纳米金刚石热稳定性及力学性能分子动力学模拟
发布时间：2021-01-10 12:16
纳米金刚石（Nanocrystalline Diamond,NCD）薄膜作为一种新型的金刚石材料,不仅继承了金刚石优异的性能,还因其具有独特的微观组织结构,且能满足复杂形状的大面积制备,在耐磨器件、微机电系统、平板显示器等领域中具有广阔的应用前景。研究表明,NCD薄膜中存在大量的晶界结构,研究纳米金刚石热稳定性及力学性能具有十分重要的意义。本文利用分子动力学方法模拟了纳米金刚石热处理及单轴拉伸实验,并利用原子轨迹、径向分布函数、原子配位数和键长键角分析了晶界处原子结构变化,以解释严苛环境下NCD薄膜失效原因和破坏机制,促进NCD薄膜在高新技术领域的应用。本文研究结果表明:（1）热处理前后纳米金刚石轴向应力发生显著变化,主要表现在拉应力减小,压应力上升,且热处理温度越高,应力变化越大;对比单晶金刚石可知,热处理对纳米金刚石晶粒部分影响很小,结构相变主要发生在晶界处;分析发现,晶界处发生sp3→sp2杂化转化,由于sp2杂化原子体积更大,晶界结构体积膨胀,从而导致纳米金刚石轴向应力变化。热处理温度低于700 K时,纳米金刚石...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
成膜过程中C2基团在金刚石（110）表面附着（吕反修，2003）
2002）通过紫外 Raman 光谱也98）利用选区电子衍射（selected-aren energy-loss spectroscopy，EELS）约 5 ~ 10%的 sp2杂化结构主要以非优取向。此外，高分辨率电子显微薄膜中晶粒平均尺寸为 3 ~ 5 nm，可以清晰的看到 NCD 薄膜由均匀晶界宽度约为 0.2 ~ 0.5 nm，如图分子动力学模拟对比了多晶硅和金的晶界结构，即无序的非晶结构。晶界非晶碳组成的复合薄膜。
学窗口是军事、航天和空间应用等尖端领域的关键部件。常见的红 Si 等力学性能较差，导热率较低，气流摩擦会导致窗口温度上升，膜有着优异的力学性能和透波性能，极低的粗糙度可以有效避免信雨蚀、沙蚀和高温等严苛的工作环境，是目前最理想的红外窗口涂rda 等人（Sharda T，2001）发现 600°C 生长的 NCD 薄膜粗糙度显著接近金刚石的透光率，在近红外区的透射率高达 78%。邱等人（邱东CD 薄膜有着极高的表面光滑度，近红外区的透光率高达 90%。（a） （b）
【参考文献】：
期刊论文
[1]多晶石墨烯拉伸断裂行为的分子动力学模拟[J]. 何欣,白清顺,白锦轩. 物理学报. 2016(11)
[2]退火时间对硼掺杂纳米金刚石薄膜微结构和电化学性能的影响[J]. 胡衡,胡晓君,白博文,陈小虎. 物理学报. 2012(14)
[3]探索人工干预诱导二次形核技术制备纳米金刚石膜[J]. 付东辉,姜宏伟,彭鸿雁,尹龙承,刘艳凤,胡威. 真空. 2011(05)
[4]不同反应气源对制备纳米金刚石膜的影响[J]. 王兵,熊鹰,黎明,李凯. 材料科学与工艺. 2010(01)
[5]氩气浓度对热丝法化学气相沉积纳米金刚石膜的影响[J]. 任瑛,张贵锋,侯晓多,姜辛. 机械工程材料. 2009(11)
[6]沉积参数对化学气相沉积纳米金刚石薄膜的影响[J]. 孟宪明,王凤英,黑立富,姜春生,唐伟忠,吕反修. 材料科学与工艺. 2009(03)
[7]纳米金刚石薄膜的微结构和残余应力[J]. 徐锋,左敦稳,卢文壮,张海余,王珉. 金属学报. 2008(01)
[8]非晶碳膜中sp2和sp3相的检测方法[J]. 鲁占灵,张兵临,姚宁,杨仕娥,樊志琴. 材料导报. 2006(06)
[9]军用纳米金刚石膜的研究与应用综述[J]. 陈波,王小兵,程勇,王古常,孙斌. 光电子技术与信息. 2003(04)
[10]纳米丝应变率效应的分子动力学模拟[J]. 徐洲,梁海弋,王秀喜. 固体力学学报. 2003(02)
博士论文
[1]硅基纳米金刚石膜生长及其发光器件[D]. 梁兴勃.浙江大学 2008
硕士论文
[1]纳米丝拉伸及纳米薄膜沉积过程的分子动力学模拟[D]. 刘洋.兰州大学 2007
本文编号：2968689
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
成膜过程中C2基团在金刚石（110）表面附着（吕反修，2003）
2002）通过紫外 Raman 光谱也98）利用选区电子衍射（selected-aren energy-loss spectroscopy，EELS）约 5 ~ 10%的 sp2杂化结构主要以非优取向。此外，高分辨率电子显微薄膜中晶粒平均尺寸为 3 ~ 5 nm，可以清晰的看到 NCD 薄膜由均匀晶界宽度约为 0.2 ~ 0.5 nm，如图分子动力学模拟对比了多晶硅和金的晶界结构，即无序的非晶结构。晶界非晶碳组成的复合薄膜。
学窗口是军事、航天和空间应用等尖端领域的关键部件。常见的红 Si 等力学性能较差，导热率较低，气流摩擦会导致窗口温度上升，膜有着优异的力学性能和透波性能，极低的粗糙度可以有效避免信雨蚀、沙蚀和高温等严苛的工作环境，是目前最理想的红外窗口涂rda 等人（Sharda T，2001）发现 600°C 生长的 NCD 薄膜粗糙度显著接近金刚石的透光率，在近红外区的透射率高达 78%。邱等人（邱东CD 薄膜有着极高的表面光滑度，近红外区的透光率高达 90%。（a） （b）
【参考文献】：
期刊论文
[1]多晶石墨烯拉伸断裂行为的分子动力学模拟[J]. 何欣,白清顺,白锦轩. 物理学报. 2016(11)
[2]退火时间对硼掺杂纳米金刚石薄膜微结构和电化学性能的影响[J]. 胡衡,胡晓君,白博文,陈小虎. 物理学报. 2012(14)
[3]探索人工干预诱导二次形核技术制备纳米金刚石膜[J]. 付东辉,姜宏伟,彭鸿雁,尹龙承,刘艳凤,胡威. 真空. 2011(05)
[4]不同反应气源对制备纳米金刚石膜的影响[J]. 王兵,熊鹰,黎明,李凯. 材料科学与工艺. 2010(01)
[5]氩气浓度对热丝法化学气相沉积纳米金刚石膜的影响[J]. 任瑛,张贵锋,侯晓多,姜辛. 机械工程材料. 2009(11)
[6]沉积参数对化学气相沉积纳米金刚石薄膜的影响[J]. 孟宪明,王凤英,黑立富,姜春生,唐伟忠,吕反修. 材料科学与工艺. 2009(03)
[7]纳米金刚石薄膜的微结构和残余应力[J]. 徐锋,左敦稳,卢文壮,张海余,王珉. 金属学报. 2008(01)
[8]非晶碳膜中sp2和sp3相的检测方法[J]. 鲁占灵,张兵临,姚宁,杨仕娥,樊志琴. 材料导报. 2006(06)
[9]军用纳米金刚石膜的研究与应用综述[J]. 陈波,王小兵,程勇,王古常,孙斌. 光电子技术与信息. 2003(04)
[10]纳米丝应变率效应的分子动力学模拟[J]. 徐洲,梁海弋,王秀喜. 固体力学学报. 2003(02)
博士论文
[1]硅基纳米金刚石膜生长及其发光器件[D]. 梁兴勃.浙江大学 2008
硕士论文
[1]纳米丝拉伸及纳米薄膜沉积过程的分子动力学模拟[D]. 刘洋.兰州大学 2007
本文编号：2968689
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