一维纳米碳在碳基体上生长的研究进展

综述了采用化学气相沉积法在各种碳质基体上生长一维纳米碳的制备方法,阐述了基体的预处理、催化剂、碳源、生长温度等各种因素对产物的影响,简要介绍了在碳基体上生长一维纳米碳的性能和应用.     

太阳电池用非晶碳薄膜在黑硅衬底上的生长

利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法在黑硅和抛光单晶硅片衬底上生长非晶碳薄膜,其中变量为CH4流量,分别为10sccm、14sccm、18sccm、22sccm、26sccm.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱表征了非晶碳薄膜的结构和形貌特征.结果表明,在650℃时随着CH4流量的逐渐增加,在平整的非晶碳薄膜上C-C的sp2相团簇颗粒的直径逐渐变大.AFM测试结果显示,非晶碳薄膜表面的平均粗糙度(Ra)为0.494nm.     

FeSi熔体中SiC晶须的VLS生长

在1500℃、 1600℃、 1650℃和1750℃氩气中保温3h, 使Fe-Si在石墨基板上熔化并敷展, 分别在熔层表面获得SiC颗粒层、 SiC颗粒与晶须混合层、 SiC晶须层和SiC腾空薄膜。XRD分析确定所有产物均为3C-SiC; TEM和SAED分析表明, SiC晶须为3C-SiC单晶, 生长方向为[111]。基于上述结果, 提出不同温度下C与熔体中的Si经不同反应路径, 生成不同形貌SiC的反应机理: 低温时(≤1500℃), Fe提高了熔体中C的饱和溶解度, 以液-固(LS)反应生成SiC颗粒; 较高温度时(1500~1750℃), 借助Fe的催化作用, 以气-液-固(VLS)机理生成SiC晶须; 更高温度时(≥1750℃), 气-液-固(VLS)变得无序, 生成SiC腾空连续膜。      

微波等离子体化学气相沉积法生长取向性纳米氮化铝薄膜

采用微波等离子增强的化学气相沉积法，在Ｓｉ（１１１）衬底上生长了（００２）选优取向良好的Ａ１Ｎ纳米薄膜。研究沉积参数对膜的形貌、物相结构和生长速率的影响，发现在一定条件下，该沉积过程属于典型的输运控制过程，采用表面吸附生长模型讨论了膜的生长机制。     

非晶碳／Mo2C混合膜的场发射特性

以镀有Mo过渡层的Al2O3衬底，在微波等离子体增强化学气相沉积（MPCVD）系统中．制备了非晶碳／Mo2C混合结构薄膜．反应气体为CH4和H2。在高真空室中测量了样品场发射特性。开启场强为0．55V／μm，在18V/μm电场下样品的发射电流密度为6．8mA／cm^2。发射点点密度〉10^3／cm^2。用SEM观察了表面形貌．Raman和XRD谱分析了薄膜的微观结构和成分。实验结果表明该薄膜是一种好的场致电子发射体。     

微波加热在一维碳材料制备中的应用

一维碳材料由于高效的传质和扩散效率、良好的力学性能和化学稳定性,被广泛应用在吸附净化、催化载体、能源电子等领域。微波加热通过快速处理、提高能源效率和降低设备成本等来满足当前材料加工以及可持续发展的要求,在一维碳材料的制备中表现出巨大的应用潜力。本文介绍了一维碳材料发展、应用现状及微波加热技术的独特优势,概括了微波加热的机理和特性,综述了微波加热与生物质基碳纳米管(CNTs)、碳纳米纤维(CNFs)以及聚丙烯腈基碳纳米纤维(PAN-based CNFs)制备和性能优化相关的研究及应用现状,着重分析了微波加热在炭化过程中对生物质基一维碳材料的作用方式以及在PAN基碳纤维形成过程中所引起的结构性能变化,并指出应着力开发准确可靠的测温工具和相应的微观表征方法,利用仿真和建模手段创新设计新型的微波反应器,以及通过科研实践和基础研究来加深对材料与微波间相互作用机制的理解,从而推动微波加热技术在材料加工领域的应用。     

一维纳米结构氧化锌材料的气相沉积制备及生长特性研究

ZnO是一种可用于室温或更高温度下的紫外发光材料,纳米结构的ZnO(如单晶薄膜、纳米粒子膜、纳米线和纳米带等)则更是在紫外激光发射领域显示了独到的优势,被认为是有望构造短波长半导体激光器的理想材料.本文对一维ZnO纳米结构(纳米线、纳米管和纳米带)的真空物理气相沉积制备技术及生长机理进行了初步探讨.     

用CO和CH_4作为碳气源生长金刚石的比较

使用一氧化碳作碳源气体，用微波等离子体化学气相沉积法在单晶硅上制备金刚石薄膜，分析氧对金刚石生长的影响。     

离子轰击碳膜形成碳尖端的研究

用CH4、NH3和H2为反应气体,利用等离子体增强热丝化学气相沉积系统在沉积有碳膜的Si衬底上制备了碳尖端.利用原子力显微镜和显微Raman光谱仪对沉积的碳膜表征的结果表明碳膜是非晶碳膜,并且粗糙不平.用扫描电子显微镜对碳尖端表征的结果表明碳尖端的形貌与偏压电流有关,即随着偏压电流的增大,碳尖端的顶角减小,高度增大.由于在碳尖端形成的过程中,既有离子的沉积又有离子的溅射,结合有关等离子沉积和溅射的理论,建立了碳尖端的形成模型,并根据模型分析了实验结果.     

气-固反应法合成准一维纳米结构材料的研究

综述了利用气-固反应法合成准一维纳米结构材料的研究进展,简要介绍了气-固反应法与气相法的不同点,重点讨论了用气-固反应法直接热氧化或硫化铜、铁、锌等金属以合成准一维纳米结构氧化物、硫化物的过程以及气-固反应法的生长机理,并介绍了准一维纳米结构材料的潜在应用.     

MPCVD法在碳纤维上制备碳纳米管

利用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）法在碳纤维上制备了碳纳米管,并在此基础上系统地研究了微波功率、反应时间、催化剂前驱体的吸附时间以及吸附浓度对碳纳米管生长的影响.采用扫描电子显微镜（SEM）对样品的表面形貌进行表征.结果表明,微波功率、反应时间对碳纳米管的形貌有很大影响,此外,随着吸附时间的增加,碳纳米管的生长速度快且产量高;吸附浓度很大时,碳纤维表面上产生了大量的无定形碳和石墨,严重影响了碳纳米管的生长质量.     

砷化镓衬底CVD金刚石薄膜辐射探测器的研究

在砷化镓（GaAs）衬底上采用微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）制备了金刚石薄膜,并对制备的薄膜进行抛光、表面氧化、退火等处理以提高薄膜质量,再用磁控溅射法在薄膜表面沉积金（Au）铝（Al）电极,制备了简易的CVD金刚石薄膜辐射探测器。采用扫描电子显微镜（SEM）和拉曼光谱（Raman）技术对制得的金刚石薄膜质量进行了分析研究。结果表明,薄膜为[100]晶面取向,表面平整,杂质含量低。采用5.9keV55FeX射线对所制备的探测器进行辐射实验,测出其光电流和暗电流特性,从而对辐射探测器性能进行了表征。     

基片位置对微波等离子体合成金刚石的影响

用自制的微波功率为5kW的微波等离子体(MPCVD)装置、用H2/CH4/H2O作为反应气体在较高的沉积气压(12.0kPa)条件下,研究了基片放置在等离子体球边缘附近不同位置对CVD金刚石沉积和生长的影响。结果表明,CVD金刚石的形核和生长对环境的要求是不同的;在等离子体球边缘处不利于金刚石的形核,但有利于高质量金刚石的沉积。     

微波等离子体化学气相沉积——一种制备金刚石膜的理想方法

综述了微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法制备金刚石膜技术,表明MPCVD是高速、大面积、高质量制备金刚石膜的首选方法。介绍了几种常用的MPCVD装置类型,从MPCVD装置的结构特点可以看到,用该类型装置在生长CVD金刚石膜时显示出独特的优越性和灵活性。用MPCVD法制备出的金刚石膜其性能接近甚至超过天然金刚石,并在多个领域得到广泛应用。     

微波等离子体化学气相淀积法生长取向性纳米氮化铝薄膜

采用微波等离子体增强的化学气相淀积法，在Si（111）衬底上生长了（002）择优取向良好的AIN纳米薄膜研究淀积参数对膜的形貌、物相结构和生长速率的影响，发现在一定条件下，该起积过程属于典型的输运控制过程采用表面吸附生长模型讨论了膜的生长机制     

在镍基板上低温生长纳米碳管膜

纳米碳管在储能材料和场发射材料等方面具有非常广阔的应用前景。在纳米碳管的许多潜在用途中要求纳米碳管直接低温生长在具有导电能力的基板材料上。以镍片为基板材料,利用微波等离子体化学气相沉积法在低温条件下合成了纳米碳管膜。研究表明,高纯度纳米碳管的低温合成取决于氢等离子体对碳源的有效裂解以及在纳米碳管形成初期对碳素物质的刻蚀。同时,随着微波功率的上升,纳米碳管的纯度上升、生长速率加快且形状变得较直。     

微波等离子体还原钛铁矿工艺研究

利用微波等离子体技术,在氢气和甲烷的气氛中,对钛铁矿进行了还原。通过XRD和SEM分析了不同的甲烷流量及微波功率对还原产物的组成及形貌的影响。研究结果表明,反应气体中碳浓度的增加或微波功率的提高,有利于纳米碳管的生长,并加快钛铁矿的还原速率。     

基于改进Ibarra-Medina-Krawinkler材料模型的RC圆柱恢复力模型参数识别

该文基于美国太平洋地震工程研究中心结构性能数据库中的76根弯曲破坏及弯剪破坏的钢筋混凝土(Reinforced concrete, RC)圆柱试验数据,以峰值指向型改进Ibarra-Medina-Krawinkler (I-M-K)材料模型作为恢复力模型,采用OpenSEES有限元平台对所选择的RC圆柱试验数据进行数值模拟,识别得到了每一RC圆柱的恢复力模型参数。选取RC圆柱的15个基本设计参数为基本变量,采用多元线性回归和分步拟合,获得了RC圆柱恢复力模型参数的经验预测公式(值)。通过对试验验证组中3根RC圆柱的滞回试验数据进行模拟,对该文提出的RC圆柱恢复力模型参数的经验预测公式(值)的合理性进行了验证。结果表明:该文获得的经验预测公式(值)可以较为准确地预测RC圆柱的恢复力模型参数,可以较合理地反映RC圆柱在循环加载过程中的强度及刚度的退化特征。     

微波CVD金刚石热沉片的制备研究

采用化学气相沉积法（CVD）制备的金刚石薄膜具有接近于天然金刚石的导热性能,是目前最为理想的热沉材料。利用微波等离子体化学气相沉积法（MPCVD）制备了金刚石热沉片,并在此基础上研究了不同沉积工艺对金刚石热沉片散热性能的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）和激光拉曼光谱（Raman）检测了薄膜的表面形貌及纯度,金刚石热沉片的导热性能则通过测量封装LED后薄膜的散热效果来进行表征。结果表明,在其他条件不变的情况下,提高生长过程中的微波输出功率、降低反应气压以及增加基片温度有利于制备出散热性能更佳的金刚石热沉片。