引人注目的金刚石半导体元件

引人注目的金刚石半导体元件上海财经大学吴龙生上海卫生局电教制作中心邵东迄今为止，人们用来制造半导体元件的半导体元素只有锗和硅两种，这是人所共知的。然而，近来科学家们利用人造金刚石薄膜成功地制成了金刚石二极管、金刚石三极管和金刚石场效应管，这不能不说是...     

行业新闻

报道法国造出高导金刚石半导体 法国国家科研中心固体物理和结晶实验室的科学家将氢元素加入含有硼的P型金刚石半导体中,结果发现,被研究材料转化成了一种N型金刚石半导体,其导电性比过去用传统方法制造的金刚石半导体高出近一万倍。用金刚石半导体膜制作的芯片能在几百摄氏度的高温下正常工作。     

氮气压强对脉冲激光沉积类金刚石薄膜和红外光学特性的影响

为了研究氮气压强对脉冲激光沉积(PLD)类金刚石(DLC)薄膜和红外光学特性的影响,在脉冲激光沉积类金刚石薄膜的实验过程中,把沉积腔抽真空到10-5Pa,再在沉积腔中分别充入10-3、10-2和10-1Pa的氮气来沉积类金刚石薄膜。用拉曼光谱仪和X射线光电子能谱仪(XPS)对类金刚石薄膜的微结构与组成进行检测分析;用原子力显微镜(AFM)对薄膜的表面形貌进行检测分析;用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对类金刚石薄膜的红外光透射谱进行检测分析。实验结果表明,沉积腔中的氮气压强从10-3Pa增加到10-1Pa时,类金刚石薄膜中sp3键含量增加;C-O和C=O含量减少;石墨晶粒尺寸减小;薄膜表面粗糙度显著增大。与此同时,氮气压强增加还导致类金刚石薄膜对红外光的增透作用减弱、增透范围变窄。     

激光脉冲能量对类金刚石薄膜及其红外光学特性的影响

为了研究在氮气中激光的脉冲能量对类金刚石薄膜的微结构组成、表面形貌和红外光学特性的影响,在KrF准分子脉冲激光沉积(PLD)类金刚石薄膜的实验中,在沉积腔中充入10-1Pa氮气并保持其他实验参数不变,脉冲能量分别取120 mJ和150 mJ来沉积类金刚石薄膜。用拉曼光谱仪和X射线光电子能谱仪(XPS)对类金刚石薄膜的微结构与组成进行检测分析;用原子力显微镜(AFM)对薄膜的表面形貌进行检测分析;用傅里叶变换红外光谱仪对类金刚石薄膜和硅衬底的红外光透射谱进行检测分析。实验结果表明,脉冲能量从120 mJ增加到150 mJ导致类金刚石薄膜中的氮含量和sp3键含量增加,C-O,C=O和O的含量减少,石墨晶粒的数量减少、尺寸变小,薄膜表面的粗糙度显著降低。同时,脉冲能量增加导致类金刚石薄膜对红外光的增透作用减弱,增透范围变窄。     

单晶金刚石飞秒激光加工的烧蚀阈值实验

采用不同功率的飞秒激光对单晶金刚石分别进行了单脉冲分离烧蚀实验和多脉冲累积烧蚀实验,计算得到了单晶金刚石材料的单脉冲烧蚀阈值和多脉冲累积烧蚀阈值,并研究了多脉冲作用下单晶金刚石烧蚀阈值的变化。结果表明:单晶金刚石的飞秒激光单脉冲烧蚀阈值为8.80 J/cm^2;随着有效脉冲数增加,烧蚀阈值逐渐减小;当有效脉冲数小于124时,烧蚀阈值随有效脉冲数的增加而急剧减小;当有效脉冲数增加到486后,烧蚀阈值减小的趋势趋于平缓。有效脉冲数486、激光平均功率10.7 W是最优的激光加工工艺参数。     

甲烷—氢气体系金刚石生长的热力学相图分析

低压金刚石的生长实验自八十年代至今已取得了很大成功。但采用合理的计算方法定量化地预测出金刚石生长条件在国内外还是一个新的课题。本文根据非平衡热力学耦合理论模型绘制了甲烷－氢气体系金刚石生长投影相图，并收集了１９８２－１９９７年大量的实验结果，经比较相一致，并讨论了氢原子在金刚石生长过程中的作用。计算得到的相图与经典平衡相图有本质不同，有金刚石生长区，因而可以合理解决金刚石低压下连续生长而石墨被腐蚀的实验事实与经典平衡热力学之间的矛盾。本文的计算结果可以为ＣＶＤ金刚石生长实验提供定量化的压力条件的选择和优化实验条件。     

衬底温度对机械瓣膜上沉积的类金刚石薄膜的影响

为掌握机械瓣膜衬底温度对类金刚石薄膜的影响规律,在实验中保持其它实验参数不变,机械瓣膜衬底温度分别取室温和150℃时,用脉冲激光沉积法在机械瓣膜上制备类金刚石薄膜。用Raman光谱仪对薄膜的微观结构进行检测;用原子力显微镜对薄膜的表面形貌和粗糙度进行检测。结果表明：当其它实验参数不变时,机械瓣膜衬底温度从室温升高到150℃时,薄膜的微观结构没有发生明显改变;薄膜表面的粗糙度减小。类金刚石薄膜和机械瓣膜衬底之间具有很好的黏附性。     

科学家设计出超硬新材料

加州大学洛杉矶分校科学家开发出一种制造超硬材料的新方法，这种超硬材料具有极强的耐磨性和抗裂性。 超硬材料的用途非常广泛，无论是钻探石油和修公路用的钻头，还是精密仪器和手表表面的抗磨涂层，都需要使用超硬材料。金刚石之所以是世界上最硬的材料，是因为金刚石的碳原子间具有极短的共价键。然而，金刚石不能用于切割钢铁，因为切割钢铁将毁坏金刚石刀片。立方结构的氮化硼是金刚石的替代品，可以用来切割钢铁，但它是在非常高的温度和压力条件上合成的，其价格比金刚石还要昂贵。     

日开发出金刚石纳米管新材料

<正>据媒体报道,日本东京大学的科学家,最近成功研制出金刚石纳米管材料。因每根细管的直径只有万分之几毫米,因此将其命名为金     

硼掺杂半导体金刚石薄膜的合成与红外吸收特性

用热丝协助化学气相沉积法，用Ｂ２Ｏ３作掺杂剂，用丙酮作碳源，成功地合成了硼掺杂半导体金刚石薄膜．本文报道了未掺杂和硼掺杂金刚石膜红外光谱的研究结果．实验结果表明：在０．３０８ｅＶ和０．３４１ｅＶ处产生的吸收是由于金刚石膜中硼原子的基态到第一、第二激发态的跃迁引起的．这个结果证实了硼原子在金刚石膜中以替位方式存在．     

二维金刚石的结构与性质若干进展

二维金刚石是具有独特物理特性的原子级厚度超薄金刚石纳米膜，同时具备体金刚石的多种优异性质。目前，关于二维金刚石的研究尚处于初始阶段，主要集中于结构和电学性能的理论工作，近年来开始有实验制备相关报道。文章介绍了二维金刚石的最新进展，重点讨论了结构、表面功能调制和电学特性的理论和实验结果，及其发展趋势、面临的挑战和应用前景。     

激光法制备超细纳米金刚石的相变机理

为了研究激光法制备纳米金刚石的相变机理,采用纳秒脉冲激光冲击微米级石墨悬浮液,并做强酸高温氧化提纯处理,结合X射线衍射、喇曼光谱、高分辨率透射电镜等表征手段以及热力学和动力学分析方法,对实验结果进行了理论分析和实验验证。合成得到分散均匀、尺寸在4nm~12nm的超细纳米金刚石。结果表明,纳秒激光辐照下,石墨是通过固态-气态-液态-固态的形式转变为金刚石结构的;与毫秒脉冲激光相比,高功率密度、短脉宽的纳秒激光为金刚石核的生长提供了大的过冷度,提高了金刚石的形核率和生长速率;但是纳米金刚石的生长温度范围极小,冷却过程中石墨结构与金刚石结构同时形核、长大,引起金刚石颗粒表面的石墨化,限制了纳米金刚石的生长。     

CVD金刚石膜用作TaN2热敏打印头表面保护层的研究

报道了用微波等离子体化学气相淀积技术在ＴａＮ２电阻材料上淀积高质量金刚石薄膜的制备工艺，以及扫描电镜、Ｘ射线衍射、拉曼光谱、压痕测试的测试结果。探讨了提高金刚石膜在非金刚石衬底成核密度与粘附性的实验方法，从实验上证实了ＣＶＤ金刚石膜可以用作ＴａＮ２热敏打印头表面保护层。     

青铜金刚石砂轮的激光整形与修锐

考虑蒸发效应、等离子体屏蔽效应与脉冲间能量累积效应基础上,建立脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮传热物理模型,应用模型对脉冲光纤激光修锐青铜和整形金刚石分别进行传热数值计算,依据数值仿真结果,开展脉冲光纤激光烧蚀青铜轮和青铜金刚石砂轮的实验。理论研究和实验研究表明:相关条件下,当激光功率密度小于2.10108 W/cm2时,只能对青铜金刚石砂轮修锐;当激光功率密度大于2.10108 W/cm2小于2.52108 W/cm2时,能对青铜金刚石砂轮实现整形和修锐的合二为一;当激光功率密度大于2.52108 W/cm2时,能对青铜金刚石砂轮实现大深度修锐,但影响磨粒突出结合剂的高度和磨削性能,以上研究为脉冲激光烧蚀青铜金刚石砂轮研究提供理论指导与工艺优化,同时实验结果与数值模拟结果一致,也验证了传热模型的正确性。     

利用正交实验制备金刚石薄膜及其场发射的研究

场发射阴极金刚石薄膜的制备方法有很多,本文是利用微波等离子化学气相沉积的方法制备薄膜,文中详细介绍了正交分解法实验制备金刚石薄膜的过程。并对薄膜进行扫描电镜、拉曼光谱、X射线实验,分析了其形貌与结构;用场发射二级结构研究薄膜的场发射性能,简单分析了金刚石薄膜的成因和场发射的性能。     

英国科学家用核废料造清洁电池 可供电5000年

<正>英国研究人员发现,核废料能转化为放射性黑色金刚石,这种金刚石可用作电池,耐用数千年之久。据英国《泰晤士报》网站2016年12月1日报道称,该发现背后的科学家们说,这解决了核废料处理、清洁电力的生产和电池寿命的问题。这种电池可耐用5000年,给需要持久和绝对可靠的起搏器和航天器部件等设备提供电力。     

CVD金刚石（膜）制备技术及应用进展

化学气相沉积（CVD）方法是金刚石（膜）制备的主流技术,经过多年的发展,已从最初的微米金刚石膜发展到纳米金刚石膜,至目前高质量的单晶金刚石,应用领域不断扩展。除了工业和民用领域外,纳米金刚石膜在MEMS／NEMs、生物医学的应用进展引起业界关注,其中大尺寸单晶金刚石的制备是推动这些应用的关键。本文分析了MPCVD金刚石成膜特点,讨论了现阶段CVD金刚石膜商业化推广应用的制约因素,展望了今后金刚石膜的发展前景。     

直流等离子体CVD法在Si（100）衬底上局部定向核化及外延生长金刚石膜

低压气相法合成的金刚石薄膜和天然金刚石一样,具有优异的力学、光学、电学、化学及热学性质。可广泛应用于机械、电子和光学等工业领域,因而引起了人们极大的兴趣。金刚石还具有半导体性质。并能在多种衬底上利用低压气相合成金刚石膜,还可进行选择性的掺入需要的杂质。这就为制备金刚石半导体器件提供了可能性。实验表明,在金刚石膜生长过程中进行掺杂强烈地依赖于晶体生长方向     

用于替代纯Co的粉末材料的激光焊接在金刚石工具制造中的应用

在金刚石工具制造中,人们一直主要使用纯钴作为包缚和粘接金刚石磨粒的胎体材料。由于Co是贵重金属而使生产成本居高不下。针对这种情况,本文提出用国外成本较低的NEXT合金及其添加剂替代纯钴,并用激光焊接成成品做对比实验。首先用LSM240全自动激光焊接机进行焊接,然后对材料力学性能、激光焊接工艺参数、焊缝显微组织和切割实验数据等进行分析。发现:使用NEXT合金后,焊缝气孔率约为8％、强度1800Mpa,胎体材料对金刚石磨粒的包缚力增强,金刚石工具的使用寿命提高了一倍多、同时金刚石容易出刃,锋利度较好。实验表明用NEXT合金代替纯钻有很好的工业应用前景。     

Si和Si尖上纳米金刚石场电子发射性质的研究

研究了Si和Si尖上纳米金刚石场电子发射性质。纳米金刚石是利用热灯丝CVD法合成的，反应气体是CH4、N2和H2的混合物。实验结果表明Si衬底上的纳米金刚石特别是Si尖上的金刚石与多晶金刚石相比，前者极大地改善了场发射性质。场发射电场阈值和电流与金刚石晶粒度密切相关。文中对其结果进行了讨论。