一、人造金刚石成核问题的探讨（论文文献综述）
李佳翰[1]（2021）在《金刚石电极制备及用于苯胺电化学检测研究》文中提出金刚石作为自然界中最硬的物质,具有一系列优异的物理和化学性质,如超宽禁带、高热导率、高电子（空穴）迁移率等,在机械、电子、航空航天等多领域有广泛应用。通过掺杂导电的金刚石可以作为电极材料,其化学惰性、宽电化学电势窗口、易表面功能化、高力学强度等优点,使成为高性能电化学电极的首选材料之一,在多种环境污染物的痕量检测方面具有广泛应用。本文通过化学气相沉积（CVD）法在单晶硅衬底上制备了硼掺杂金刚石（BDD）和硼/氮共掺杂金刚石（BND）膜,对其结构和性质进行了研究,并将其应用于苯胺的电化学定量检测中,分析了电化学检测机制,且进行了实际应用检测。主要结果如下:（1）采用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）方法制备了BDD和BND薄膜,对其形貌、质量、性质等方面进行了研究、对比,分析了硼掺杂和硼/氮共掺杂对金刚石膜的影响。这些结果有助于导电金刚石的进一步研究与开发应用。（2）以BDD和BND薄膜为工作电极,在p H 2.0的磷酸盐缓冲溶液中测定苯胺样品的浓度,并对两种电极用于电化学定量检测苯胺进行了详细的对照和分析,得出BND电极用于电化学定量检测苯胺要明显优于BDD电极的结论。相比于BDD电极,BND电极由于硼、氮元素的协同作用,具有更宽的电势窗口、优异的电极灵敏度、更低的电化学阻抗,BND检测苯胺的线性范围达到0.5-500μmol L-1（线性相关度R2=0.993）,比BDD电极的线性范围(1-100μmol L-1)大五倍,比大多数报道中使用电化学电极检测的线性范围更宽,检测限达到0.29μmol L-1,低于其他电化学方法。BND电极检测苯胺快速简洁、电极稳定性高、重复性好、准确度高,适用于苯胺痕量检测。本文制备了BDD和BND两种导电金刚石膜电极,其中BND电极在污染物苯胺的定量检测中取得了重要结果,为研制新型高性能金刚石基电化学传感器提供了重要的参考。
孙虹[2]（2021）在《电沉积Cu包覆低维碳材料及热压烧结制备复合热管理材料研究》文中研究说明随着电子工业的快速发展,电子设备的功率密度急剧增加,亟需开发热导率高和热膨胀系数可调控的碳/Cu复合热管理材料来满足散热需求。该复合材料通常使用机械混合粉体或包覆型粉体为原料,采用固相烧结方法制备。与机械混合粉体相比,包覆型粉体可实现碳材料在Cu相中更加均匀的分布,有利于复合材料性能的提高。然而采用传统的化学镀法制备Cu包覆型粉体需要经历敏化和活化预处理过程和较长的镀覆时间,镀液成分复杂,循环周期短,阻碍了其大规模应用。针对此问题,本研究提出采用间歇式电沉积方法在低维碳材料表面实现金属Cu包覆的思路,该方法具有操作条件简单、沉积速率可控、镀液稳定且可循环利用的优点。通过该方法在金刚石颗粒、短石墨纤维和石墨鳞片表面成功制备了均匀的Cu包覆层。文中揭示了 Cu在三种低维碳材料表面的电沉积均遵循Skarifker-Hills模型瞬时形核机制,阐明了在电沉积装置中碳材料固定床电极过电位具有分布不均的特点,探明了间歇式搅拌可使得碳材料表面能够均匀受镀,从而获得Cu含量可控的包覆材料。使用Cu包覆低维碳材料粉体为原料,通过热压烧结制备了高性能碳/Cu复合热管理材料。获得了金刚石颗粒均匀分布于Cu网络结构的45～65 vol%金刚石颗粒/Cu复合材料,探明了金刚石颗粒的均匀分布、适宜含量、及其与Cu相间低界面热阻是材料热学性能显着提升的主要原因。其中55 vol%金刚石颗粒/Cu复合材料的热导率可达638 w·m-1·K-1,热膨胀系数达到4.11 ppm·K-1,抗弯强度为243 MPa,达到了高功率电子元器件的散热使用要求。对于短石墨纤维/Cu复合材料,获得了短石墨纤维在平面方向上呈杆状均匀分布于Cu相的20～50 vol%短石墨纤维/Cu复合材料。短石墨纤维的本征属性使得该复合材料具有良好的热导率和低的热膨胀系数。其中,50 vol%短石墨纤维/Cu复合材料平面方向的热膨胀系数达到6.03 ppm·K-1,热导率为263 W·m-1·K-1,抗弯强度为107 MPa。对于石墨鳞片/Cu复合材料,获得了石墨鳞片以相互平行且垂直于压制方向、均匀排列于Cu相中的40～90 vol%石墨鳞片/Cu复合材料,阐明了石墨鳞片的体积分数对复合材料热学性能和力学性能的影响规律。40～90 vol%石墨鳞片/Cu复合材料在平面方向上的热导率从506 W·m-1·K-1增加至710 W·m-1·K-1,而抗弯强度则从93 MPa降低至15 MPa。在石墨鳞片表面镀钛可提高石墨鳞片和Cu相之间的界面结合强度,40 vol%镀钛石墨鳞片/Cu复合材料的抗弯强度达103 MPa,相较于未镀钛复合材料的抗弯强度提高了10 MPa。充分利用石墨鳞片在平面方向高导热的优点,在热管理材料领域拥有广阔的发展前景与应用潜能。
王旭磊[3]（2021）在《液相硅熔渗制备金刚石/碳化硅复合材料及性能研究》文中研究表明金刚石/碳化硅复合材料具有热导率高、热膨胀系数低、半导体性能优异和密度低等优异的综合性能,适用于电子封装材料。本文针对无压渗硅制备金刚石/碳化硅复合材料尺寸不稳定和金刚石易石墨化等不足,重点对气相硅渗透和液相硅熔渗工艺进行优化,探究了复合材料多孔坯体的裂解特性,研究了金刚石含量和表面镀覆碳化硅对复合材料组织结构、热物理性能以及力学性能的影响,揭示了无压硅熔渗的过程机理和复合材料致密化机理。通过课题研究,解决了样品尺寸不稳定和金刚石易石墨化的难题,为复合材料在电子封装领域的应用奠定了基础,主要研究结果如下:（1）研究了金刚石/碳化硅复合材料多孔坯体的组织结构和物理性能,分析了坯体裂解纳米线的生长机理。结果表明:复合材料多孔坯体热解的过程中生成了 3C-SiC轴纳米线,直径约为15～35 nm。酚醛树脂裂解生成的多孔聚并苯和裂解气氛中残留的氧气促进了碳化硅的形成和纳米线的定向生长。金刚石颗粒间纳米线减小了多孔坯体的中值孔径,多孔聚并苯增加了多孔坯体的孔隙率,有利于后续硅熔渗致密化多孔坯体。（2）开展了气相硅渗透和液相硅熔渗的工艺优化研究。通过模具设计和工艺参数优化,气相硅渗透制备了金刚石/碳化硅复合材料,样品热导率为532.7 W/（m·K）,热膨胀系数为2.58ppm/K,密度为3.18 g/cm3。液相硅熔渗的模具设计和新型硅渗料的开发保证了样品的表面质量和尺寸稳定性,为近净成形奠定了基础。对比气相硅渗透,液相硅熔渗具有工艺稳定和样品尺寸可控等优点。液相硅熔渗制备的样品热导率为600.4 W/（m·K）,热膨胀系数为3.28 ppm/K,密度为3.23 g/cm3,相对密度达到99%以上。液相硅熔渗有效的控制了金刚石的石墨化程度,提高了复合材料的热导率。（3）研究了复合材料的组织结构以及无压硅熔渗的过程机理和复合材料致密化机理。结果表明:复合材料微观组织分布均匀,金刚石没有发生石墨化转变。金刚石表面侵蚀区存在纳米碳化硅。不同碳硅比影响碳化硅的形貌。液相硅熔渗制备复合材料的过程包含“气-液”混合渗。揭示了复合材料致密化机理可以分为三部分:1、金刚石表面的硅碳反应;2、碳化硅纳米线的形成;3、硅毛细作用填充。金刚石表面腐蚀区域存在纳米碳化硅相,与金刚石具有一定的取向关系。（4）研究了金刚石含量和表面改性对复合材料热物理性能的影响。结果表明:随着金刚石含量的增加,复合材料的热导率先增加后降低。当金刚石体积分数为60%时,复合材料的热导率达到最大值,镀碳化硅金刚石/碳化硅复合材料的热导率为545.9 W/（m·K）,未镀覆金刚石增强复合材料的热导率为581.8W/（m·K）。液相硅熔渗制备的复合材料中碳化硅三维网状结构形成了热传导的优先路径,复合材料热导率实验值略高于H-J模型和DEM模型预测值。复合材料热膨胀系数随温度升高逐渐增大,测试温度范围内,复合材料的热膨胀系数为1.0～3.25 ppm/K,能很好的与硅材料相匹配。复合材料热膨胀系数实验值与Kerner模型的上限值接近。（5）研究了金刚石含量和表面改性对复合材料弯曲强度的影响,对比分析了典型复合材料的性能优劣。金刚石镀覆改性后复合材料的弯曲强度提高了16.9%（Dia.60 vol.%）。当增强相含量为60 vol.%时,金刚石/碳化硅复合材料的弯曲强度达到了 407.56 MPa,是球形石墨/铜复合材料的1.24倍,是金刚石/铜复合材料的2.37倍。液相硅熔渗制备的金刚石/碳化硅复合材料弯曲强度均在200 MPa以上,能满足电子封装材料对弯曲强度的要求。建立了液相硅熔渗制备金刚石/碳化硅复合材料的工艺路线,液相硅熔渗具有设备要求低、易于控制、稳定性好和成本低等优点,能够制备性能优异的金刚石/碳化硅复合材料,具有优异性能的金刚石/碳化硅复合材料适用于电子封装材料。
蔡立超[4]（2021）在《优质粗颗粒立方氮化硼单晶的合成工艺与机理研究》文中认为立方氮化硼（Cubic Boron Nitride,简称c-BN）单晶的硬度仅次于金刚石单晶,具有良好的热稳定和抗氧化性能,并在黑色金属、高温合金和冷硬铸铁等难加工材料方面表现出优异的加工性能。优质粗颗粒c-BN单晶的应用价值更高。但是由于合成工艺研究不透彻和合成机理不明确,≥50目的优质粗颗粒c-BN单晶的制备仍较为困难。在工业上合成c-BN单晶最常用的方法是高温高压触媒法,采用的原料为六方氮化硼（Hexagonal Boron Nitride,简称h-BN）。探索c-BN单晶/触媒层界面物相的高温高压反应机理对合成优质粗颗粒c-BN单晶具有重要的理论指导意义。本文在国产六面顶合成压机上系统进行了 c-BN单晶的高温高压合成实验研究,批量获得了≥50目的优质粗颗粒c-BN单晶,并基于Li3N+h-BN体系对优质粗颗粒c-BN单晶合成机理进行了物理表征和理论计算,为工业化生产奠定了坚实的应用基础。本文利用扫描电镜和原子力显微镜观察了 c-BN单晶/触媒层的组织形貌;利用X射线衍射分析了 c-BN单晶外围触媒层中的物相组成;利用高分辨透射电镜分析了触媒层的微区形貌及物相;使用俄歇电子能谱分析了触媒层中B、N原子的电子结构及其分布规律;利用第一性原理计算了 h-BN/c-BN的相变共存点和Li3BN2的相变点,并计算了各相的表面能。综合物理表征和理论计算结果,揭示了优质粗颗粒c-BN单晶的合成机理。基于前期的工艺实验和机理研究,对原材料的指标进行了进一步优化,有效控制了高温高压的触媒组织,采用新的优化合成工艺批量合成出了≥50目的优质粗颗粒c-BN单晶。通过不同触媒体系的对比实验结果表明,Li3N+h-BN体系合成出的c-BN单晶转化率最高,单晶颗粒的粒度最粗,晶体形状相对最好。因此,Li3N+h-BN体系最适于合成优质粗颗粒c-BN单晶。基于Ca3N2+h-BN体系合成出的c-BN单晶,产量和转化率较低,粒度较细,晶体表面存在结晶缺陷。采用Mg3N2+h-BN体系合成出的c-BN单晶,产量和转化率最低,粒度最细,晶体生长不完善。本文通过优化对比实验研究,确定选择Li3N+h-BN体系作为重点研究对象,针对优质粗颗粒c-BN单晶的合成工艺开展了进一步的优化实验研究。通过对Li3N+h-BN体系进行系统的综合实验,确定出优化的合成工艺为:粒度为140/200目的Li3N作为触媒（Li3N添加量为10wt%）,100/120目的c-BN微粉作为籽晶（籽晶添加量为4wt%）,余量为h-BN;按照缓慢升压、功率平稳分布以及15min加热时间的高温高压合成工艺曲线（其中合成功率为4890W,合成压力为95MPa）,合成出的30/50目c-BN单晶占比可达56.8%。c-BN单晶的晶体完整度高、晶面平整、结晶质量好。合成出的优质粗颗粒c-BN单晶的强韧性测试结果表明,其静压强度可达48N,冲击韧性可达49%,强韧性指标均超过国家标准。根据“淬火”后的c-BN单晶及其触媒层表征分析结果能够发现,针对优质的粗颗粒c-BN单晶而言,其裸露面主要是（110）晶面,有些单晶的表面会呈现出多种形态特征,包括杂质颗粒、片层结构、三角孔洞以及大台阶结构。c-BN单晶的生长主要有二维形核生长及螺型位错生长方式。在触媒层样品当中所具备的物相结构包括h-BN、Li3BN2以及c-BN等,此外还有小部分杂质,没有观察到Li3N。通过针对不同触媒层微区进行观察可知,触媒层中存在结晶度较好的h-BN结构、结晶度较差的立方相BN结构、无定型态的BN结构以及无定型态BN结构中的纳米级立方BN结构。对比触媒层各层的AES（俄歇电子能谱）图谱可知,触媒层各层当中的AES图谱都会有B、N原子之下的sp2与sp3杂化态谱峰。而触媒层里面的B、N原子对应sp3杂化态之峰强会呈现出由外至内依次加强的特征,至于B、N原子对应的sp2杂化态之峰强则是呈现出由外至内依次趋弱的特征。据此能够确定,触媒层自外至内,立方相BN结构的含量越来越多。采用基于利用第一性原理的计算方法对触媒层中的主要物相进行了热力学计算。相图结果显示,h-BN转化成c-BN之相变共存点对应位置的温度与压强都比会Li3BN2出现相变的位置低。Li3BN2在整个合成过程中会稳定存在。c-BN的（110）晶面具有最低的表面能,因而优质粗颗粒c-BN单晶的裸露面应以（110）面为主,这也与形貌观察的结果相吻合。Li3BN2的（100）晶面具有最高的表面能,能够成为体系中其它相的微小基元聚集的基底。结合物理表征和理论计算结果,可以为分析优质粗颗粒c-BN单晶的生长机理和Li3BN2在高温高压下促进h-BN向c-BN转变的理论模型提供重要的实验依据及理论支撑。熔融态Li3BN2的（BN2）3-和Li+会破坏h-BN层与层之间的范德华键,使h-BN分解为更小的BN团簇,这些BN团簇具有低聚合度。Li+通过得失一个电子的方式,使B、N原子间之间实现电子转移,使BN团簇转变为具有sp3杂化态的c-BN生长单元。在Li3BN2的作用下,h-BN不断转变成c-BN生长单元,并向籽晶表面不断堆积,促使晶体持续生长。Li3BN2的（100）面有利于c-BN生长基元的聚集,加快生长基元向籽晶表面堆积的速度。基于c-BN单晶的合成机理分析,粒度更细的h-BN与触媒的接触面积更大而且被分解为BN团簇的速度更快,更适合用于优质粗颗粒c-BN单晶合成。将原材料h-BN的粒度细化,粒度中位径D50由7～9μm调整为2～4μm,并按照进一步优化的合成工艺进行了 c-BN单晶的高温高压合成实验,批量得到了强度指标更好的粗颗粒c-BN单晶。c-BN单晶静压强度达到50N,冲击韧性达到51.5%。表征结果表明,c-BN单晶外围管状触媒组织与前期实验得到的管状触媒组织基本相同,实现了触媒组织的有效控制和得到了新的优化合成工艺,为优质粗颗粒c-BN单晶的工业化生产提供了重要的实验基础和理论依据。
房帅[5]（2021）在《Fe-Ni-C-S（O）体系高温高压合成金刚石大单晶的研究》文中进行了进一步梳理金刚石是一种极其重要的地球矿物,不仅是由于其本身具有的重要价值,同时还由于它内部的包裹体会携带来自地幔深处的矿物学信息。天然金刚石及其内部的包裹体提供了不同地球深度地幔化学和矿物学以及深层结晶过程的关键信息,通过这些信息可以确定压力,温度和金刚石生长年龄等参数。同时,由于金刚石本身具有的特性,它可以将一些矿物的高压相保存下来,而这些高压相在常压下是不能稳定存在的,这对于研究人员探究不同地球深度中不同矿物的相具有重要的意义。尽管如此,在金刚石是如何形成的关键问题上仍未得到广泛认可的答案。研究天然金刚石及其矿物包裹体之间的关系,对于解释天然金刚石的结晶过程至关重要。由于地幔对流、碳循环、板块俯冲等一系列的地质活动,地球内部不同区域的元素比例是复杂多变的。天然金刚石生长环境中的每种元素、物质对于它的成核以及生长都具有特别的意义。由于无法采集到天然金刚石的生长环境中的物质成分,因此研究人员依据金刚石内部的包裹体建立了不同的生长模型。研究人员探究了不同合成体系中硫、氧元素对于金刚石特性以及金刚石生长条件的影响,包括Fe-Ni-C-S体系、C-H-O-N体系、Fe-Ni-C-O体系、FeS-C体系、MgCO3-SiO2-Al2O2-FeS体系等。但是,以FeS、Fe3O4为添加剂合成大尺寸金刚石单晶并没有得到充分的重视。FeS、Fe3O4是天然金刚石内部常见的硫化物、氧化物包裹体,而且它们在天然金刚石生长过程中的作用至今仍未得到有效的解释。以FeS、Fe3O4为添加剂在类似天然金刚石生长环境中合成金刚石大单晶,对于我们探究天然金刚石的成因具有极其重要的作用。同时,压力也是天然金刚石生长必备的条件之一,探究压力对于金刚石特性的影响,对于我们探究天然金刚石的成因也具有重要的研究价值。本文以国产六面顶液压机（SPD-6×1200）作为高压设备,提供合成金刚石所需的压力以及温度,使用温度梯度法,在Fe/Ni-C体系中以FeS、Fe3O4为添加剂成功合成出硫掺杂以及氧掺杂金刚石单晶。因为FeS、Fe3O4都是地球中存在的天然矿物,以它们为掺杂剂不会在合成体系中引入其它元素。通过光学显微镜（OM）观察金刚石的表面形貌,利用拉曼光谱（Raman）表征金刚石的晶体质量,使用傅里叶红外吸收光谱（FTIR）检测金刚石内部的氮含量,通过光电子能谱（XPS）研究杂质元素在金刚石中的成键形式以及含量,利用X光衍射仪（XRD）检测高温高压实验后的碳源、金属溶剂以及合成晶体的特性。主要研究内容及成果如下:1、在Fe/Ni-C体系中以FeS为掺杂物成功合成出含硫金刚石单晶。晶体的扫描电镜显示,晶体的{100}面要比{111}粗糙,这种现象和晶体不同晶面的悬键数量有关。利用mapping对晶体表面的残留物进行检测,检测结果显示这是硫铁、硫镍化合物。FeS会在合成体系中分解,分解产物是Fe和S2。晶体的XPS光谱表明,硫成功地以C-S-O和C-S-SO2-C两种成键方式掺入到金刚石晶格中,而且峰强较强。红外光谱显示随着掺杂比例的提高晶体中的N含量逐渐增多。拉曼光谱分析表明,硫掺杂Ⅰb型金刚石单晶即使掺杂浓度较高时依旧具有高质量的sp3结构,而且随着掺杂比例的提高晶体的半峰宽逐渐变宽。2、在Fe/Ni-C体系中以Fe3O4为掺杂物成功合成出含氧金刚石单晶。OM显示,随着掺杂比例的提高晶体生长速度减慢而且会出现裂晶现象。XPS光谱表明,高浓度掺杂条件下氧成功地以C=O、C-O成键方式进入到金刚石晶格中。红外光谱显示随着掺杂比例的提高晶体中的氮含量逐渐增高,同等掺杂条件下提高压力会降低晶体中的氮含量。拉曼光谱分析表明,Fe3O4掺杂Ⅰb型金刚石单晶具有高质量的sp3结构,而且随着掺杂比例的提高晶体的半峰宽逐渐变宽,在高掺杂比例下拉曼峰位出现红移现象。拉曼光谱显示同等掺杂浓度条件下提高压力有利于提高晶体的结晶度。当Fe3O4添加在触媒中时,对含有包裹体的金刚石进行XRD检测发现其被还原成FeO。3、在Fe/Ni-C体系中以FeS为掺杂物研究金刚石裂晶的原因。利用OM、SEM、XPS、FTIR、Raman对晶体进行表征。晶体的OM显示,随着掺杂比例的提高晶体会出现裂晶,提高压力有利于缓解裂晶现象。晶体的XPS光谱表明,高浓度掺杂条件下硫成功地以C-SO2-C6H5、C-S-SO2-C和C-S三种成键方式进入到金刚石晶格中。红外光谱显示随着掺杂比例的提高晶体中的N含量呈现降低趋势。拉曼光谱分析表明,多硫掺杂Ⅰ b型金刚石单晶具有高质量的sp3结构,而且随着掺杂比例的提高晶体的半峰宽逐渐变宽,拉曼峰位出现红移现象。拉曼光谱显示同等掺杂浓度条件下提高压力有利于提高晶体的结晶度。4、在Fe/Ni-C-N体系以及在Fe/Ni-C体系中,改变合成压力来探究其对金刚石内部氮含量以及氮的存在形式的影响。F TIR光谱以及XPS光谱结果表明在氮掺杂体系中提高压力会导致金刚石内部氮含量的降低。压力的提高会导致氮掺杂金刚石中A心氮的占比升高,这对于探究天然Ⅰ a金刚石的形成具有重要的作用。Raman光谱以及XRD光谱分析表明,Ⅰb型金刚石单晶具有高质量的sp3结构。在掺氮体系中提高压力,合成晶体的拉曼峰位会向右偏移,同时晶体的拉曼FWHM会减小。
刘凡凡[6]（2021）在《三维结构化设计与界面优化稳定锂/钠金属负极》文中指出锂金属负极具有较高的比容量（3860 mAh g-1）和最低的电极电势（-3.04 V vs.标准氢电极）,能够显着提高现有锂离子电池体系的能量密度,是实现下一代高能量密度锂二次电池的关键负极材料。然而,由于锂负极具有较低的表面能和较高的离子扩散势垒,锂离子在沉积的过程中容易形成枝晶状锂。此外,锂还是一种无基体转化反应的负极材料,在循环过程中具有无限的体积膨胀。锂的枝晶生长和体积膨胀会导致固体电解质界面膜（SEI）不稳定、死锂聚集、电池极化电压增加或短路等多种问题。钠是锂的同主族元素,具有相似的化学性质,且其资源相对锂更为丰富,因此开发高性能的钠二次电池同样具有重要意义。钠金属负极在储钠负极材料中具有较高的理论比容量（1166 mAh g-1）和最低的电极电势（-2.71 Vvs.标准氢电极）,有利于钠二次电池能量密度的提高。然而,钠金属同样存在着与锂金属基相似的问题,如枝晶生长和体积膨胀等问题。因此,针对于锂、钠金属负极存在的关键问题,本文主要通过构筑具有亲锂/钠的三维基体用于预储锂/钠金属,以发挥三维骨架的限域作用,并探究反应后得到的二次产物对调控锂/钠金属离子的沉积行为和稳定SEI的作用机制。此外,我们也通过构建无机界面保护层用于稳定锂金属的界面,减少副反应、促进离子的快速迁移来缓解枝晶的生长,从而提高电池性能。第1章,我们首先简要介绍了锂/钠金属电池的构成、工作原理和锂/钠金属负极的研究现状,分析了锂/钠金属负极表面枝晶的生长机理和模型,并对目前抑制锂/钠金属枝晶生长的主要解决策略做出了详细的综述,引出了本文的研究思路。第2章,我们简要介绍了本论文实验中所使用到的实验试剂、仪器设备和表征方法做出了。第3章,我们采用化学气相沉积法在碳纤维布上生长均匀分布的碳纳米管,接而在具有亲锂性碳纳米管的作用下通过熔融渗锂法制备了复合锂金属负极。在该复合负极中,碳纤维骨架和碳纳米管分别起到限制锂体积膨胀和均匀化锂离子流的作用,从而促进锂的均匀沉积。因此,该三维复合锂负极构建的对称电池在1 mA cm-2,1 mAh cm-2的条件下能够稳定循环500 h,并且该复合负极匹配的磷酸铁锂全电池在循环100圈后容量保持率高达98.1%第4章,我们通过一步水热法在碳纤维薄膜上构建了均匀分布的亲锂性Co3O4纳米线,并通过熔融渗锂构筑了复合锂负极。通过密度泛函理论（DFT）计算我们证明了其二次产物钴/氧化锂的复合结构对锂具有更高的吸附能,表明该二次产物从化学吸附和物理限域上促进了离子流的均匀分布和锂的均匀沉积。因此该复合负极构建的对称电池展现了优异的锂脱镀性能,在1.5 mA cm-2,3 mAh m-2的条件下能够稳定循环500 h,并且该复合负极匹配的磷酸铁锂全电池在250圈循环后容量保持率维持在94.3%。第5章,我们发展了简单的低温气/固反应方法制备了均匀致密、高离子电导率的复合硫化锂/硒化锂无机保护层。通过DFT计算我们揭示了在该保护层中引入的硒化锂对硫化锂体系的离子电导率具有进一步提升作用,从而促进了锂离子的快速迁移以避免锂枝晶的生长。在对称电池中,该复合负极表现出了稳定的锂脱镀性能,在1.5 mA cm-2,3 mAh cm-2的条件下能够稳定循环900 h。并且该复合负极匹配磷酸铁锂构成的全电池在1 C的电流密度下能够稳定循环460圈。第6章,我们采用了一步溶液硒化法在多孔铜骨架上生长均匀、具有亲钠性质的Cu2Se纳米片,接而通过熔融渗钠法构筑了稳定的三维复合钠负极。通过电化学动力学分析和原子力显微镜我们揭示了其二次产物Na2Se/Cu具有促进钠离子快速迁移和稳定SEI界面的作用。该复合钠负极构建的对称电池在1 mA cm-2,1 mAh cm-2的条件下能够稳定循环500 h,并且该复合钠负极匹配的磷酸钒钠基全电池在10 C的电流密度下能够稳定循环800圈。此外,我们也进一步表明了该三维基体在钾金属负极中也具有较好的应用可行性。第7章,我们总结了本论文中的创新点和不足之处,并对未来的研究内容进行了展望。此外,在论文的附录A中,我们介绍了关于三维石墨烯/氧化铌纳米球在钠离子电池负极材料的研究,揭示了杂原子掺杂和纳米结构对电化学性能影响的内在规律,实现了可逆的储钠负极材料。
刘祎[7]（2021）在《氢在碳材料中的行为研究》文中研究说明现在高速发展的世界,新能源的寻找任务十分紧迫,聚变热核反应作为一种可以产生高额能量产出的物理反应,是一种不产生核废料的清洁反应,成为一种理想的能量来源。氢及其同位素是聚变反应中的关键物质。与常规化石能源不同,氢作为一种二次能源,需要通过能量的转化从其他能源中制取。作为一种能源,氢具有很多优秀的特点。而在聚变热核反应中,碳材料是一种常见的面向等离子体材料（Plasma Facing Materials,PFM）,经常与氢离子（质子）直接接触,其优势在于其活性低、热导率高、相对低Z元素它的成本低、相对高Z元素对等离子体的运行影响小。碳在自然界有两种重要的晶态方式:sp3杂化与sp2杂化,组成金刚石的化学键是以sp3键的微观电子云存在;石墨的化学键是以sp2键的微观形态结合。可以看到氢与不同碳基材料的相互作用具有特别的理论研究价值。基于探究氢与碳基材料的相互作用目的,本文工作包含两个主要部分:第一部分为金刚石的气相生长技术和氢离子注入实验,第二部分为基于第一性原理软件Materials Studio 2019的对微观建模的石墨与金刚石材料进行氢滞留模拟。在第一部分中,通过热丝化学气相沉积在石墨样本表面制备了金刚石薄膜,并且一系列表征办法对金刚石薄膜品质进行了表征分析。在薄膜样品中出现了天然金刚石的本征峰,并且存在少量非金刚石组分,说明实验成功在200×200×10 mm的石墨表面实现了金刚石化。之后,将下列两种样本:石墨样本、热丝化学气相沉积法制备了人造金刚石薄膜的样本,表面经200e V氢离子辐照10小时分别进行了氢离子注入实验,再通过表征手段分析获得的实验结果,得到结论:氢离子刻蚀后,石墨中的缺陷明显增加;在氢离子注入实验中,金刚石中的小颗粒和石墨成分将优先被刻蚀,而FTIR光谱中的C-H峰对比石墨明显减弱,对比石墨样本,说明抗氢蚀能力的提高,制备了金刚石薄膜的石墨表面氢滞留降低;在石墨表面沉积的人造金刚石薄膜在氢离子注入下可以有效地保持结构稳定,说明在石墨表面沉积的人造金刚石薄膜能够提高材料抗氢离子刻蚀性能。在第二部分中,使用Materials Studio 2019软件进行仿真模拟,核心内容是构建了体内氢滞留条件下的石墨（110）、体内氢滞留条件下的石墨（002）、体内氢滞留条件下的金刚石（111）和体内氢滞留条件下的金刚石（110）四种超胞（supercell）模型并切割出表面,并对各个结构进行了中精度的Geometry Optimization操作,后续计算并导出了差分电荷密度场、布居分布等数据。根据导出的模拟数据,分析氢对石墨/金刚石两种材料的微观影响。我们得到:氢通过改变了石墨的局部结构,并以与某些碳原子形成电子交流的方式滞留在石墨材料中;相比于石墨（110）结构,石墨（002）结构的氢滞留对本身的石墨层状结构影响更小;sp2杂化层状结构下可以滞留氢原子,但对于金刚石而言氢的滞留需要额外付出很大代价,如结构代价和能量代价,即想要在金刚石材料的前提下滞留一个氢需要的能量比在石墨中大得多;对氢原子不施加阻力的情况下,氢可由金刚石体内“运动”到了表面才令整体能量降为最低。结合第二章中两个实验获得的结论和第三章中软件模拟得到的结果,可以给氢离子注入实验的结论提供微观的理论支持,做出进一步阐释,证实了氢与两类碳基材料微观的相互作用,为新型PFM的开发提供了可靠思路。
张学敏[8]（2021）在《石墨烯与新型半导体材料异质结构制备及器件研究》文中研究表明石墨烯、宽禁带半导体和新型二维半导体材料都具有各自的优异的结构性质和光电特性以及广阔的应用前景,当然它们也存在各自的局限性。近年来针对石墨烯和宽禁带半导体或二维材料的异质结构的制备和器件应用已经成为了研究热点。这种异质结构可以性质互补,更好的发挥出材料的优势,实现应用性能的卓越提升。虽然目前各研究小组已在相关领域取得了较多进展,但是还有很多方面值得更深入的研究,例如异质结构制备的新方法以及异质结光电器件的性能优化等。本论文以石墨烯和GaN、SiC、金刚石及黑磷等材料的异质结制备为主要基础,以光电探测器应用领域为主要研究方向,深入探索了上述材料的结合性质和器件光电性能优化。主要开展了如下研究工作:（1）CVD偏析法制备高质量石墨烯薄膜以及石墨烯和GaN异质结构的制备研究。提出了一种在Ni膜上结合H2刻蚀石墨烯实现偏析法合成石墨烯的方法,对此方法的实验设计和合成过程进行了简单阐述,并通过合成后石墨烯薄膜的均匀性分析,层数可控及堆垛特性研究,氢气刻蚀作用及偏析温度效应等验证研究,论证了我们所提出的这种在Ni膜上生长石墨烯的方法具有可控性。并通过霍尔器件的制作和测试进一步证明了所合成石墨烯的高质量和优异的电学特性。接着通过采用新颖的MMA转移技术,将所合成的石墨烯转移到GaN衬底上形成异质结构,并进行了相关表征测试,验证了异质结构的基本性能。（2）对石墨烯、SiC及金刚石之间的异质结构的外延生长进行了深入的研究。基于高温CVD设备进行了外延SiC的生长研究,以及利用一炉两步法先外延SiC衬底后直接在此衬底上原位外延生长石墨烯,获得了高质量的外延碳化硅-石墨烯异质结构。接着我们实现了首次实现利用MPCVD设备在SiC上外延生长出高质量的石墨烯。并基于MPCVD设备进行了生长拓展,实现SiC上金刚石、SiC-石墨烯上金刚石以及在目标衬底上直接生长石墨烯等异质结构的制备。（3）以石墨烯-GaN为代表性异质结构,深入研究其肖特基紫外探测器件的制备、表征以及在紫外波段的探测性能研究。实现了GaN慢速低损伤刻蚀并研究了GaN慢速刻蚀对肖特基结构的影响。基于偏析法合成的石墨烯和GaN慢速刻蚀表面处理,制作出石墨烯-GaN垂直型肖特基紫外探测器,并测试其紫外探测性能。然后进一步制作出石墨烯-GaN纳米柱结构的肖特基紫外探测器,实现了紫外探测性能的优化。（4）为了实现本论文在可见光和红外领域的光电探测器拓展,我们采用范德华力堆垛的方法制备了石墨烯和黑磷的异质结构,并采用上层电极法和下层电极法两种方法制作成了光电探测器件。经过在可见光波段的光电探测性能对比,验证了我们提出的采用Mo作为下层电极的器件优越性。进一步的对该器件进行了红外波段光电探测性能研究,实现了石墨烯-黑磷光电探测器件从可见光到中红外波段的宽范围高灵敏光探测。
刘杰,薛胜辉,贺腾飞,娄会宾,张建华[9]（2021）在《工艺对合成宝石级金刚石成核及品质的影响》文中研究说明根据国产六面顶液压机合成宝石级金刚石的合成块腔体内部过剩压减小及电阻变化的特点,使用天宏控制工程第三代操作系统检测六面顶压机设备的合成电流、合成电阻等参数重新编制宝石级大单晶合成工艺曲线。根据所设定的工艺曲线进行分阶段控制合成腔体内部的压力和温度,来稳定合成块内部金刚石的生长环境。研究发现合成宝石级金刚石前期10小时工艺对人工种植的高品级工业金刚石晶种的成核率、以及已经成核的金刚石优晶占比有着重大影响;合成期间10小时以外的工艺对已经成核的金刚石后期持续生长成为优质宝石级金刚石有着重大影响。
王鹏,时凯华,顾金宝,曾伟[10]（2020）在《WC-Co基体预处理工艺对HFCVD金刚石涂层附着性能的影响》文中认为WC-Co硬质合金广泛应用于刀具、模具、矿山工具和耐磨机械零件,采用热丝化学气相沉积法（HFCVD）在WC-Co基体上沉积金刚石涂层,是进一步提高硬质合金性能和使用寿命的高效工艺。然而,涂层附着力低是制约金刚石涂层WC-Co工具大规模应用的关键因素之一。本文总结了国内外研究者为提高金刚石涂层附着性能所采用的各种基体预处理方法,主要介绍了酸碱两步法预处理、表面热处理及添加中间过渡层等方法的特点和工艺过程,以及近年来不同基体预处理工艺对提高涂层附着力的研究进展,最后对金刚石涂层WC-Co基体的预处理工艺进行了总结并提出开发新型单层/复合过渡层材料的重要性,尤其是在一次连续工艺中低成本获得性能优异的复合过渡层和金刚石涂层具有潜在工业应用。
二、人造金刚石成核问题的探讨（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、人造金刚石成核问题的探讨（论文提纲范文）
（1）金刚石电极制备及用于苯胺电化学检测研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 金刚石结构、性质与应用 |
| 1.2.1 金刚石结构 |
| 1.2.2 金刚石的性质与应用 |
| 1.3 化学气相沉积(CVD)金刚石膜制备 |
| 1.3.1 热丝化学气相沉积(HFCVD) |
| 1.3.2 微波等离子体化学气相沉积(MPCVD) |
| 1.3.3 沉积参数对晶体生长的影响 |
| 1.4 CVD金刚石膜掺杂 |
| 1.4.1 离子注入法 |
| 1.4.2 生长过程掺杂法 |
| 1.5 苯胺简介及检测 |
| 1.5.1 苯胺简介 |
| 1.5.2 现有主要检测方法及存在问题 |
| 1.5.3 硼掺杂金刚石电极检测苯胺的优势及不足 |
| 1.6 本论文的选题背景和研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 实验设备与测试仪器 |
| 2.1 MPCVD设备及使用 |
| 2.2 样品表征设备 |
| 2.2.1 扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy,SEM) |
| 2.2.2 激光拉曼光谱仪(Laser Raman Spectrometer) |
| 2.2.3 X-射线衍射仪(X-ray Diffraction,XRD) |
| 2.2.4 X-射线光电子能谱仪(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS) |
| 2.2.5 电化学工作站 |
| 参考文献 |
| 第三章 BDD 电极和BND 电极的制备及表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 BDD 电极和BND 电极的制备 |
| 3.2.1 金刚石膜制备的预处理 |
| 3.2.2 BDD电极的制备条件 |
| 3.2.3 BND电极的制备条件 |
| 3.3 BDD 电极和BND 电极的表征 |
| 3.3.1 BDD 电极和BND 电极的SEM |
| 3.3.2 BDD 电极和BND 电极的拉曼光谱 |
| 3.3.3 BDD 电极和BND 电极的XRD |
| 3.3.4 BDD 电极和BND 电极的XPS |
| 3.4 结论 |
| 参考文献 |
| 第四章 BDD 电极和BND 电极的苯胺检测 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 BND 电极和BDD 电极的性能比较 |
| 4.3 苯胺的电化学行为 |
| 4.4 BND电极和BDD电极对苯胺电化学测试结果 |
| 4.4.1 测试条件优化 |
| 4.4.2 BND 电极和BDD 电极检测苯胺 |
| 4.4.3 BND电极检测苯胺的稳定性和可重复性 |
| 4.4.4 BND电极检测苯胺的实例应用 |
| 4.5 结论 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 成果发表情况 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（2）电沉积Cu包覆低维碳材料及热压烧结制备复合热管理材料研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 热管理材料简介 |
| 1.1.1 热管理材料的定义 |
| 1.1.2 热管理材料的分类 |
| 1.2 碳/Cu复合热管理材料概述 |
| 1.3 碳/Cu复合热管理材料制备的研究现状 |
| 1.3.1 高温高压法 |
| 1.3.2 熔渗法 |
| 1.3.3 热等静压法 |
| 1.3.4 放电等离子体法 |
| 1.3.5 热压烧结法 |
| 1.4 存在的问题及解决思路 |
| 1.5 本论文的主要研究内容 |
| 第2章 间歇式电沉积Cu包覆低维碳材料的机理及优化调控 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验原料 |
| 2.2.2 实验仪器 |
| 2.2.3 实验方法 |
| 2.3 间歇式电沉积Cu包覆低维碳材料的机理和特性分析 |
| 2.3.1 间歇式电沉积Cu包覆低维碳材料的机理 |
| 2.3.2 间歇式电沉积Cu包覆低维碳材料特性分析 |
| 2.4 间歇式电沉积Cu包覆低维碳材料的工艺参数优化 |
| 2.4.1 电流密度对低维碳材料包覆过程的影响 |
| 2.4.2 占空比对低维碳材料包覆过程的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 金刚石颗粒/Cu复合热管理材料的性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验仪器 |
| 3.2.2 实验方法 |
| 3.2.3 性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 钨过渡层厚度的选择 |
| 3.3.2 Cu包覆金刚石颗粒的表面形貌分析 |
| 3.3.3 Cu包覆金刚石颗粒的物相组成分析 |
| 3.3.4 金刚石颗粒/Cu复合材料的微观组织和界面结构分析 |
| 3.3.5 金刚石颗粒/Cu复合材料的性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 短石墨纤维/Cu复合热管理材料的性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验方法 |
| 4.2.2 性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 Cu包覆短石墨纤维的表面形貌和物相组成分析 |
| 4.3.2 短石墨纤维/Cu复合材料的表面和断口形貌分析 |
| 4.3.3 短石墨纤维/Cu复合材料的性能分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 石墨鳞片/Cu复合热管理材料的性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验方法 |
| 5.2.2 性能测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 Cu包覆石墨鳞片的形貌及其块体的物相分析 |
| 5.3.2 石墨鳞片/Cu复合材料的表面和断口形貌分析 |
| 5.3.3 石墨鳞片/Cu复合材料的性能分析 |
| 5.3.4 镀钛石墨鳞片的表面形貌和物相分析 |
| 5.3.5 镀钛石墨鳞片/Cu复合材料的表面和断口形貌分析 |
| 5.3.6 镀钛石墨鳞片/Cu复合材料的性能分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）液相硅熔渗制备金刚石/碳化硅复合材料及性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述及选题意义 |
| 2.1 电子封装材料 |
| 2.2 常见的电子封装材料 |
| 2.2.1 树脂类电子封装材料 |
| 2.2.2 金属类电子封装材料 |
| 2.2.3 陶瓷类电子封装材料 |
| 2.3 电子封装材料中金刚石的应用研究 |
| 2.3.1 金刚石的特性 |
| 2.3.2 金刚石增强树脂基复合材料 |
| 2.3.3 金刚石增强铝基复合材料 |
| 2.3.4 金刚石增强铜基复合材料 |
| 2.4 金刚石/碳化硅复合材料 |
| 2.5 金刚石/碳化硅复合材料的制备方法 |
| 2.5.1 高温高压烧结法 |
| 2.5.2 先驱体转化法 |
| 2.5.3 真空放电等离子烧结法 |
| 2.5.4 热等静压烧结法 |
| 2.5.5 渗透法 |
| 2.6 金刚石/碳化硅复合材料的研究现状 |
| 2.7 选题背景及意义 |
| 3 研究内容及技术路线 |
| 3.1 研究内容 |
| 3.1.1 金刚石/碳化硅复合材料坯体特性研究 |
| 3.1.2 硅渗透过程中金刚石石墨化的研究 |
| 3.1.3 硅渗透过程中复合材料致密化的研究 |
| 3.1.4 金刚石/碳化硅复合材料性能的研究 |
| 3.1.5 金刚石/碳化硅复合材料的制备工艺及参数优化 |
| 3.1.6 典型复合材料性能对比分析 |
| 3.2 复合材料试验表征方法 |
| 3.2.1 密度及相对密度表征 |
| 3.2.2 孔隙度表征 |
| 3.2.3 热导率表征 |
| 3.2.4 热膨胀系数表征 |
| 3.2.5 力学性能表征 |
| 3.2.6 显微结构及物相分析 |
| 3.3 金刚石/碳化硅复合材料制备技术路线 |
| 4 多孔硅渗透坯体制备及特性研究 |
| 4.1 多孔硅渗透坯体制备 |
| 4.2 多孔硅渗透坯体特性 |
| 4.2.1 多孔坯体的微观结构及成分分布 |
| 4.2.2 多孔坯体物理性能研究 |
| 4.2.3 纳米线生成机理分析 |
| 4.3 本章内容小结 |
| 5 金刚石/碳化硅复合材料渗硅工艺优化 |
| 5.1 金刚石石墨化研究 |
| 5.2 气相硅渗透模具设计及工艺参数优化 |
| 5.2.1 气相硅渗透模具改进 |
| 5.2.2 气相硅渗透工艺参数优化 |
| 5.2.3 气相硅渗透机理分析 |
| 5.3 液相硅熔渗模具设计及工艺参数优化 |
| 5.3.1 液相硅熔渗模具改进 |
| 5.3.2 液相硅熔渗工艺参数优化 |
| 5.3.3 液相硅熔渗机理分析 |
| 5.4 本章内容小结 |
| 6 金刚石/碳化硅复合材料的组织形貌及致密化研究 |
| 6.1 镀碳化硅金刚石的制备 |
| 6.2 金刚石/碳化硅复合材料中各组分体积分数的确定 |
| 6.3 金刚石/碳化硅复合材料的制备 |
| 6.4 金刚石/碳化硅复合材料成分及典型微观形貌 |
| 6.4.1 金刚石/碳化硅复合材料成分分析 |
| 6.4.2 金刚石/碳化硅复合材料典型微观形貌 |
| 6.5 金刚石/碳化硅复合材料致密化机理 |
| 6.6 本章内容小结 |
| 7 金刚石/碳化硅复合材料性能研究 |
| 7.1 金刚石/碳化硅复合材料导热系数 |
| 7.1.1 典型复合材料导热系数对比 |
| 7.2 金刚石/碳化硅复合材料热导率模型分析 |
| 7.3 金刚石/碳化硅复合材料热膨胀系数 |
| 7.3.1 典型复合材料热膨胀系数对比 |
| 7.4 金刚石/碳化硅复合材料热膨胀系数模型分析 |
| 7.5 金刚石/碳化硅复合材料的弯曲强度 |
| 7.5.1 典型复合材料弯曲强度对比 |
| 7.6 本章内容小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 主要创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）优质粗颗粒立方氮化硼单晶的合成工艺与机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 氮化硼的晶体结构 |
| 1.3 高温高压法合成粗颗粒c-BN单晶的研究现状 |
| 1.4 c-BN单晶合成机理的国内外研究现状 |
| 1.5 c-BN单晶触媒层组织结构的表征研究 |
| 1.5.1 c-BN单晶触媒层组织形貌和物相结构研究 |
| 1.5.2 c-BN单晶/触媒层界面的电子结构研究 |
| 1.6 第一性原理研究c-BN单晶合成机理的现状 |
| 1.7 本文主要研究内容 |
| 第2章 实验、表征与理论计算方法 |
| 2.1 高温高压合成实验 |
| 2.1.1 合成组装块的尺寸 |
| 2.1.2 合成组装块的制备 |
| 2.2 c-BN单晶触媒层组织形貌与结构表征 |
| 2.2.1 c-BN单晶/触媒层界面的SEM形貌表征 |
| 2.2.2 触媒层物相结构的XRD表征 |
| 2.2.3 触媒层物相结构的HRTEM表征 |
| 2.2.4 c-BN单晶表面的AFM表征 |
| 2.2.5 触媒层结构的AES表征 |
| 2.3 第一性原理计算方法 |
| 2.3.1 密度泛函理论 |
| 2.3.2 赝势平面波法 |
| 2.3.3 VASP软件包 |
| 2.4 c-BN单晶的力学性能测试 |
| 第3章 不同触媒合成粗颗粒c-BN单晶的对比实验 |
| 3.1 Li_3N触媒合成粗颗粒c-BN单晶 |
| 3.1.1 Li_3N+h-BN体系中合成功率对c-BN合成效果的影响 |
| 3.1.2 Li_3N+h-BN体系中合成压力对c-BN合成效果的影响 |
| 3.2 Ca_3N_2触媒合成粗颗粒c-BN单晶 |
| 3.2.1 Ca_3N_2+h-BN体系中合成功率对c-BN合成效果的影响 |
| 3.2.2 Ca_3N_2+h-BN体系中合成压力对c-BN合成效果的影响 |
| 3.3 Mg_3N_2触媒合成粗颗粒c-BN单晶 |
| 3.3.1 Mg_3N_2+h-BN体系中合成功率c-BN合成效果的影响 |
| 3.3.2 Mg_3N_2+h-BN体系中合成压力对c-BN合成效果的影响 |
| 3.4 三种触媒合成粗颗粒c-BN单晶的形貌对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 Li_3N触媒合成粗颗粒c-BN单晶的工艺优化 |
| 4.1 Li_3N触媒添加量、粒度对合成效果的影响 |
| 4.1.1 Li_3N添加量对合成效果的影响 |
| 4.1.2 Li_3N粒度对合成效果的影响 |
| 4.2 高温高压合成工艺曲线的优化 |
| 4.2.1 分段升压与慢升压工艺曲线的对比优化 |
| 4.2.2 两种不同加热工艺曲线的对比 |
| 4.2.3 加热时间对粗颗粒c-BN单晶合成的影响 |
| 4.3 添加c-BN籽晶对合成粗颗粒c-BN单晶的影响 |
| 4.3.1 c-BN籽晶添加量的影响 |
| 4.3.2 c-BN籽晶粒度的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 c-BN单晶/触媒层界面形貌分析及组织结构表征 |
| 5.1 c-BN单晶/触媒界面的组织形貌 |
| 5.2 c-BN单晶的AFM观测分析 |
| 5.3 c-BN单晶触媒层物相结构表征 |
| 5.3.1 c-BN单晶触媒层物相结构的XRD分析 |
| 5.3.2 c-BN单晶触媒层物相结构的HRTEM分析 |
| 5.4 c-BN单晶触媒层的AES表征 |
| 5.4.1 c-BN单晶触媒层的AES谱 |
| 5.4.2 c-BN单晶触媒层B、N原子的AES谱 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 触媒层主要物相表面能及相关相图的计算 |
| 6.1 晶格常数的计算 |
| 6.2 第一性原理对表面能的计算 |
| 6.3 h-BN/c-BN相图的计算 |
| 6.3.1 h-BN、c-BN和Li3BN2的态密度 |
| 6.3.2 h-BN/c-BN之间的物相共存点 |
| 6.3.3 h-BN/c-BN相转变的p-T图 |
| 6.3.4 Li3BN2的相转变点 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 粗颗粒c-BN单晶合成机理分析及触媒组织控制 |
| 7.1 粗颗粒c-BN单晶高温高压合成机理分析 |
| 7.1.1 Li3BN2催化h-BN相变的理论模型 |
| 7.1.2 c-BN单晶的生长机理 |
| 7.1.3 Li_3BN_2的催化机理 |
| 7.2 高温高压触媒组织与粗颗粒c-BN单晶合成效果的关系 |
| 7.2.1 粗颗粒c-BN单晶合成效果与触媒层物相组成的关系 |
| 7.2.2 粗颗粒c-BN单晶合成效果与触媒层内物相含量的关系 |
| 7.2.3 粗颗粒c-BN单晶合成效果与触媒层形貌的关系 |
| 7.3 高温高压触媒组织控制的合成实验验证 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 结论 |
| 创新点 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）Fe-Ni-C-S（O）体系高温高压合成金刚石大单晶的研究（论文提纲范文）
| 论文提要 |
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| §1.1 引言 |
| §1.2 金刚石晶体结构及性质 |
| §1.2.1 金刚石晶体结构 |
| §1.2.2 金刚石晶体性质 |
| §1.3 金刚石的分类 |
| §1.4 本文选题意义和研究内容 |
| §1.4.1 选题的意义 |
| §1.4.2 研究内容 |
| 第二章 金刚石的表征及特性分析 |
| §2.1 引言 |
| §2.2 光学显微镜 |
| §2.2.1 光学显微镜简介 |
| §2.2.2 光学显微镜成像原理 |
| §2.2.3 光学显微镜的应用 |
| §2.3 傅里叶红外吸收光谱 |
| §2.3.1 基本原理 |
| §2.3.2 金刚石傅里叶红外吸收光谱解析 |
| §2.3.3 金刚石中氮含量的计算方法 |
| §2.4 拉曼散射光谱 |
| §2.4.1 基本原理 |
| §2.4.2 拉曼光谱在金刚石表征中的应用 |
| 第三章 金刚石的发展历程 |
| §3.1 引言 |
| §3.2 天然金刚石的形成与特征 |
| §3.3 金刚石包裹体的研究 |
| §3.4 人造金刚石的发展历程 |
| §3.4.1 人造金刚石的探索历程 |
| §3.4.2 高压设备原理 |
| §3.4.3 人造金刚石高压设备 |
| §3.5 实验材料的选择以及实验组装的确定 |
| §3.5.1 传压介质的选择 |
| §3.5.2 实验组装的确定 |
| 第四章 Fe-Ni-C-S体系中大尺寸金刚石生长特性的研究 |
| §4.1 引言 |
| §4.2 实验过程 |
| §4.3 结果与讨论 |
| §4.3.1 Fe-Ni-C-S体系中金刚石的光学照片 |
| §4.3.2 Fe-Ni-C-S流体中金刚石的微观形态 |
| §4.3.3 Fe-Ni-C-S流体中S的存在形式 |
| §4.3.4 Fe-Ni-C-S环境中合成金刚石的XPS能谱 |
| §4.3.5 Fe-Ni-C-S环境中合成金刚石的红外光谱 |
| §4.3.6 Fe-Ni-C-S环境中合成金刚石拉曼光谱 |
| §4.4 本章小结 |
| 第五章 Fe-Ni-C体系中掺杂Fe_3O_4合成大尺寸金刚石晶体特性的研究 |
| §5.1 引言 |
| §5.2 实验过程 |
| §5.3 实验结果与讨论 |
| §5.3.1 Fe-Ni-C-O体系中晶体的光学照片和显微形貌 |
| §5.3.2 Fe-Ni-C-O体系中合成金刚石的XPS能谱 |
| §5.3.3 Fe-Ni-C-O体系中合成金刚石拉曼光谱 |
| §5.3.4 Fe-Ni-C-O体系中合成金刚石红外光谱 |
| §5.3.5 Fe_3O_4在金刚石晶体生长过程中的存在形态 |
| §5.3.6 掺氧金刚石晶体的生长及解理现象的分析 |
| §5.4 本章小结 |
| 第六章 多硫掺杂大尺寸金刚石晶体裂晶现象的研究 |
| §6.1 引言 |
| §6.2 实验过程 |
| §6.3 实验结果与讨论 |
| §6.3.1 Fe-Ni-C-S体系中晶体的光学照片和显微形貌 |
| §6.3.2 Fe-Ni-C-S环境中合成金刚石的XPS能谱 |
| §6.3.3 Fe-Ni-C-S环境中合成金刚石拉曼光谱 |
| §6.3.4 Fe-Ni-C-S环境中合成金刚石红外光谱 |
| §6.3.5 Fe-Ni-C-S体系合成晶体裂晶原因的分析 |
| §6.4 本章小结 |
| 第七章 Fe/Ni触媒体系中压力对高温高压合成金刚石晶体特性的影响 |
| §7.1 引言 |
| §7.2 实验过程 |
| §7.3 实验结果与讨论 |
| §7.3.1 不同体系以及不同压力下晶体的光学照片 |
| §7.3.2 不同体系中金刚石的FTIR特征 |
| §7.3.3 不同体系中金刚石的拉曼特征 |
| §7.3.4 Fe-Ni-C-N体系中金刚石的XPS的表征 |
| §7.3.5 Fe-Ni-C-N体系中合成金刚石的XRD表征 |
| §7.4 结论 |
| 第八章 结论与展望 |
| §8.1 结论 |
| §8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 攻读博士学位期间公开发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 附录 |
| §附1 溶剂理论的概念 |
| §附1.1 纯碳素系下的压力温度相图 |
| §附1.2 溶剂碳素系下的压力温度相图 |
| §附1.3 金刚石V形生长区 |
| §附1.4 溶剂理论中石墨转化成金刚石的驱动力 |
（6）三维结构化设计与界面优化稳定锂/钠金属负极（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 锂/钠金属电池的构成及工作原理 |
| 1.3 锂/钠金属电池正极材料概述 |
| 1.3.1 锂金属电池正极材料概述 |
| 1.3.2 钠金属电池正极材料概述 |
| 1.4 锂/钠金属负极研究现状 |
| 1.4.1 锂/钠金属负极的问题与挑战 |
| 1.4.2 锂/钠金属枝晶的生长模式 |
| 1.4.3 三维骨架稳定锂/钠金属负极 |
| 1.4.4 人造保护层稳定锂/钠金属负极 |
| 1.4.5 电解液优化稳定锂/钠金属负极 |
| 1.4.6 隔膜优化稳定锂/钠金属负极 |
| 1.4.7 原位可视化观察枝晶生长 |
| 1.5 本论文的选题背景和研究内容 |
| 参考文献 |
| 第2章 实验仪器与表征方法 |
| 2.1 论文中使用的主要实验药品 |
| 2.2 论文中使用的主要设备和表征方法 |
| 2.2.1 材料合成使用的主要仪器设备 |
| 2.2.2 材料表征使用的主要分析方法 |
| 2.2.3 电化学分析测试 |
| 第3章 碳纳米管修饰的碳纤维骨架应用于稳定锂负极 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 材料制备 |
| 3.2.2 材料表征 |
| 3.2.3 电化学性能表征 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 材料的制备与形貌结构表征 |
| 3.3.2 锂脱镀性能的测试与结果讨论 |
| 3.3.3 全电池的测试与结果讨论 |
| 3.3.4 复合锂负极抑制锂枝晶的机理分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第4章 四氧化三钴纳米线修饰的碳纤维骨架应用于稳定锂负极 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 材料制备 |
| 4.2.2 材料表征 |
| 4.2.3 电化学性能测试 |
| 4.2.4 理论计算 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 材料的制备与形貌结构表征 |
| 4.3.2 锂脱镀性能的测试与结果讨论 |
| 4.3.3 全电池的测试与结果讨论 |
| 4.3.4 复合负极抑制枝晶生长的机理讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 复合硫化锂/硒化锂人造保护层应用于稳定锂负极 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 材料制备 |
| 5.2.2 材料表征 |
| 5.2.3 电化学性能测试 |
| 5.2.4 理论计算 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 材料的制备与形貌结构表征 |
| 5.3.2 锂脱镀性能的测试与结果讨论 |
| 5.3.3 全电池的测试与结果讨论 |
| 5.3.4 保护层抑制枝晶生长的机理 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 硒化亚铜修饰的多孔铜骨架应用于稳定钠/钾负极 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 材料制备 |
| 6.2.2 材料表征 |
| 6.2.3 电化学性能测试 |
| 6.3 实验结果与讨论 |
| 6.3.1 材料的制备与形貌结构表征 |
| 6.3.2 钠/钾脱镀性能的测试与结果讨论 |
| 6.3.3 全电池的测试与结果讨论 |
| 6.3.4 复合负极抑制枝晶生长的机理 |
| 6.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第7章 论文总述与研究工作展望 |
| 7.1 本论文的创新之处 |
| 7.2 本论文的不足之处 |
| 7.3 研究工作展望 |
| 附录A 硫掺杂的三维五氧化二铌/石墨烯复合纳米球的制备及其储钠性能研究 |
| A.1 引言 |
| A.2 实验部分 |
| A.2.1 材料制备 |
| A.2.2 材料表征 |
| A.2.3 电化学性能测试 |
| A.3 实验结果与讨论 |
| A.3.1 材料的制备与形貌结构表征 |
| A.3.2 电化学性能测试与结果讨论 |
| A.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文 |
（7）氢在碳材料中的行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 碳基材料与氢作用研究历史与现状 |
| 1.3 计算机材料科学的发展 |
| 1.4 本文工作 |
| 第二章 石墨基底生长金刚石层与氢离子注入实验 |
| 2.1 引言 |
| 2.1.1 金刚石生长技术 |
| 2.1.2 氢离子束注入技术 |
| 2.1.3 本章工作 |
| 2.2 石墨基底生长金刚石薄膜实验 |
| 2.2.1 实验方法与实验条件 |
| 2.2.2 实验结果分析 |
| 2.3 金刚石薄膜与石墨样本的氢离子实验 |
| 2.3.1 实验方法与实验条件 |
| 2.3.2 实验结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于第一性原理软件仿真模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.1.1 第一性原理 |
| 3.1.2 密度泛函理论 |
| 3.1.3 赝势理论 |
| 3.1.4 软件操作过程简述 |
| 3.1.5 本章工作 |
| 3.2 对石墨晶型结构内的氢滞留模拟 |
| 3.2.1 体内氢滞留条件下的石墨(110) |
| 3.2.2 体内氢滞留条件下的石墨(002) |
| 3.3 对金刚石晶型结构的氢滞留模拟 |
| 3.3.1 体内氢滞留条件下的金刚石(111) |
| 3.3.2 体内氢滞留条件下的金刚石(110) |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 全文总结与展望 |
| 4.1 全文总结 |
| 4.2 本文工作创新点与不足之处 |
| 4.3 后续工作与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录一 |
| 附录二 |
| 附录三 |
| 附录四 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（8）石墨烯与新型半导体材料异质结构制备及器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 石墨烯的基本性质和应用背景 |
| 1.1.1 石墨烯的原子和能带结构 |
| 1.1.2 石墨烯的光电特性 |
| 1.1.3 石墨烯的合成方法 |
| 1.1.4 石墨烯的光电应用 |
| 1.2 宽禁带和二维半导体材料的基本性质和应用背景 |
| 1.2.1 宽禁带半导体材料的基本性质和应用背景 |
| 1.2.2 二维半导体材料的基本性质和应用背景 |
| 1.3 石墨烯与新型半导体材料异质结构的研究现状 |
| 1.3.1 石墨烯与宽禁带半导体材料异质结构的光电器件研究进展 |
| 1.3.2 石墨烯与二维半导体材料异质结构的光电器件研究进展 |
| 1.4 论文研究意义和主要内容 |
| 第2章 肖特基接触、欧姆接触及光电探测器理论 |
| 2.1 肖特基接触和欧姆接触 |
| 2.1.1 金属-半导体肖特基接触 |
| 2.1.2 金属-半导体欧姆接触 |
| 2.1.3 石墨烯-半导体的接触 |
| 2.2 光电探测器概述 |
| 2.2.1 光电探测器的器件结构 |
| 2.2.2 光电探测器响应机理 |
| 2.2.3 光电探测器重要参数 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 CVD偏析法合成石墨烯及与GaN异质结构制备研究 |
| 3.1 CVD法生长石墨烯的机理 |
| 3.2 偏析法CVD石墨烯(CVDSG)生长的实验设计和合成过程 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 CVDSG的均匀性分析 |
| 3.3.2 CVDSG的层数可控及堆垛特性研究 |
| 3.3.3 氢气刻蚀作用及偏析温度效应 |
| 3.3.4 CVDSG的霍尔器件测试 |
| 3.4 CVDSG与 GaN异质结构制备 |
| 3.4.1 石墨烯转移到GaN衬底的过程 |
| 3.4.2 石墨烯-GaN异质结的表征测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 石墨烯、SiC及金刚石异质结构外延生长研究 |
| 4.1 SiC外延法生长石墨烯的机理及实验相关设备 |
| 4.1.1 SiC外延法生长石墨烯的机理 |
| 4.1.2 高温CVD 设备和MPCVD设备 |
| 4.2 基于高温CVD设备外延SiC及与石墨烯异质结构制备 |
| 4.2.1 外延生长SiC研究 |
| 4.2.2 石墨烯与外延SiC异质结构制备 |
| 4.3 基于MPCVD在SiC衬底上外延生长石墨烯异质结构 |
| 4.3.1 实验过程及条件 |
| 4.3.2 结果和讨论 |
| 4.4 基于MPCVD的SiC、石墨烯和金刚石异质结构上生长 |
| 4.4.1 实验过程及条件 |
| 4.4.2 结果和讨论 |
| 4.5 基于MPCVD在目标衬底上石墨烯异质结构直接生长研究 |
| 4.5.1 实验过程及条件 |
| 4.5.2 结果和讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 石墨烯-GaN肖特基紫外探测器件研究 |
| 5.1 GaN慢速刻蚀对肖特基接触的影响 |
| 5.1.1 GaN慢速刻蚀的特性及低刻蚀损伤研究 |
| 5.1.2 慢速刻蚀的GaN垂直肖特基器件研究 |
| 5.2 石墨烯-GaN垂直型肖特基紫外探测器 |
| 5.2.1 器件的制作及表征 |
| 5.2.2 器件的光电性能测试 |
| 5.3 石墨烯-GaN纳米柱紫外探测器 |
| 5.3.1 GaN纳米柱的制作及表征 |
| 5.3.2 石墨烯-GaN纳米柱器件的制作 |
| 5.3.3 器件的光电性能测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 石墨烯与黑磷异质结制备及光电探测器件研究 |
| 6.1 石墨烯-黑磷异质结的制备和器件制作 |
| 6.1.1 石墨烯-黑磷异质结的制备和表征 |
| 6.1.2 石墨烯-黑磷的器件制作 |
| 6.2 石墨烯-黑磷光探测器光电性能测试 |
| 6.2.1 光电性能测试设备 |
| 6.2.2 可见光波段的光电性能测试 |
| 6.2.3 红外波段的光电性能测试 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论及创新点 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（9）工艺对合成宝石级金刚石成核及品质的影响（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 实验 |
| 2.1 实验设备及材料 |
| 2.2 设计实验工艺方案 |
| 2.3 合成晶体实验 |
| 3 实验结果与分析 |
| 3.1 合成前期10小时之内的工艺曲线实验结果与分析 |
| 3.2 合成后期10小时之外的的工艺曲线实验结果与分析 |
| 4 实验结论 |
（10）WC-Co基体预处理工艺对HFCVD金刚石涂层附着性能的影响（论文提纲范文）
| 1 酸碱两步法 |
| 2 表面热处理 |
| 3 过渡层 |
| 3.1 单层过渡层 |
| 3.2 复合过渡层 |
| 4 总结与展望 |
四、人造金刚石成核问题的探讨（论文参考文献）
- [1]金刚石电极制备及用于苯胺电化学检测研究[D]. 李佳翰. 吉林大学, 2021(01)
- [2]电沉积Cu包覆低维碳材料及热压烧结制备复合热管理材料研究[D]. 孙虹. 中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所), 2021(01)
- [3]液相硅熔渗制备金刚石/碳化硅复合材料及性能研究[D]. 王旭磊. 北京科技大学, 2021
- [4]优质粗颗粒立方氮化硼单晶的合成工艺与机理研究[D]. 蔡立超. 山东大学, 2021(10)
- [5]Fe-Ni-C-S（O）体系高温高压合成金刚石大单晶的研究[D]. 房帅. 吉林大学, 2021(01)
- [6]三维结构化设计与界面优化稳定锂/钠金属负极[D]. 刘凡凡. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [7]氢在碳材料中的行为研究[D]. 刘祎. 电子科技大学, 2021(01)
- [8]石墨烯与新型半导体材料异质结构制备及器件研究[D]. 张学敏. 长春理工大学, 2021(01)
- [9]工艺对合成宝石级金刚石成核及品质的影响[J]. 刘杰,薛胜辉,贺腾飞,娄会宾,张建华. 超硬材料工程, 2021(01)
- [10]WC-Co基体预处理工艺对HFCVD金刚石涂层附着性能的影响[J]. 王鹏,时凯华,顾金宝,曾伟. 硬质合金, 2020(05)