非晶态碳薄膜对金属二次电子发射的影响

非晶态碳薄膜由于具有极低的二次电子发射系数(secondary electron yield,SEY),在真空微波器件与设备异常放电领域引起了广泛关注.然而,非晶态碳薄膜对二次电子发射影响的动态过程及微观机理仍缺乏了解.本文采用Monte Carlo方法,建立了Cu表面非晶态碳薄膜的二次电子发射数值模拟模型,能够精确地模拟电子与薄膜及基底材料的散射及二次电子发射的微观物理过程.结果表明,随着薄膜厚度从0 nm增加至1.5 nm时,SEY峰值下降了大约20%;继续增大厚度,SEY峰值不再下降.然而,当薄膜厚度大于0.9 nm时,SEY曲线呈现出双峰形态,但随着薄膜厚度增加至3 nm,第二峰逐渐减弱甚至消失.电子散射轨迹和二次电子能量分布结果,表明这种双峰现象是由于电子在两种材料中散射所致.相比以往模型,所提模型考虑了功函数的变化以及界面势垒对电子散射路径的影响.该模型从微观层面上解释了SEY曲线双峰现象形成的原因,相关的计算结果为非晶态碳薄膜对SEY的抑制规律提供了理论预测.

氮掺杂多孔晶态碳的合成及其电容特性的应用

采用水热-活化法以葡萄糖为碳源、尿素为氮源合成出高含氮量的多孔晶态碳材料。采用透射电镜、X射线衍射、N2吸附-脱附和X射线光电子能谱对材料的结构进行表征;利用循环伏安、恒流充放电和电化学阻抗对材料进行电容性能的测试。结果表明:合成材料具有强的结晶性、大的比表面积(1567 m2/g)、和高的氮含量(7.97at%)。当其做为电极材料应用于超级电容器中时,其展示出良好电化学性能,在1 A/g时,其比电容为258 F/g,要远高于含氮的活性碳(222 F/g)和晶态碳(106 F/g)的电容;5000次循环后,其比电容保持率为99.98%;在功率密度为500W/kg下其能量密度为10.69 Wh/kg。

非晶态碳膜的制备和性能

报道了用射频等离子体化学气相沉积方法制备非晶态碳膜的实验结果。在适当的沉积条件下,该膜非常硬。它具有许多接近于金刚石的令人感兴趣的性能。最后对对非晶态碳膜的应用前景进行了讨论。

阳极氧化铝基体上非晶态碳纳米纤维阵列膜的微观组织及其摩擦性能

采用乙炔热分解法在多孔阳极氧化铝膜板上制备了定向生长的非晶态碳纳米纤维阵列膜,采用场发射扫描电子显微镜、激光Raman光谱仪和透射电子显微镜观察分析了阵列膜和非晶态碳纳米纤维的组织形态和微观结构,并采用原子力显微镜和环-块式摩擦磨损试验机考察了非晶态碳纳米纤维阵列膜的摩擦性能.结果表明:以经草酸溶液二次阳极氧化得到的有序多孔氧化铝薄膜作为模板,通过化学催化气相沉积可以获得分布均匀的非晶态碳纳米纤维阵列,这种定向非晶态碳纳米纤维阵列构成的表面膜摩擦力均匀,具有优良的自润滑作用.

液相等离子沉积非晶态碳膜的试验研究

应用简单的电镀槽，通过阴极/电解液界面前沿气泡鞘的形成而建立辉光放电，促成非晶态碳薄膜在电极表面的沉积。沉积物宏观上分布不均匀，在阴极浸入电解液的末端，由于电流的尖端效应，导致生成物为石墨。而远离末端为正常沉积区，表面平整光滑，生成物为非。晶态碳膜。结论：液相等离子沉积行为可发生在辉光放电条件下的阴极过程，从而可应用于非晶态薄膜如非晶态碳的制备。

冲击载荷下非晶态碳材料的动态响应模型研究(英文)

在一维应变冲击加载条件下 ,采用两个石英压力传感器进行了双值应力历史测量 ,对非晶态碳材料的动态响应特性进行了分析研究。研究结果表明 ,非晶态碳材料的冲击响应是简单稳定的 ,在试验冲击应力范围内为非线性弹性响应 ,Hugoniot曲线呈上凸的 ,表明材料内部传播的不是一个冲击波而是一簇压缩波 ,因此可采用特征线方法来解该冲击波问题 ,并用Riemann积分法对冲击应力过程进行修正 ,得到材料更精确的Hugoniot方程。还采用COPS程序对该材料的冲击响应过程进行了数值模拟 ,数值模拟曲线与试验曲线是很吻合的。表明采用Riemann积分法处理是合理的 ,此方法可以在VISAR测量中得到应用。

基体负的低偏压对氟化非晶态碳膜结构及性能的影响

为了研究基体负的低偏压Vb 对氟化非晶态碳膜的结构、纳米硬度和疏水性能的影响 ,采用等离子体浸没与离子注入装置 ,CF4和CH4作为气源 ,在不同的基体偏压下制备了一系列氟化非晶态碳膜。使用XPS、ATR FTIR和Raman谱对其成份和结构进行了表征。薄膜硬度通过纳米压痕仪进行测量 ,采用躺滴法测量薄膜与双蒸水之间的接触角来评价其疏水性能。XPS和FTIR结果表明薄膜中存在C CF、C Fx基团。Raman谱结果表明 :随着基体偏压的增加 ,薄膜从类聚合物状结构逐渐转变为类金刚石结构 ,薄膜的硬度逐渐增加。接触角测量结果表明 :在低偏压范围内 。

采用双等离子体制备非晶态碳膜的研究

采用直流金属磁过滤阴极真空弧（FCVA）制造出Ti和乙炔（C2H2）气体的双等离子体在单晶硅（100）上制备非晶态碳膜．重点研究了乙炔气体和过滤线圈电流对非晶态碳膜的结构、形貌和机械性能的影响．研究结果表明，薄膜中主要成分是TiC，并以（111）作为主晶向；随着过滤线圈电流的增大，薄膜的晶粒度越来越小；薄膜表面的粗糙度逐渐减小，变得更加平整；薄膜的应力减小，可以下降到2．5GPa．薄膜的显微硬度和弹性模量随着C2H2体积流qy（C2H2）的增大而降低，硬度和弹性模量分别可以达到33．9GPa和237．6GPa．非晶态碳膜的摩擦因数在0．1～0．25之间，大大低于衬底材料单晶硅片的摩擦因数0．6．随着过滤线圈电流增大，摩擦因数减小．

氟化非晶态碳膜(a-C∶F)的制备与表征

采用等离子体浸没与离子注入装置,以CF4和CH4作为源气体,在Si(100)基片上制备了含氟量不同的一系列氟化非晶态碳膜。通过XPS、FTIR和Raman对其结构进行了表征。采用躺滴法测量薄膜与双蒸水之间的接触角。薄膜硬度通过纳米压痕仪进行测量。XPS和FTIR结果表明存在C—CF、C—Fx基团和少量的氧。我们认为薄膜中存在的氧元素是由于薄膜在正常存放时发生了时效过程,其中的悬挂键发生化学吸附反应引起的。Raman和接触角测量结果表明,随着氟元素含量的逐渐增加,薄膜从典型的类金刚石状结构逐渐转化为类聚合物状结构,接触角逐渐增大。纳米压痕测量结果表明,氟元素的加入使得薄膜的硬度有很大程度的降低。

离域晶态碳调控的还原氧化石墨烯电子吸收光谱研究

为调控还原氧化石墨烯能级带隙结构,采用控制氧化和控制还原的实验策略制备了一系列还原氧化石墨烯样品。利用紫外-可见光谱分析技术结合傅里叶变换红外光谱和X射线衍射光谱对具有不同离域晶态碳结构的氧化石墨烯样品进行了研究。结果表明:通过控制氧化条件可调节氧化石墨烯结构中离域sp^2晶态碳纳米岛和sp^2杂化碳组态的尺寸和数量。氧化石墨烯的能级带隙从4.16～5.44 eV可调。随乙醇溶剂热还原条件变化,氧化石墨烯结构中sp^2碳纳米岛和碳组态彼此交联形成结构各异的芳香性C=C键结构。这种实验策略实现了氧化石墨烯结构中能级带隙的调节控制,并为制备能带结构可控的石墨烯基复合材料奠定了基础。

折射率对碳点基发光太阳能聚光器光电性能的影响

发光太阳能聚光器作为一种新型的实现低成本电力的潜在光伏技术已经引起了广泛的关注。选择合适的荧光基质和性能优异的光波导介质成为该技术得以推广应用的关键。目前,多数研究者把目光聚焦在荧光基质光学性能的提高上,对光波导介质性能的优化却鲜有报道。本文使用邻苯二甲酸和邻苯二胺两种前驱体,一步微波法快速高效地合成了一种晶态碳点。鉴于该碳点具有绿色荧光,荧光量子产率超过80%,并且吸收和发射光谱间存在较大的斯托克斯位移,适合作为新型太阳能聚光器用荧光基质。另外,采用预聚体法制备了高透明的聚氨酯膜,并作为发光太阳能聚光器用光波导介质研究了其光学性能。通过引入硫元素,该薄膜的折射率从1.483提高到1.547,这直接导致利用所制备的碳点作为荧光基质封装的聚氨酯薄膜型发光太阳能聚光器器件的光电转换效率提升了41%。该结果不仅证实了聚氨酯作为光波导介质的可行性,更为通过改良光波导介质的折射率来提高光传输的研究方法提供了实验依据。

葡萄糖催化热解制备晶态碳纳米材料研究

晶态碳纳米材料具有石墨烯晶格的碳基纳米结构。这种晶态材料与非晶态碳结构相比,理论上具有更高的热导率、导电性和热稳定性。以葡萄糖为碳源,硝酸镍为催化剂,通过水热配位-热解炭化路线制备了晶态碳纳米材料(GC),研究了催化剂浓度和炭化温度对GC材料微观形貌和结晶性的影响。

晶相对碳点多色发光的调制及其在白光发光二极管器件中的应用

报道了一种以邻苯二甲酸前体结晶作为基质包覆碳点制备固态荧光材料的方法。通过改变溶剂,微波合成分别发射蓝色和绿色荧光的晶态碳点。详细的结构和光谱表征后发现,在形成碳点的同时,由邻苯二甲酸前体结晶在碳点的周围生长了晶态基质,该基质对碳点的分散作用有效阻断了碳点的聚集,从而阻止了碳点荧光猝灭的发生。并且,晶态基质结构的变化导致了碳点碳核和基质界面处吡啶氮类基团增多,从而致使该碳点发光颜色变化。鉴于其优异的发光性能,所制备晶态碳点用于封装白光发光二极管器件(WLED)。通过与商用荧光粉相结合,蓝色光碳点封装的WLED在色度坐标为(0.37,0.36)时获得了相关色温4061 K、显色指数88.4的暖白光。而绿色光碳点封装的WLED在色度坐标为(0.36,0.34)时获得了相关色温44678 K、显色指数85的暖白光。优异的光度学参数赋予这些荧光纳米材料在光电领域潜在的应用价值。

FEA用的非晶态金刚石碳薄膜

文章对用于FEA的非晶态金刚石碳膜的制备、测量、场致发射特性以及发射性能改良的掺氧非晶态金刚石碳薄膜作了介绍。

碳化硅-碳/碳复合材料表面掺铬碳膜的研究

碳/碳复合材料既有良好的生物相容性,又有良好的力学性能,是一种极具潜力的新型生物材料。为提高其硬度、耐磨性,降低摩擦系数,需对其表面进行处理。本研究先利用包埋法在其表面制备SiC涂层,后利用非平衡磁控溅射技术在SiC涂层表面制备了掺铬碳膜。通过XRD,Raman,SEM,EDAX和XPS对其结构和形貌进行了表征,用MM-200型环块磨损试验机对膜的摩擦学性能进行了测定。研究结果表明:掺铬碳膜在XRD及拉曼光谱上都没有明显的峰,为非晶态结构。碳原子主要为类石墨碳。非晶态掺铬碳膜的摩擦系数约为0.100,比碳/碳复合材料低;磨损率为0.45×10-6mm3·(Nm)-1,也比碳/碳复合材料低。

碳纳米管粉体的高温石墨化处理

碳纳米管为具纳米级尺寸的新型碳材料 ,有优异的电化学稳定性 ,可呈现导体性质 ,故有许多潜在应用价值。但碳纳米管原始粉体通常夹杂非晶碳 ,本文叙述了对粉体实施高温、高压的石墨化处理 ,该方法可使非晶碳转变为晶态碳 ,从而改善碳纳米管的性能。

高散热性高绝缘性碳化硅烧成体

ヱィア一ルワィ公司新近开发了一种高散热性高绝缘性碳化硅烧成体。采用高纯度碳作原料并改良烧成条件，从而制得了既保持了很高的热导率又提高了绝缘性的SiC烧成体。所用原料碳是制造碳纳米管时的副产物（非晶态碳），纯度很高。这种碳与硅混合后于2400℃高温烧成，烧成时既控制温度又要控制加热时间等烧成条件，从而确立了高绝缘性SiC烧成技术。

碳的同素异构体

碳的同素异构体有金刚石、石墨和Carbyne（カルビン）。纳米石墨材料有C60（Fullerene,中文称富勒烯）,纳米碳管和Graphene（グラフュン）。一般也有将非晶态碳归入同素异构体的。对上述六种碳的同素异构体,日本学者村上睦明用下图示意地进行了说明。