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论UNCD的应用与研发方向(工业金刚石战略发展思考之三) 被引量:2
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作者 谈耀麟 《超硬材料工程》 CAS 2011年第1期36-41,共6页
对UNCD的研发背景、特性、系列制品的用途以及研究与发展方向作了翔实阐述。系列制品包括:Na Dia Probes,Conductive Na Dia Probe,UNCD Faces and Seals,UNCD Horigon。文章从医疗器具、人工器官及医学研究;MEMS生物传感器;污水净化与... 对UNCD的研发背景、特性、系列制品的用途以及研究与发展方向作了翔实阐述。系列制品包括:Na Dia Probes,Conductive Na Dia Probe,UNCD Faces and Seals,UNCD Horigon。文章从医疗器具、人工器官及医学研究;MEMS生物传感器;污水净化与清除有毒物质;表面声波与体声波器件;旋转机械设备中的机械密封与流体动力学轴承;电子频率基准仪以及下一代化学机械抛光垫修整器与其它三维形状金刚石制品等潜在应用领域论述UNCD的研究与发展方向。 展开更多
关键词 uncd 特性 用途 研发方向
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UNCD薄膜的研究进展与应用
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作者 俞力 吕继磊 +4 位作者 游志恒 朱金凤 李赫 江南 诸跃进 《硬质合金》 CAS 2015年第2期126-135,共10页
UNCD薄膜系其晶粒尺寸小于5 nm为主要特征高性能金钢石薄膜,有的研究者称为超纳米膜,具有诸多优异的物理和化学性能,在工业应用中得到广泛的青睐。UNCD不仅具备普通金刚石的各项性能,而且因其极小的晶粒尺寸,使得UNCD薄膜表面极其光滑,... UNCD薄膜系其晶粒尺寸小于5 nm为主要特征高性能金钢石薄膜,有的研究者称为超纳米膜,具有诸多优异的物理和化学性能,在工业应用中得到广泛的青睐。UNCD不仅具备普通金刚石的各项性能,而且因其极小的晶粒尺寸,使得UNCD薄膜表面极其光滑,大大降低了摩擦系数,不需要进行抛光处理就可以直接进行工业应用,从而大大节省时间和成本。本文综述了近年来通过提高形核密度、气体掺杂、调节衬底温度等方法制备出高质量的UNCD膜,指出随着Ar掺入量的增加,二次形核率提高,晶粒尺寸细化。讨论了UNCD膜在MEMS器件、耐磨材料、表面声波和体声波器件以及生物医学应用领域的优势,并介绍了美国阿贡实验室和ADT公司在UNCD膜领域的研究进展。 展开更多
关键词 uncd薄膜 化学气相沉积 掺杂 等离子体
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超纳米金刚石薄膜的快速生长及结构分析
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作者 位少博 王兵 熊鹰 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2023年第2期176-181,共6页
采用微波等离子体化学气相沉积(microwave plasma chemical vapor deposition,MPCVD)技术,通过调节微波功率制备不同温度条件下的超纳米金刚石(ultrananocrystalline diamond,UNCD)薄膜。比较分析反应源激活功率及基体温度对UNCD膜生长... 采用微波等离子体化学气相沉积(microwave plasma chemical vapor deposition,MPCVD)技术,通过调节微波功率制备不同温度条件下的超纳米金刚石(ultrananocrystalline diamond,UNCD)薄膜。比较分析反应源激活功率及基体温度对UNCD膜生长和组成结构的影响,以期获得高质量UNCD膜材的快速生长工艺技术。采用SEM、XRD、Raman等方法分析表征UNCD薄膜的形貌结构、物相组成和生长速率,同时通过OES光谱监测UNCD薄膜沉积过程中的生长基团状态。结果表明:UNCD薄膜沉积的基体温度范围在450~650℃,且随着功率和基体温度增加,OES光谱中CN、C_(2)基团峰值强度增强,生长速率从0.82μm/h上升到6.62μm/h;膜材中晶粒尺寸稍有增加,但平均晶粒尺寸均小于10.00 nm,且表面更加平整光滑,形成更有利于力学性能的表面形貌。因此,采用二异丙胺液态小分子为反应源,同时施加更高的微波功率,在更高的基体温度下沉积是快速生长高质量UNCD膜的有效工艺途径。 展开更多
关键词 uncd薄膜 MPCVD 基体温度 生长速度 晶粒尺寸
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新型掺氮金刚石薄膜结构及CO_(2)电化学还原性能研究 被引量:1
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作者 程相岩 王兵 熊鹰 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期9109-9113,9153,共6页
掺氮金刚石薄膜不仅同已被广泛研究的掺硼金刚石(BDD)薄膜一样拥有优异的电化学性能,而且具有更加丰富的的结构和物相组成,是一种十分有潜力的CO_(2)电化学还原电极材料。本文采用微波等离子体化学沉积技术通过改变沉积温度(750和850℃... 掺氮金刚石薄膜不仅同已被广泛研究的掺硼金刚石(BDD)薄膜一样拥有优异的电化学性能,而且具有更加丰富的的结构和物相组成,是一种十分有潜力的CO_(2)电化学还原电极材料。本文采用微波等离子体化学沉积技术通过改变沉积温度(750和850℃)制备获得两种形态结构及组成特点显著不同的新型掺氮金刚石薄膜,SEM、XRD分析表明750℃下生长的薄膜仅含金刚石相且晶粒尺寸在30 nm以下,晶界占比极大,结合Raman光谱图中宽化的D峰和G峰,表明所得膜材为典型的掺氮超纳米金刚石膜(UNCD);而850℃制备的薄膜由金刚石和石墨相组成,极薄的石墨片垂直交叉排列呈“蜂窝”状,尺寸极小金刚石晶粒分布于蜂孔内,为典型的掺氮超纳米金刚石/多层石墨烯复合薄膜(UNCD/MLG)。电化学测试结果显示,两种新型掺氮金刚石薄膜均具有宽的电势窗(~3 V),可以有效地抑制CO_(2)还原的析氢竞争反应;同时两种电极都可以有效电催化还原CO_(2),生成甲酸和CO,甲酸和CO最大法拉第效率分别为38.37%和15.32%。其中850℃生长的UNCD/MLG薄膜具有更好的电化学活性,更高的CO法拉第效率并可产生多电子转移产物甲烷。这得益于其本身“蜂巢”状结构不仅使表面积极大地增加,同时适中的sp^(3)-C/sp^(2)-C比例可以有效结合CO_(2)还原的中间体,增加了产物的多样性。对于掺氮金刚石薄膜材料而言,这种由掺氮超纳米金刚石和多层石墨烯组成的具有丰富孔洞结构的复合膜是一种更有潜力的电催化CO_(2)还原电极材料。 展开更多
关键词 uncd uncd/MLG 生长温度 CO_(2)电化学还原
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金刚石电子材料生长的研究进展 被引量:1
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作者 袁明文 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第9期641-650,680,共11页
简述了金刚石兼具物理的和化学的优良性质,尤其是金刚石的半导体电气性质,即宽带隙、高击穿电场、高载流子迁移率和高热导率,成为固态功率器件最有前途的半导体材料之一。介绍了金刚石基的电子器件及其材料生长的研究进展,分析了金刚石... 简述了金刚石兼具物理的和化学的优良性质,尤其是金刚石的半导体电气性质,即宽带隙、高击穿电场、高载流子迁移率和高热导率,成为固态功率器件最有前途的半导体材料之一。介绍了金刚石基的电子器件及其材料生长的研究进展,分析了金刚石膜的导电机理以及材料生长的新技术。重点介绍了采用包括微波等离子体化学汽相淀积(MPCVD)等方法制备金刚石膜、本征单晶生长、硼掺杂等技术。目前在直径为100~200 mm的硅衬底上,可以淀积均匀的超纳米结晶金刚石(UNCD)膜。此外,对金刚石电子学和光电子学的未来进行了展望。 展开更多
关键词 材料生长 金刚石膜 化学汽相沉积(CVD) 超纳米结晶金刚石(uncd 宽带隙 表征
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石墨-金刚石复合阴极的强流脉冲性能 被引量:1
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作者 李海宁 陈孟杰 +1 位作者 熊鹰 王兵 《西南科技大学学报》 CAS 2018年第4期1-5,89,共6页
为满足高功率微波系统对电子束质量的要求,对相对论返波管现用石墨阴极通过涂覆掺氮超纳米金刚石(UNCD)薄膜进行改性处理,以提升石墨阴极的强流脉冲发射性能。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和Raman光谱仪及X射线光电子能谱仪(XPS)详... 为满足高功率微波系统对电子束质量的要求,对相对论返波管现用石墨阴极通过涂覆掺氮超纳米金刚石(UNCD)薄膜进行改性处理,以提升石墨阴极的强流脉冲发射性能。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和Raman光谱仪及X射线光电子能谱仪(XPS)详细分析了掺氮UNCD薄膜的微观形貌和组成成分,在自制相对论返波管上完成强流脉冲性能测试。结果表明,与原始石墨阴极相比,石墨-金刚石复合阴极的电流发射密度提升25%,放气率最大可降低60%,说明用掺氮UNCD薄膜表面涂覆改性石墨阴极是一种提升阴极性能的有效途径。 展开更多
关键词 石墨-金刚石复合阴极 掺氮uncd薄膜 强流脉冲性能
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超纳米金刚石薄膜及其在MEMS上的应用研究进展 被引量:7
7
作者 李建国 丰杰 梅军 《材料导报》 CSCD 北大核心 2008年第7期1-4,共4页
硅基MEMS器件最主要的问题是硅具有低的机械和摩擦性能,限制了其在弯折和运动MEMS器件中的应用。超纳米金刚石薄膜优异的机械、化学惰性、热稳定性、摩擦磨损性能使其成为能长期可靠运行的理想MEMS元件材料。阐述了微波化学气相沉积和Ar... 硅基MEMS器件最主要的问题是硅具有低的机械和摩擦性能,限制了其在弯折和运动MEMS器件中的应用。超纳米金刚石薄膜优异的机械、化学惰性、热稳定性、摩擦磨损性能使其成为能长期可靠运行的理想MEMS元件材料。阐述了微波化学气相沉积和Ar、CH4为主的超纳米金刚石薄膜的制备及其机理,综述了超纳米金刚石薄膜与MEMS相关性能及在微摩擦磨损、残余应力方面的研究现状,介绍了超纳米金刚石薄膜覆形沉积、选择性生长和光刻图形化等微加工技术及其在MEMS上的应用研究进展。 展开更多
关键词 超纳米金刚石薄膜 MEMS 微加工技术
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电化学阳极氧化处理对超纳米金刚石/多层石墨烯复合薄膜电容性能的影响
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作者 胡冬玲 王兵 《西南科技大学学报》 CAS 2019年第3期13-17,43,共6页
为解决表面疏水导致的超纳米金刚石/多层石墨烯复合薄膜(UNCD/MLG)电容性能差的问题,通过电化学阳极氧化工艺对微波等离子化学气相沉积的UNCD/MLG薄膜进行表面处理以改善其相应性能。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)对处理前后薄膜的... 为解决表面疏水导致的超纳米金刚石/多层石墨烯复合薄膜(UNCD/MLG)电容性能差的问题,通过电化学阳极氧化工艺对微波等离子化学气相沉积的UNCD/MLG薄膜进行表面处理以改善其相应性能。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)对处理前后薄膜的表面微观形貌进行对照分析,并用拉曼光谱(Raman)、光电子能谱(XPS)和静态接触角(Contact angle)表征其表面微观状态,用循环伏安法(CV)和恒流充放电法(GCD)比较分析处理前后薄膜的电容性能。结果表明,与原始薄膜相比,处理后的薄膜由超疏水性变为亲水性,且其电容值最大提高约115倍,表明电化学阳极氧化处理可以有效地对UNCD/MLG薄膜进行表面改性,大幅提升其电容性能。 展开更多
关键词 阳极氧化 表面改性 MPCVD uncd/MLG薄膜
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Determination of trap density-of-states distribution of nitrogen-doped ultrananocrystalline diamond/hydrogenated amorphous carbon composite films
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作者 Mahmoud Shaban 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 2021年第6期48-54,共7页
Thin films comprising nitrogen-doped ultrananocrystalline diamond/hydrogenated amorphous-carbon(UNCD/a-C:H)composite films were experimentally investigated.The prepared films were grown on Si substrates by the coaxial... Thin films comprising nitrogen-doped ultrananocrystalline diamond/hydrogenated amorphous-carbon(UNCD/a-C:H)composite films were experimentally investigated.The prepared films were grown on Si substrates by the coaxial arc plasma deposition method.They were characterized by temperature-dependent capacitance-frequency measurements in the temperature and frequency ranges of 300-400 K and 50 kHz-2 MHz,respectively.The energy distribution of trap density of states in the films was extracted using a simple technique utilizing the measured capacitance-frequency characteristics.In the measured temperature range,the energy-distributed traps exhibited Gaussian-distributed states with peak values lie in the range:2.84×10^(16)-2.73×10^(17)eV^(-1)cm^(-3)and centered at energies of 120-233 meV below the conduction band.These states are generated due to a large amount of sp^(2)-C andπ-bond states,localized in GBs of the UNCD/a-C:H film.The attained defect parameters are accommodating to understand basic electrical properties of UNCD/a-C:H composite and can be adopted to suppress defects in the UNCD-based materials. 展开更多
关键词 NITROGEN-DOPING NANODIAMOND uncd/a-C:H capacitance-frequency characterization trap density-of-states
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晶界处碳含量对超纳米金刚石的结构及电学性质影响的第一性原理计算
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作者 陈梦露 易勇 +1 位作者 熊鹰 王兵 《西南科技大学学报》 CAS 2016年第3期1-4,共4页
采用MedeA.软件中基于密度泛函理论(DFT)下的平面波赝势方法的VASP软件包进行模拟,计算了不同晶界处碳含量对超纳米金刚石电子特性和结构特性的影响。从对优化后的结构分析来看,晶界处碳含量的增加会增加超纳米金刚石中sp^2-C的含量,并... 采用MedeA.软件中基于密度泛函理论(DFT)下的平面波赝势方法的VASP软件包进行模拟,计算了不同晶界处碳含量对超纳米金刚石电子特性和结构特性的影响。从对优化后的结构分析来看,晶界处碳含量的增加会增加超纳米金刚石中sp^2-C的含量,并且会使金刚石晶粒最外层的原子产生一定程度的位移或改变其键角。分析不同晶界处碳含量超纳米金刚石的能带发现,晶界碳含量的增加会减小结构的带隙,并且会在带隙里引入悬键能级和与sp^2-C相关的π*能级。对3个结构态密度的分析发现,晶界含量的增加不仅会减小结构的带隙,还会增加带隙里悬键能级和π*能级的能态密度,减小电子从低能级跃迁到高能级所需的能量,从而增加超纳米金刚石的导电性。 展开更多
关键词 第一性原理 超纳米金刚石 晶界 能带 态密度
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