人造金刚石单晶生长机理的金属包膜研究进展

在高温高压条件下,利用触媒合金合成金刚石单晶过程中,包覆着金刚石单晶的金属薄膜起着极其重要的作用,揭示其本质对解释金刚石合成机理有着重要的意义。本文从金属包膜的形貌、成份、组织结构以及余氏理论和程氏理论在金属包膜研究中的应用等方面阐述了人造金刚石生长机理的研究现状。在此基础上提出了今后的研究方向。

Ca_3B_2N_4-hBN系中立方氮化硼的膜生长机制

以Ca_3B_2N_4为触媒,在高温高压下对六角氮化硼进行处理,在六角氮化硼与触媒的交界处得到了被金属膜包覆的立方氮化硼晶体。这表明六角氮化硼到立方氮化硼的转变与人造金刚石的膜生长机制类似,立方氯化硼晶体在触媒与六角氮化硼接触处择优成核,在生长着的立方氮化硼与六角氮化硼之间存在着金属薄膜,该膜对立方氮化硼“基元”有输运作用。随着该金属膜向六角氮化硼区的推进,在其后留下生长的立方氮化硼晶体。

人造金刚石/金属包膜界面差异性研究进展

在高温高压条件下,利用过渡族金属触媒合成金刚石单晶时,金刚石单晶表面的金属包膜在不同的生长界面上呈现不同形貌花样,揭示其本质对研究金刚石单晶的合成机理具有重要意义。本文从金属包膜不同界面间在形貌、成分、组织结构等方面的差异性出发,阐述了近年来人造金刚石单晶生长机理的研究现状,同时又提及余氏理论和程氏理论在金属包膜界面研究中的应用。并在此基础上提出今后的研究方向。

原子层沉积技术制备金属材料的进展与挑战

原子层沉积(ALD)技术是一种三维共形沉积金属薄膜或金属纳米结构的有效手段。简要介绍了ALD技术的基本原理和特点,着重阐述和比较了ALD生长贵金属、过渡金属和活泼金属的不同工艺条件、化学过程和反应生长机理,如贵金属的燃烧反应与成核孕育期、过渡金属铜互连的前驱体与表面平整性以及活泼金属的能量辅助沉积,探讨了前驱体、成核等对金属沉积和质量的重要影响,说明了原位监控手段在生长中的作用。最后简述了ALD沉积金属面临的瓶颈,由于一些重要金属前驱体的匮乏,新的反应路径和生长机理亟待发现,并展望了其未来发展和应用前景。

气-液-固法在半导体纳米线生长中的应用

气-液-固法(VLS)是目前生长各种准一维纳米结构的主要工艺技术。本文首先介绍了VLS的生长原理,然后以生长机制为主线,着重评论了近3-5年内它在ZnO、GaN、Si以及SiC等纳米线及其阵列合成中应用的某些新进展。最后提出了改进VLS方法的几项措施,并展望了它的今后发展趋势。

金属催化剂控制生长单壁碳纳米管研究进展

单壁碳纳米管具有独特的一维管状结构和优异的电学、热学和力学性质。但其在微纳电子、传感器件等领域的应用,仍受限于高品质单壁碳纳米管的可控制备。大规模、高纯度、有序排列、特定手性和导电属性的单壁碳纳米管可控生长仍然是该研究领域的巨大挑战。取得突破的关键在于对单壁碳纳米管生长机理的深刻理解,核心在于对单壁碳纳米管在催化剂上形核与生长过程的有效调控。本文从金属催化剂的电子结构与催化活性、熔点与结构稳定性、碳溶解度和扩散率等角度阐述其对单壁碳纳米管产率、纯度、有序度和精细结构的影响,总结金属催化剂控制生长单壁碳纳米管的研究进展、现状和挑战,展望可控生长的研究策略、设计准则与发展趋势。