目錄
總序
前言
第1章 低維度金剛石概述 1
1.1 非晶金剛石薄膜 1
1.1.1 類金剛石簡介 1
1.1.2 非晶金剛石概述 3
1.1.3 非晶金剛石性能及應(yīng)用 4
1.2 納米金剛石 6
1.2.1 金剛石簡介 6
1.2.2 納米金剛石概述 7
1.2.3 納米金剛石性質(zhì)及應(yīng)用 7
參考文獻 10
第2章 非晶金剛石薄膜的制備及力學(xué)性能 12
2.1 非晶金剛石薄膜的制備方法 12
2.1.1 離子束輔助沉積 12
2.1.2 質(zhì)量選擇離子束沉積 12
2.1.3 脈沖激光熔敷 13
2.1.4 過濾陰極真空電弧沉積 13
2.2 非晶金剛石薄膜的沉積機制 13
2.2.1 薄膜橫截面層狀密度分布 14
2.2.2 非晶金剛石薄膜的結(jié)構(gòu)模型 18
2.2.3 薄膜的表面形態(tài) 21
2.2.4 薄膜的表面成分 23
2.3 非晶金剛石薄膜的熱穩(wěn)定性 24
2.3.1 空氣環(huán)境中薄膜的熱穩(wěn)定性 25
2.3.2 真空環(huán)境中薄膜的熱穩(wěn)定性 29
2.4 多層非晶金剛石薄膜的結(jié)構(gòu)與應(yīng)力分析 33
2.4.1 多層膜的應(yīng)力理論 34
2.4.2 多層非晶金剛石薄膜的微結(jié)構(gòu) 35
2.4.3 多層非晶金剛石薄膜的應(yīng)力分析 39
2.5 多層非晶金剛石薄膜的機械性能研究 41
2.5.1 硬度與楊氏模量 42
2.5.2 斷裂性能 44
2.5.3 耐劃擦與附著性能 47
2.5.4 子膜層厚度對多層膜機械性能的影響 50
2.6 小結(jié) 57
參考文獻 57
第3章 納米金剛石晶體 62
3.1 納米金剛石簡介 63
3.1.1 納米金剛石的分類 63
3.1.2 納米金剛石的穩(wěn)定性 65
3.2 納米金剛石的制備 66
3.2.1 納米金剛石顆粒的制備 67
3.2.2 超納米金剛石薄膜的制備 70
3.3 納米金剛石的表征 72
3.3.1 X 射線衍射 72
3.3.2 拉曼散射 73
3.3.3 高分辨透射電子顯微鏡 73
3.3.4 可見光和遠紅外光譜 74
3.3.5 電子能量損失能譜 74
3.4 納米金剛石的應(yīng)用 74
3.4.1 超納米金剛石在微機電系統(tǒng)中的應(yīng)用 75
3.4.2 n 型超納米金剛石薄膜的應(yīng)用 81
3.4.3 碳納米管/超納米金剛石復(fù)合物作為潛在的高效率高溫?zé)犭姴牧?84
3.5 前景與展望 86
參考文獻 87
第4章 非晶金剛石薄膜太陽電池 93
4.1 摻硼非晶金剛石的制備 94
4.2 摻硼非晶金剛石的結(jié)構(gòu)特征 96
4.2.1 組分分析 96
4.2.2 表面形貌 98
4.2.3 原子結(jié)構(gòu) 99
4.2.4 價帶結(jié)構(gòu) 109
4.2.5 組態(tài)分析 112
4.3 摻硼非晶金剛石的力學(xué)性能及熱穩(wěn)定性 115
4.3.1 薄膜應(yīng)力 115
4.3.2 薄膜密度 117
4.3.3 硬度和楊氏模量 120
4.3.4 熱穩(wěn)定性 122
4.4 摻硼非晶金剛石的光電性能 127
4.4.1 光學(xué)性能 127
4.4.2 電學(xué)性能 133
4.5 非晶金剛石薄膜的光伏應(yīng)用 137
4.5.1 電池制備工藝流程 137
4.5.2 摻硼非晶金剛石為窗口層的非晶硅太陽電池性能 138
4.6 小結(jié) 147
參考文獻 147
第5章 非晶金剛石生物電極 152
5.1 摻磷非晶金剛石概述 153
5.1.1 摻磷非晶金剛石的研究進展 153
5.1.2 摻磷非晶金剛石的制備工藝 155
5.1.3 摻磷非晶金剛石的實驗表征 158
5.2 摻磷非晶金剛石的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能 160
5.2.1 摻磷非晶金剛石的結(jié)構(gòu) 160
5.2.2 摻磷非晶金剛石的機械性能及應(yīng)力 174
5.3 摻磷非晶金剛石的電學(xué)和電化學(xué)性能 178
5.3.1 摻磷非晶金剛石的電學(xué)性能 178
5.3.2 摻磷非晶金剛石的電化學(xué)性能 183
5.4 摻磷非晶金剛石的生物相容性及耐腐蝕行為 192
5.4.1 摻磷非晶金剛石的生物相容性 192
5.4.2 摻磷非晶金剛石的耐腐蝕行為 200
5.5 摻磷非晶金剛石的表面金納米粒子修飾 203
5.5.1 金納米粒子的電化學(xué)沉積 203
5.5.2 金納米粒子的成核機理 207
5.5.3 金納米粒子修飾的摻磷非晶金剛石電極的電化學(xué)行為 210
5.6 摻磷非晶金剛石為生物電極材料的研究 211
5.6.1 對重金屬離子的檢測 211
5.6.2 對過氧化氫的檢測 213
5.6.3 對多巴胺的檢測 217
5.7 小結(jié) 222
參考文獻 222
第6章 非晶金剛石的聲波器件應(yīng)用 227
6.1 非晶金剛石用作體聲波器件的高聲阻抗材料 227
6.1.1 固貼式體聲波器件仿真分析 228
6.1.2 布拉格反射柵的制備及表征 237
6.1.3 固貼式體聲波器件壓電堆的制備及表征 245
6.2 非晶金剛石用作表面波器件的增頻襯底 277
6.2.1 層狀結(jié)構(gòu)中的聲表面波特性研究 278
6.2.2 非晶金剛石對聲表面波的增頻作用 281
6.3 小結(jié) 283
參考文獻 283
第7章 金剛石色心：性質(zhì)、合成及應(yīng)用 287
7.1 金剛石色心缺陷簡介 287
7.2 NV色心 289
7.2.1 NV色心光譜 290
7.2.2 NV色心能級結(jié)構(gòu) 291
7.2.3 NV色心自旋特性及調(diào)控方法 291
7.3 硅相關(guān)的色心 295
7.3.1 離子注入獲得金剛石SiV 色心 296
7.3.2 納米金剛石SiV 色心 297
7.4 其他金剛石色心 299
7.4.1 鎳相關(guān)的色心 299
7.4.2 鉻相關(guān)的色心 300
7.4.3 鍺相關(guān)的色心 300
7.5 金剛石熒光特性及應(yīng)用 304
7.5.1 金剛石熒光光譜特性 304
7.5.2 熒光納米金剛石合成 306
7.5.3 細胞熒光成像 309
7.5.4 癌癥診斷與治療 311
7.5.5 亞衍射成像 312
7.5.6 量子信息處理 313
7.6 挑戰(zhàn)與展望 315
參考文獻 316
關(guān)鍵詞索引 321