《低維度金剛石及其光電器件》是2018年06月01日科學出版社出版的圖書，作者是朱嘉琦、代兵、韓傑才。
基本介紹
- 書名：低維度金剛石及其光電器件
- 作者：朱嘉琦、代兵、韓傑才
- ISBN：9787030580696
- 頁數：323
- 定價：128.00元
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2018年06月01日
- 裝幀：圓脊精裝
- 開本：B5
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書為“低維材料與器件叢書”之一。全書主要介紹從零維到二維的含有sp3雜化結構的碳質材料，包括本徵非晶金剛石薄膜、摻雜非晶金剛石薄膜、納米晶金剛石材料的製備方法、性能表征及其在光電器件方面的套用等內容。不僅簡要介紹了低維度金剛石發展概況，而且詳細介紹了在低維度金剛石中具有代表性的納米金剛石及非晶金剛石的製備及表征方法，最後還分別闡釋了納米金剛石和非晶金剛石在聲波增頻、光伏發電、電化分析等光電器件領域的創新性成果。內容涵蓋了典型低維度金剛石的合成手段、性能檢測、器件套用、技術難點、最新成果及發展趨勢。
圖書目錄
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 非晶金剛石性能及套用 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 納米金剛石性質及套用 7
參考文獻 10
第2章 非晶金剛石薄膜的製備及力學性能 12
2.1 非晶金剛石薄膜的製備方法 12
2.1.1 離子束輔助沉積 12
2.1.2 質量選擇離子束沉積 12
2.1.3 脈衝雷射熔敷 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構模型 18
2.2.3 薄膜的表面形態 21
2.2.4 薄膜的表面成分 23
2.3 非晶金剛石薄膜的熱穩定性 24
2.3.1 空氣環境中薄膜的熱穩定性 25
2.3.2 真空環境中薄膜的熱穩定性 29
2.4 多層非晶金剛石薄膜的結構與應力分析 33
2.4.1 多層膜的應力理論 34
2.4.2 多層非晶金剛石薄膜的微結構 35
2.4.3 多層非晶金剛石薄膜的應力分析 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 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 納米金剛石的穩定性 65
3.2 納米金剛石的製備 66
3.2.1 納米金剛石顆粒的製備 67
3.2.2 超納米金剛石薄膜的製備 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 納米金剛石的套用 74
3.4.1 超納米金剛石在微機電系統中的套用 75
3.4.2 n 型超納米金剛石薄膜的套用 81
3.4.3 碳納米管/超納米金剛石複合物作為潛在的高效率高溫熱電材料 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 摻硼非晶金剛石的製備 94
4.2 摻硼非晶金剛石的結構特徵 96
4.2.1 組分分析 96
4.2.2 表面形貌 98
4.2.3 原子結構 99
4.2.4 價帶結構 109
4.2.5 組態分析 112
4.3 摻硼非晶金剛石的力學性能及熱穩定性 115
4.3.1 薄膜應力 115
4.3.2 薄膜密度 117
4.3.3 硬度和楊氏模量 120
4.3.4 熱穩定性 122
4.4 摻硼非晶金剛石的光電性能 127
4.4.1 光學性能 127
4.4.2 電學性能 133
4.5 非晶金剛石薄膜的光伏套用 137
4.5.1 電池製備工藝流程 137
4.5.2 摻硼非晶金剛石為視窗層的非晶矽太陽電池性能 138
4.6 小結 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 摻磷非晶金剛石的製備工藝 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構和力學性能 160
5.2.1 摻磷非晶金剛石的結構 160
5.2.2 摻磷非晶金剛石的機械性能及應力 174
5.3 摻磷非晶金剛石的電學和電化學性能 178
5.3.1 摻磷非晶金剛石的電學性能 178
5.3.2 摻磷非晶金剛石的電化學性能 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 222
參考文獻 222
第6章 非晶金剛石的聲波器件套用 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 布拉格反射柵的製備及表征 237
6.1.3 固貼式體聲波器件壓電堆的製備及表征 245
6.2 非晶金剛石用作表面波器件的增頻襯底 277
6.2.1 層狀結構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 283
參考文獻 283
第7章 金剛石色心：性質、合成及套用 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色心能級結構 291
7.2.3 NV色心自旋特性及調控方法 291
7.3 矽相關的色心 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 鎳相關的色心 299
7.4.2 鉻相關的色心 300
7.4.3 鍺相關的色心 300
7.5 金剛石螢光特性及套用 304
7.5.1 金剛石螢光光譜特性 304
7.5.2 螢光納米金剛石合成 306
7.5.3 細胞螢光成像 309
7.5.4 癌症診斷與治療 311
7.5.5 亞衍射成像 312
7.5.6 量子信息處理 313
7.6 挑戰與展望 315
參考文獻 316
關鍵字索引 321
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 非晶金剛石性能及套用 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 納米金剛石性質及套用 7
參考文獻 10
第2章 非晶金剛石薄膜的製備及力學性能 12
2.1 非晶金剛石薄膜的製備方法 12
2.1.1 離子束輔助沉積 12
2.1.2 質量選擇離子束沉積 12
2.1.3 脈衝雷射熔敷 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構模型 18
2.2.3 薄膜的表面形態 21
2.2.4 薄膜的表面成分 23
2.3 非晶金剛石薄膜的熱穩定性 24
2.3.1 空氣環境中薄膜的熱穩定性 25
2.3.2 真空環境中薄膜的熱穩定性 29
2.4 多層非晶金剛石薄膜的結構與應力分析 33
2.4.1 多層膜的應力理論 34
2.4.2 多層非晶金剛石薄膜的微結構 35
2.4.3 多層非晶金剛石薄膜的應力分析 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 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 納米金剛石的穩定性 65
3.2 納米金剛石的製備 66
3.2.1 納米金剛石顆粒的製備 67
3.2.2 超納米金剛石薄膜的製備 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 納米金剛石的套用 74
3.4.1 超納米金剛石在微機電系統中的套用 75
3.4.2 n 型超納米金剛石薄膜的套用 81
3.4.3 碳納米管/超納米金剛石複合物作為潛在的高效率高溫熱電材料 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 摻硼非晶金剛石的製備 94
4.2 摻硼非晶金剛石的結構特徵 96
4.2.1 組分分析 96
4.2.2 表面形貌 98
4.2.3 原子結構 99
4.2.4 價帶結構 109
4.2.5 組態分析 112
4.3 摻硼非晶金剛石的力學性能及熱穩定性 115
4.3.1 薄膜應力 115
4.3.2 薄膜密度 117
4.3.3 硬度和楊氏模量 120
4.3.4 熱穩定性 122
4.4 摻硼非晶金剛石的光電性能 127
4.4.1 光學性能 127
4.4.2 電學性能 133
4.5 非晶金剛石薄膜的光伏套用 137
4.5.1 電池製備工藝流程 137
4.5.2 摻硼非晶金剛石為視窗層的非晶矽太陽電池性能 138
4.6 小結 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 摻磷非晶金剛石的製備工藝 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構和力學性能 160
5.2.1 摻磷非晶金剛石的結構 160
5.2.2 摻磷非晶金剛石的機械性能及應力 174
5.3 摻磷非晶金剛石的電學和電化學性能 178
5.3.1 摻磷非晶金剛石的電學性能 178
5.3.2 摻磷非晶金剛石的電化學性能 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 222
參考文獻 222
第6章 非晶金剛石的聲波器件套用 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 布拉格反射柵的製備及表征 237
6.1.3 固貼式體聲波器件壓電堆的製備及表征 245
6.2 非晶金剛石用作表面波器件的增頻襯底 277
6.2.1 層狀結構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 283
參考文獻 283
第7章 金剛石色心：性質、合成及套用 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色心能級結構 291
7.2.3 NV色心自旋特性及調控方法 291
7.3 矽相關的色心 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 鎳相關的色心 299
7.4.2 鉻相關的色心 300
7.4.3 鍺相關的色心 300
7.5 金剛石螢光特性及套用 304
7.5.1 金剛石螢光光譜特性 304
7.5.2 螢光納米金剛石合成 306
7.5.3 細胞螢光成像 309
7.5.4 癌症診斷與治療 311
7.5.5 亞衍射成像 312
7.5.6 量子信息處理 313
7.6 挑戰與展望 315
參考文獻 316
關鍵字索引 321
