纳米金刚石光电器件的设计研.docVIP

最近几年来纳米材料是纳米技术中重要的研究内容。纳米金刚石获得了重视和广泛的应用，迅速成为一种新的材料。随着科学技术的不断发展，纳米金刚石光电技术在日趋成熟起来。纳米金刚石具有良好的透光性、耐磨性和耐化学腐蚀性、还具有表面粗糙程度低、摩擦数系小，使得纳米金刚石材料用于各种光学器件之中如高强度光学薄膜X射线光纳米金刚石的优异成为了金刚石研究领域的新热点。同时它在很多领域具用极好的应用前景， 纳米是一种长度度量单位，1纳米等于10亿分之一米( 1nm=10-3μm=10-9m）相当于头发丝直径的10万分之一。纳米技术是指在原子分子层次上对物质精细的观测识别与控制的研究与应用，它将对于21世纪的信息科学、生命科学、分子生物学、新材料科学和生态系统可持续发展科学提供一个新的技术基础，这将引起一场产业革命，其深远的意义堪与 世纪的工业革命相媲美，它包括的领域甚为广阔。人们根据使用的目的不同而制造不同种类的材料，把纳米材料与光学材料的制造有机地结合起来，制造一类新的功能纳米光学材料是当今光学领域里科学工作者一项义不容辞的责任。 1.1.1纳米金刚石优良特性 纳米材料的化学组成其结构决定其性能，因此在原子尺度对材料进行表征是非常重要。纳米材料的表征方法很多，发展很快，而且往往需要多种表征技术相结合，对于纳米金刚石特性的表征也是如此。特性表征包括化学成分、表面状态分布范围、结构、形貌、等等。?????? ?1.化学成分的表征????? ? 化学成分是决定纳米粒子及其制品的性能最基本因素之一。常用的仪器分析法是利用各种化学成分的特征谱线，如探针X微区分析法和采用x射线荧光分析，也可采用原子发射光谱和原子吸收光谱来对纳米材料的化学成分进行定性、定量分析：采用X射线光电子谱可分析纳米材料的表面化学组成、原子价态、表面形貌、表面微细结构状态及表面能态分布等。?????? ?2．Raman光谱? 对于宏观尺寸的金刚石和石墨晶体通常在1332cm－1和1581cm－1处观察到对应于金刚石和石墨十分尖锐的特征蜂。在纳米金刚石的Raman图谱中，除了和1329cm－1和1580cm－1附近有两个宽化的Raman峰，没有其它Raman峰。???? ?? 在1392cm－1附近的宽化的Raman峰是SP3结构的纳米金刚石的特征峰，在1580 cm－1附近观察到的较弱的Raman峰是SP2结构的纳米石墨。由于金刚石的Raman散射截面为石墨的1／60，这说明在纳米金刚石内仍有微量的 SP3结构的纳米石墨残留。这一结果与XRD图谱中2θ=260附近的对应于石墨(002)面的小峰符合。文献【恽寿榕，陈万鹏等高压物理学报，1999，13（1）：50－63? Yoshikawa M，M﹒oriy，et al，［J］Dimond and relat mater，2000，9：1600—1603】?????? ?在研究金刚石的Raman光谱时，发现在400～700cm－1之间有一宽化的Raman峰，该峰主要是由于SP2结构的非晶态碳所产生的。可是，在文潮的实验的纳米金刚石粉末的Raman谱线中，400～700cm－1之间没有峰位出现，同时在XRD谱线中，纳米金刚石在20～300区域内曲线没有大的鼓包，说明纳米金刚石中没有大量的非晶态碳存在。??? ??? ????? ?3．粒度的测定由于纳米微粒表面活性非常高，容易团聚，所以对纳米微粒的粒度的测量与表征比较困难。目前，已有几种测量纳米微粒粒度的方法，如激光拉曼散射法，X射线衍射线线宽法，比表面积法，透射电镜(TEM)观察法和X射线小角散射法等。在这些方法中，最广泛采用的是X射线线宽法和TEM观察法。????? ? 由X射线衍射法所得到图谱上可见，在2θ分别为91.2043.60。、74.860、的三个宽化的衍射峰分别对应于金刚石(311)、(220)和(111)面的特征峰，表明所得到的纳米金刚石为立方晶体，谱线严重宽化与其存在大量缺陷和晶粒非常细小有关。再则，整个谱线在低角度区有较高的本底，则与一定量的非晶态碳的存在有关。在计算纳米金刚石的粒径中，选择金刚石（111）峰进行计算，2θ=43.60，计算得d=2.85nm ?????? ? 4．红外光谱??? 由红外光谱的分析可知，1788cm－1吸收峰为C＝O伸缩振动吸收峰，1262和1134cm－1石金刚石的C－C的伸缩振动吸收峰。2971cm－1是CH3的反对称伸缩振动吸收峰．说明样品中存在极少量的碳氢化合物。??3244cm－1吸收峰是O－H伸缩振动，在1634cm－1出现H2O的弯曲振动峰．说明样品表面吸附了少量空气中的水分，2930和2857cm－1，是CH2的反对称和对称伸缩振动吸收峰．????? ?纳米金刚石在1134cm－1有伸缩振动吸收峰，