納米金剛石（Nanocrystalline Diamond,NCD）薄膜作為一種新型的金剛石材料,不僅繼承了金剛石優(yōu)異的性能,還因其具有獨(dú)特的微觀組織結(jié)構(gòu),且能滿足復(fù)雜形狀的大面積制備,在耐磨器件、微機(jī)電系統(tǒng)、平板顯示器等領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。研究表明,NCD薄膜中存在大量的晶界結(jié)構(gòu),研究納米金剛石熱穩(wěn)定性及力學(xué)性能具有十分重要的意義。本文利用分子動力學(xué)方法模擬了納米金剛石熱處理及單軸拉伸實(shí)驗(yàn),并利用原子軌跡、徑向分布函數(shù)、原子配位數(shù)和鍵長鍵角分析了晶界處原子結(jié)構(gòu)變化,以解釋嚴(yán)苛環(huán)境下NCD薄膜失效原因和破壞機(jī)制,促進(jìn)NCD薄膜在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。本文研究結(jié)果表明:（1）熱處理前后納米金剛石軸向應(yīng)力發(fā)生顯著變化,主要表現(xiàn)在拉應(yīng)力減小,壓應(yīng)力上升,且熱處理溫度越高,應(yīng)力變化越大;對比單晶金剛石可知,熱處理對納米金剛石晶粒部分影響很小,結(jié)構(gòu)相變主要發(fā)生在晶界處;分析發(fā)現(xiàn),晶界處發(fā)生sp³→sp²雜化轉(zhuǎn)化,由于sp²雜化原子體積更大,晶界結(jié)構(gòu)體積膨脹,從而導(dǎo)致納米金剛石軸向應(yīng)力變化。熱處理溫度低于700 K時(shí),納米金剛石... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

成膜過程中C2基團(tuán)在金剛石（110）表面附著（呂反修，2003）

2002）通過紫外 Raman 光譜也98）利用選區(qū)電子衍射（selected-aren energy-loss spectroscopy，EELS）約 5 ~ 10%的 sp2雜化結(jié)構(gòu)主要以非優(yōu)取向。此外，高分辨率電子顯微薄膜中晶粒平均尺寸為 3 ~ 5 nm，可以清晰的看到 NCD 薄膜由均勻晶界寬度約為 0.2 ~ 0.5 nm，如圖分子動力學(xué)模擬對比了多晶硅和金的晶界結(jié)構(gòu)，即無序的非晶結(jié)構(gòu)。晶界非晶碳組成的復(fù)合薄膜。

學(xué)窗口是軍事、航天和空間應(yīng)用等尖端領(lǐng)域的關(guān)鍵部件。常見的紅 Si 等力學(xué)性能較差，導(dǎo)熱率較低，氣流摩擦?xí)䦟?dǎo)致窗口溫度上升，膜有著優(yōu)異的力學(xué)性能和透波性能，極低的粗糙度可以有效避免信雨蝕、沙蝕和高溫等嚴(yán)苛的工作環(huán)境，是目前最理想的紅外窗口涂rda 等人（Sharda T，2001）發(fā)現(xiàn) 600°C 生長的 NCD 薄膜粗糙度顯著接近金剛石的透光率，在近紅外區(qū)的透射率高達(dá) 78%。邱等人（邱東CD 薄膜有著極高的表面光滑度，近紅外區(qū)的透光率高達(dá) 90%。（a） （b）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]硅基納米金剛石膜生長及其發(fā)光器件[D]. 梁興勃.浙江大學(xué) 2008

碩士論文
[1]納米絲拉伸及納米薄膜沉積過程的分子動力學(xué)模擬[D]. 劉洋.蘭州大學(xué) 2007



本文編號：2968689