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oe1(光电查) - 科学论文

11 条数据
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  • 在四面体非晶碳膜上形成的激光诱导石墨化周期性表面结构

    摘要： 对超硬无氢四面体非晶碳（ta-C）薄膜上观察到的飞秒激光诱导周期性表面结构（LIPSS）、石墨化及膨胀现象进行了研究，并与氢化非晶碳（a-C:H）薄膜、氮化物薄膜及玻璃碳板进行对比。ta-C上形成LIPSS的阈值能量密度约为其他样品的两倍，且阈值附近的LIPSS周期Λ非常精细（约80纳米）。随着能量密度增加，Λ逐渐增大，在高能量密度下会快速增至约600纳米。此时烧蚀速率也急剧上升。此外，ta-C和a-C:H经辐照后发生石墨化并体积膨胀。随着能量密度提升，ta-C薄膜表层逐渐转变为纳米晶石墨且结晶度提高；但在更高能量密度下，其结晶度会突然恶化（类似低能量密度时的表现）。高能量密度下Λ与烧蚀速率的快速增加及结晶度的突然恶化，被确定为这些无序碳材料的共同现象。通过扫描点辐照实现大面积LIPSS形成与膨胀后，可在绝缘表面产生具有导电性和表面功能性的亚微米级高度平坦丘陵结构。

    关键词： 石墨化、膨胀、激光诱导周期性表面结构、飞秒激光加工、纳米晶石墨、四面体非晶碳

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 基于激光处理金刚石的全碳太赫兹元件

    摘要： 我们报道了金刚石的飞秒激光结构化与石墨化处理及其太赫兹响应的实验表征。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱和电学测量，对激光辐照生成的导电石墨化层进行了全面表征。分析了经激光纹理化处理（含石墨覆盖层及选择性氧化蚀刻后）的金刚石样品在(0.25÷6.0)太赫兹波段的透射特性。实验证实石墨化覆盖层对偏振太赫兹辐射具有显著选择性吸收，这归因于激光诱导周期性石墨化表面结构的形成。这种各向异性特性使得可在金刚石板表面构建基于导电/介电图案的紧凑型无源超表面，从而开发出坚固、轻质且宽带的太赫兹光学元件。

    关键词： 石墨激光诱导周期性表面结构、石墨化、电学测量、飞秒激光结构化、太赫兹响应、透射率、太赫兹光学元件、偏振太赫兹辐射、导电层、金刚石、拉曼光谱、超表面

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 激光加工重质烃类：传统材料的新机遇

    摘要： 多环重烃（HHs）如煤、焦油和沥青是一类化学性质极其丰富且复杂的材料，在众多潜在应用领域具有巨大利用潜力。本研究表明，基于分子组分对初始HHs进行最优选择对于定向调控材料以满足特定电子应用需求至关重要。通过结合原料化学成分（氢碳比与芳香度）的筛选与可变激光处理参数（激光功率、速度及聚焦）的控制，能够完全掌控产物的氢碳比、sp2杂化浓度以及石墨堆叠有序程度。这些因素的广泛可调性源于碳材料结晶度从非晶态到高度石墨化的宽幅分布，以及高达103 S/m的导电率范围。

    关键词： 重烃、石墨化、导电性、电子应用、激光烧蚀

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 纳米金刚石的原子结构及其在高达1200°C退火过程中的演变：基于分子动力学模拟支持的真实空间中子衍射分析

    摘要： 通过粉末衍射数据测定了纳米晶金刚石的晶格应变、微晶形貌及微晶尺寸分布。研究采用直接空间PDF方法结合分子动力学模拟对数据进行分析，实验对分布函数源自大Q值中子衍射数据。通过对比不同尺度下的原子间距确定晶格应变，并将实验获得的原子间距数据与金刚石纳米晶的分子动力学模型进行匹配。模拟纳米金刚石晶粒表面与体相的晶格弛豫行为随其形貌和尺寸变化而异。将模型数据与实验测定的应变特征对比后，获得了实际纳米金刚石粉末结构的精确信息。原始合成的纳米金刚石晶粒主要为多面体结构，表面主要终止于(100)和(111)晶面。退火过程中，每个原子带有一个悬键的(111)晶面会发生石墨化转变，形成每个原子带有三个悬键的晶面。经1200°C退火的样品中，所有晶粒均转变为仅由三个悬键(111)晶面包围的八面体结构。研究还提出了(111)金刚石晶面向石墨双层结构转变过程中的原子重排机制。

    关键词： 石墨化、原子结构、分子动力学、纳米金刚石

    更新于2025-09-23 21:09:05

  • 二氧化碳激光石墨化提高碳化聚酰亚胺的导电性

    摘要： 直接激光写入（DLW）是一种快速且经济高效的柔性基底（如聚酰亚胺PI）导电结构打印技术，其原理是将绝缘的PI转化为导电碳材料。但该方法获得的电导率（<103 S·m?1）仍需提升才能与碳基材料的喷墨打印技术竞争。DLW工艺电导率偏低的原因在于碳质结构的结晶度与键合杂化状态。本研究采用两步法实施DLW工艺：第一步通过脉冲CO?激光在PI上书写形成由非晶四面体碳（sp2与sp3杂化碳混合）构成的碳化轨迹，该结构本征电导率较低；第二步对预碳化轨迹进行激光重写，通过激光石墨化过程将sp3杂化键转化为sp2杂化键。实验表明，在0.1 kHz重复频率下，以(0.21±0.02) W功率和(3.31±0.32)×103 mJ·cm?2能量密度碳化的轨迹初始电导率为(56.1±3.1) S·m?1，经相同频率下(0.50±0.03) W功率与(7.88±0.47)×103 mJ·cm?2能量密度的激光重写后，电导率提升至(146.7±5.1) S·m?1。研究建立了碳化-石墨化过程的光热模型，通过拉曼光谱计算并验证了两个过程的阈值功率?；诙约す獠问氩牧献频纳钊肜斫馑迪值牡绲悸视呕?，为柔性生物传感器和电化学储能器件的大规模制造应用奠定了工艺基础。

    关键词： 直接激光写入、碳化、石墨化、二氧化碳激光器、聚酰亚胺、导电性

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 通过全激光沉积与退火工艺合成的纯碳导电透明电极

    摘要： 光电器件和光伏器件面临的最大挑战之一，是需要为氧化铟锡（ITO）等透明导电氧化物（TCO）提供可靠的替代方案。我们最近发表了一项研究，提出了一种仅基于碳材料制备透明导电电极的方法。首先，我们采用脉冲激光沉积（PLD）技术制备高性能类金刚石碳（DLC）薄膜。这类薄膜具有与金刚石相似的优异特性，例如在可见光范围内具有高透光率、化学惰性和生物相容性。此外，DLC是完美的电绝缘体，在紫外（UV）波段呈现较高不透明度。这一特性为第二步在DLC表面实施紫外激光退火提供了重要基础——通过破坏表面原有的金刚石键合（sp3杂化），促使原子重新排列形成石墨键合（sp2杂化）。实验证明，原子级石墨键合的增加能显著提升表面导电性。在优化退火参数后，其表面导电率可达ITO相当水平。研究同时表明，激光处理仅轻微影响DLC的透光性。更重要的是，这种全激光加工工艺与标准微电子制造流程完全兼容。

    关键词： 类金刚石碳（DLC）、石墨化、脉冲激光沉积（PLD）、透明电极、激光表面退火

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 利用HNO?/HClO?氧化石墨化碳制备多色碳量子点

    摘要： 碳量子点（CQDs）的微观结构对其荧光性能具有重要影响。本研究以HNO3/HClO4为氧化剂，通过选择性氧化石墨化活性炭合成了不同微观结构的CQDs。我们表征了CQDs的微观结构与表面化学性质，结果表明活性炭的石墨化程度对所得CQDs的结构及荧光性能具有显著影响。通过高温热处理（最高达2500°C）调控活性炭石墨化程度，可使CQD溶液荧光从黄色调节至绿色。此外，碳前驱体石墨化程度的提高有助于显著降低浓缩CQD溶液的荧光自吸收猝灭现象。重要的是，所制备的CQDs无细胞毒性，可作为生物成像试剂使用。

    关键词： 荧光特性、石墨化、生物成像、碳量子点

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 飞秒激光微加工化学气相沉积金刚石的机理研究

    摘要： 金刚石在硬度、热导率和化学稳定性方面是种优异材料。为拓展其应用领域，基于激光微加工技术分析了飞秒激光加工化学气相沉积金刚石的相互作用机制。通过阈值理论计算了化学气相沉积金刚石的烧蚀阈值，同时金刚石发生了石墨化相变。采用X射线能谱分析表征了飞秒激光烧蚀前后金刚石的内部元素，分析了元素含量及键合形式的变化，揭示了相关石墨化机理。

    关键词： XPS（X射线光电子能谱）、石墨化、烧蚀、CVD金刚石、飞秒激光

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 飞秒激光烧蚀诱导类金刚石纳米复合薄膜结构与表面性能的转变

    摘要： 飞秒激光烧蚀加工技术被应用于类金刚石纳米复合（DLN）薄膜（a-C:H:Si:O薄膜）的表面改性与微图案化。采用可见光波段飞秒激光（波长515纳米，脉冲宽度320飞秒），在DLN薄膜上制备出微沟槽图案以开展后续性能研究。研究重点包括：（一）通过拉曼光谱与透射电镜分析表面层在超短脉冲烧蚀过程中的结构转变；（二）激光图案化薄膜的润湿性；（三）利用横向力显微镜测试激光图案化DLN薄膜的纳米/微米级摩擦特性。拉曼光谱与透射电镜数据显示超短脉冲烧蚀过程中表面存在石墨化特征。高分辨透射电镜对微沟槽的研究表明，激光烧蚀表面形成了尺寸4-8纳米的立方相碳化硅纳米晶体。接触角测量显示沟槽表面呈现各向异性润湿行为（平行与垂直于微沟槽方向的接触角存在差异），该特性随沟槽深度（纵横比）变化。横向力显微镜测试（采用微米级硅探针）表明，激光图案化区域的摩擦性能低于原始表面。结果表明飞秒激光加工技术能有效调控硬质DLN涂层在微观与宏观尺度的特性。

    关键词： 类金刚石纳米复合薄膜、飞秒激光烧蚀、微图案化、碳化硅纳米晶体、石墨化、润湿性

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • Ib型合成钻石的高压高温(HPHT)与低压高温(LPHT)退火比较

    摘要： 比较了在稳定压力（高温高压退火）下1870°C退火的Ib型合成钻石与常压氢气环境（低压高温退火）中的缺陷转变。退火前后样品的光谱数据证明，两种情况下氮原子聚集和氮-镍复合物形成的过程相似。高温高压与低压高温退火的主要差异在于：后者在宏观缺陷处出现更强的石墨化现象，且点缺陷周围的晶格畸变更显著。通过"软"（空位相关）光学中心零声子线的明显展宽可观察到点缺陷周围的晶格畸变。研究发现，低压高温退火可能增强高温高压合成钻石的整体发光强度。

    关键词： 氮聚集、石墨化、低压高温退火、合成Ib型钻石、光谱展宽、高压高温退火

    更新于2025-09-10 09:29:36