的发光性能。     

B/Sm共掺杂羟基磷灰石的制备及发光性能

采用化学沉淀法,制备得到具有发光性能的B/Sm共掺杂羟基磷灰石粉体.通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外(FT-IR)、荧光光谱(PL)等研究了不同的钐掺杂量和不同硼掺杂量对羟基磷灰石晶体结构及荧光性能的影响.XRD分析结果表明,掺杂B、Sm后未产生其他杂相.荧光分析表明,在B掺量一定时,随Sm掺杂量的增多,荧光强度呈先升高后降低的变化趋势,在Sm浓度约为0.5mol%时荧光强度达到最高;固定Sm掺杂量,共掺杂样品发光强度随B掺杂量出现相似变化.在B的掺量达到5mol%以后,B/Sm共掺杂样品的荧光强度开始降低.此外,共掺杂样品荧光寿命也受到掺杂影响,呈现相应的变化.     

硼氮掺杂对八氢萘纳米带能带结构的调控

采用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了硼原子和氮原子掺杂对八氢萘纳米带能带结构的调控作用。研究结果显示硼原子和氮原子掺杂可以有效地调控八氢萘纳米带的能带结构：单双硼氮原子掺杂可以实现对八氢萘纳米带能带的半导体化;掺杂原子的浓度对八氢萘纳米带能带结构也有影响,提高掺杂原子浓度可以获得与单原子掺杂完全不同的能带结构。     

基片温度对纳米金刚石薄膜掺硼的影响

采用微波等离子体化学气相沉积法,以氢气稀释的乙硼烷为硼源进行了纳米金刚石(NCD)薄膜的生长过程掺硼,研究了基片温度对掺硼NCD薄膜晶粒尺寸、表面粗糙度、表面电阻和硼原子浓度的影响.利用扫描电子显微镜和原子力显微镜观察NCD薄膜的表面形貌,并通过Imager软件对原子力显微镜数据进行分析获得薄膜的表面粗糙度及平均晶粒尺寸信息;采用四探针测量掺硼NCD薄膜的表面方块电阻,利用二次离子质谱仪对掺杂后NCD薄膜表面区域的硼原子浓度进行测量.实验结果表明,较高的基片温度有利于提高薄膜的导电能力,但随着基片温度的提高,NCD薄膜的平均晶粒尺寸和表面粗糙度逐渐增大;此外,当反应气体中的乙硼烷浓度一定时,掺杂后NCD薄膜的表面硼原子浓度随基片温度升高存在一个饱和值.在所选乙硼烷浓度为0.01%的条件下,基片温度在700℃左右可以在保证薄膜表面电性能的基础上保持较好的表面形貌.     

低氮掺杂对含氢类金刚石结构和力学性能的影响

为探讨低氮掺杂对含氢类金刚石组织结构和力学性能的影响.采用非平衡磁控溅射和等离子增强化学气相沉积(PECVD)复合技术,在316不锈钢和硅片上制备碳化钨过渡层和不同掺氮量的含氢类金刚石薄膜(a-C:H(N)).通过拉曼光谱、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM)对薄膜组织结构进行表征,薄膜的硬度和残余应力采用微纳米力学综合测量系统和薄膜应力测量仪进行表征.结果表明随着氮掺杂,薄膜形成碳氮键(CN)且其主要以C=N键形式存在,C=N/CN的比值随着薄膜氮含量增加逐渐下降.同时当掺氮量从0增至0.12 at%时,薄膜I_D/I_G比值迅速下降,sp~2C=C/sp~3C-C比值由0.65降至0.563,而薄膜硬度基本不变,约为20.4 GPa,残余应力则由3.35 Gpa降至1.31 GPa;随着掺氮量进一步增加,sp~2C=C/sp~3C-C比值增加,薄膜硬度迅速下降,残余应力则缓慢降低.可知氮的掺杂对DLC薄膜结构的影响有临界值0.12 at%,当掺氮量低于该值时,氮掺杂促进sp~3杂化的形成,薄膜具有较高的sp~3杂化含量.而随着薄膜含氮量进一步增加,sp~3杂化含量下降.同时当低氮掺杂时,可获得具有较高硬度以及较低残余应力的薄膜.     

应用于半导体器件的掺杂纳米金刚石膜

金刚石膜有着高的热导率、宽禁带、高的介质击穿场强、高的载流子迁移率等优点,是非常理想的半导体材料.本文介绍了掺杂纳米金刚石薄膜作为半导体器件工作层的优点,综述了金刚石p型掺杂和n型掺杂的研究现状,并对影响纳米金刚石薄膜生长的因素进行了探讨.指出了金刚石膜在半导体器件的应用趋势,并对其应用前景进行展望.     

纳米金刚石粉末电化学性能及其表面修饰的研究进展

对导电金刚石电极的研究,过去主要集中在化学气相沉积（CVD）制备的含硼金刚石薄膜电极领域。近来有研究表明当金刚石薄膜晶粒尺寸达到纳米级时,无需掺杂硼,金刚石也表现出一定的电导率。本课题组研究发现非掺杂的纳米金刚石粉末在水溶液中也表现出了一系列的电化学活性。本文介绍了非掺杂纳米金刚石的电化学性能及其对亚硝酸根离子的催化氧化行为,另外还介绍了对纳米金刚石进行表面修饰以提高其电化学活性,增加它在电化学领域的应用范围等方面的研究进展。     

PAHFCVD金刚石膜表面形貌的研究

采用等离子辅助热丝化学气相沉积(PAHFCVD)装置进行了金刚石薄膜、碳化钛/金刚石复合膜、掺硼金刚石薄膜的制备。制备条件分别为:V(CH)4∶V(H2)=3∶100,载气流量5~50 cm3.s─1,钛源钛酸异丙酯(Ti[OC3H7]4),硼源硼酸三甲酯(BC3O4H9),基体温度820~860℃,基体偏压300 V,沉积气压4 kPa。运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能量扩散电子谱(EDX)等分析手段对PAHFCVD金刚石膜、金刚石复合膜和掺硼金刚石膜进行了表征。结果发现,金刚石/碳化钛膜和掺硼金刚石膜主要晶面为(111)面。     

硼氮掺杂对锯齿型硅烯纳米带器件中 自旋输运的调控

采用密度泛函理论和非平衡格林函数方法,研究了硼和氮原子单独掺杂对锯齿型硅烯纳米带器件中自旋输运行为的调控作用。研究发现硼和氮原子都是掺杂在锯齿型硅烯纳米带的边缘最稳定。硼和氮原子的掺杂区域对器件的自旋输运性质起着关键作用:当掺杂在器件的散射区时,可发现微小的自旋劈裂现象;但是当掺杂在电极区时,会出现较明显的自旋劈裂现象,相应的自旋过滤效率可高达100%。     

STURCTURAL CHARACTERISTICS AND QUANTUM CHEMISTRY CALCULATION OF Al-DOPED BORON CARBIDES

Structural characteristics, chemical bonds and thermoelectric properties of Al-doped boron carbides are studied through calculations of various structural unit models by using a self-consistent-field discrete variation X. method. The calculations show that Al atom doped in boron carbide is in preference to substituting B or C atoms on the end of boron carbide chain, and then may occupy interstitial sites, but it is difficult for Al to substitute B or C atom in the centers of the chain or in the icosahedra. A representative structural unit containing an Al atom is [C—B—Al]~(ε )—[B_(11)C]~(ε-), while the structural unit without Al is [C—B—B(C)]~('-)—[B_(11)C]~(' ), and the coexistence of these two different structural units makes the electrical conductivity increased. As the covalent bond of Al—B or Al—C is weaker than that of B—B or B—C, the thermal conductivity decreases when Al is added into boron carbides. With the electrical conductivity increasing and the thermal conductivit y decreases,     

硼浓度对沉积在刀具上的金刚石膜表面的影响

在热丝CVD装置中，以氢气、丙酮、硼酸三甲脂为原料，在YG6上制备了含硼金刚石薄膜．研究丙酮中硼含量对薄膜表面晶形及晶粒度的影响．结果表明，薄膜中渗入适量的硼不改变薄膜表面晶形，细化晶粒．有利于薄膜附着力的提高；而过高的硼含量恶化金刚石薄膜质量，降低薄膜附着力．     

电荷掺杂诱导单层六方氮化硼片ZO模软化

基于密度泛函理论和密度泛函微扰理论,研究了电荷掺杂对单层六方氮化硼片(h-BN)红外活性的影响.研究发现h-BN片中具有红外活性的ZO模对电荷掺杂表现出强烈的软化行为,这不同于掺杂的石墨烯.而且ZO模对电子掺杂较空穴掺杂更敏感,且在K点较M点或Γ点软化得更强烈,频移高达193 cm-1.从原子振动图和ZO模能量差可以清楚地看到红外活性增强主要由ZO(K)模贡献,电荷掺杂引起的电子重新排布是红外活性增强的原因,这对设计具有强红外活性的电子器件具有很好的理论指导作用.     

表面覆盖氮化硼膜的金刚石膜的场发射特性

利用热丝化学气相沉积（HFCVD）方法在Si衬底上生长了4μm厚的金刚石膜,然后利用射频磁控溅射方法在金刚石膜上沉积了100nm厚的六角氮化硼（h—BN）薄膜．在超高真空系统中测试了覆盖氮化硼（BN）薄膜前后金刚石膜的场发射特性,结果表明覆盖BN薄膜后的金刚石膜的场发射特性明显提高,开启电场由14V／μm升到8V／μm．F—N曲线表明,覆盖BN薄膜后的金刚石膜在强电场区域的场增强因子有所降低,这可能归因于场发射点随着电场的增强而改变．     

空位和B、N、Al、P掺杂对Li在石墨烯上吸附的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了空位和B、N、Al、P掺杂对Li在石墨烯上吸附的影响,结果表明:Li原子在完整石墨烯上吸附的稳定位置为心位,吸附高度在覆盖度低于1/40 ML时趋于恒值;B、N、P原子掺杂比Al掺杂石墨烯容易;杂质类型对Li在石墨烯上的吸附位置有显著的影响;空位和B、Al、P替位掺杂均加强了Li在石墨烯上的吸附,Al替位掺杂对Li在石墨烯上吸附的影响相对较大;Al、P掺杂改变了Li的稳定吸附位置(由心位移到顶位);Li在空位缺陷和N掺杂石墨烯上吸附后,两体系具有磁性,Li吸附在B-graphene、Al-graphene、P-graphene体系磁矩为零,不显示磁性。     

Low pressure synthesis of boron nitride with(C2H5)2O·BF3 and Li3N precursor

Cubic boron nitride(c-BN) was synthesized through benzene thermal method at a lower temperature of 300 ℃ by selecting liquid(C2H5)2O·BF3 and Li3N as reactants. Hexagonal boron nitride(h-BN) and orthorhombic boron nitride(o-BN) were also obtained. The samples were characterized by X-ray powder diffractometry and Fourier transformation infrared spectroscopy. The results show that all the BF3, BCl3 and BBr3 in the same family compounds can react with Li3N to synthesize BN since the strongest bond of B-F can be broken. Compared with BBr3, liquid (C2H5)2O·BF3 is cheaper, less toxic and more convenient to operate. Li3N not only provides nitrogen source but also has catalytic effect on accelerating the formation of c-BN at low temperature and pressure.     

Mechanical hysteresis of hexagonal boron nitride

Hexagonal boron nitride (h-BN) is an important structural material with layered microstructure.Because of the plastic anisotropy,this material shows obvious mechanical hysteresis (nonlinear elastic deformation).There are hysteretic loops at the cyclical load-unload stress-strain curves of h-BN.Consequently,two hot-pressed h-BN cylinders with different textures were studied.The mechanical hysteresis is heavily texture-dependent.The area of hysteretic loop is linearly related with the square of loading stress-level.Two minor loops attached on the hysteretic loops with the same extreme stresses have congruent shapes.It can be concluded that the mechanical hysteresis of h-BN can be explained by a Kink Nonlinear Elastic model developed from the study of a ternary carbide Ti3SiC2.