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具有改进抗氧化性的掺硼金刚石
摘要： 通过热分析、扫描电镜（SEM）及拉曼光谱对部分氧化的金刚石进行研究，考察了纯金刚石和含0.2 wt%硼金刚石粉末的氧化行为。掺硼金刚石展现出比纯金刚石显著更高的氧化稳定性，其最大氧化速率温度从纯金刚石的773°C移至掺硼金刚石的1118°C。对部分氧化金刚石表面的SEM分析表明，低硼含量（0.2%）足以在发生活性氧化的区域形成具有保护作用的B2O3表面层，该层很可能是抗氧化性提升的原因。
关键词： 金刚石，掺硼，抗氧化
更新于2025-11-21 11:20:48
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掺硼金刚石中红外激发的动力学
摘要： 我们报道了对天然硼和同位素富集11硼掺杂的IIb型高温高压（HPHT）金刚石中光学激发弛豫动力学的研究。实验采用可调谐红外自由电子激光器产生的短脉冲泵浦光束，通过泵浦-探测技术进行测量。根据所得数据推导出激发态硼的寿命范围为几皮秒至数百皮秒。弛豫速率取决于被泵浦能级、泵浦强度及金刚石晶格温度。我们讨论了这些实验中观测到的光学与非辐射中心弛豫速率的可能贡献因素。理论模拟支持能量间隙超过光学声子能量的电子态通过多声子发射实现超快弛豫。
关键词： 时间分辨光谱学，掺硼金刚石，金刚石
更新于2025-11-14 15:14:40
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通过多色激发增强近表面氮空位中心的负电荷
摘要： 过去几年间，钻石中的氮空位（NV）中心已被证实是量子信息科学到磁传感等多种应用领域极具前景的系统。这依赖于带负电NV中心的独特光学与自旋特性。许多应用需要浅层NV中心——即距离钻石表面仅数纳米的NV中心。近年来学界日益关注不同光照条件（特别是红外激发）下NV中心自旋与电荷动力学的研究，已有实验证明红外激发会显著影响NV中心的发光与电荷态。然而现有实验数据尚未得到完整解释，块体NV与浅层NV光动力学潜在差异更增添了研究复杂性。本研究提出了适用于绿光与红外激发的NV中心自旋-电荷态动力学通用定量模型，通过实验测定相关跃迁速率，构建出能统一解释现有文献所有实验结果（高度非线性区域除外）的综合模型。此外，我们发现了块体NV与浅层NV光动力学的关键差异，并据此显著提升了浅层NV初始化为有效负电荷态的保真度。
关键词： 氮空位中心、复合、浅层NV色心、体NV色心、光动力学、绿光激发、电离、电荷态、红外激发、金刚石
更新于2025-09-23 15:23:52
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金刚石中中性硅空位中心强烈的各向异性自旋弛豫
摘要： 金刚石中的色心是量子技术极具前景的平台，理解其与环境的相互作用对这些应用至关重要。我们报道了对金刚石中硅空位中心中性电荷态自旋晶格弛豫（T1）的研究。在20K以上，T1随温度快速下降，其温度依赖性呈现典型的奥巴赫过程特征，且相对于磁场方向具有强各向异性。当磁场角度相对于缺陷对称轴旋转时，T1值降低超过三个数量级。电子自旋相干时间（T2）遵循相同的温度依赖性，但比T1短得多。我们认为这些现象源于声子介导的跃迁至低能激发态——当磁场与缺陷轴对齐时该过程保持自旋守恒，并讨论了该激发态的可能候选对象。
关键词： 各向异性、自旋弛豫、量子技术、金刚石、硅空位中心、奥巴赫过程
更新于2025-09-23 15:23:52
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利用单钻石中电子自旋系综实现高灵敏度三轴矢量磁测
摘要： 我们展示了一种基于单晶金刚石中负电荷氮空位中心集合体的三轴矢量磁力计。采用具有C3v对称性的金刚石来建立矢量磁场传感的坐标系。我们通过三轴亥姆霍兹线圈控制外部静态磁场。实验获得了四对磁共振峰，据此计算出磁场的三个笛卡尔分量，每个分量的灵敏度约为5 nT/√Hz，且无轴间误差。该磁力计适用于单芯片制造。
关键词： 氮空位（NV）色心、系综、金刚石、磁力计
更新于2025-09-23 15:22:29
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采用硼注入边缘终端增强金刚石肖特基势垒二极管的击穿特性
摘要： 硼离子注入边缘终端技术已被证实可提升金刚石肖特基势垒二极管（SBD）的击穿电压和稳定性。该边缘终端通过硼离子注入形成位于肖特基接触边缘下方的非导电非晶区域实现。直流测量表明注入区域未对正向电流产生贡献，在-5V偏压下获得了约4000A/cm2的高电流密度。采用硼离子注入边缘终端后，虽然观察到漏电流有所增加，但器件平均击穿电压从79V显著提升至125V（增幅超过50%）。此外，无边缘终端器件的击穿电压在重复测量后快速衰减，而具有边缘终端的器件稳定性大幅提高，未出现明显的击穿电压下降。
关键词： 硼注入、肖特基二极管、金刚石、边缘终端
更新于2025-09-23 15:22:29
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通过激光烧结用CuCoBe-金刚石复合材料增强激光纹理化316L钢
摘要： 本研究的目的是通过激光烧结制备并表征一种由CuCoBe-金刚石复合材料强化的激光织构化316L不锈钢。该复合材料是通过机械合金化法，将不同粒径的CuCoBe与合成金刚石混合制得。分析了增强相对材料物理、化学及表面性能的影响。结果表明：织构图案由方锥体构成，加工区域占比约80%；烧结后钢基体与增强相界面清晰分明；金刚石颗粒与CuCoBe基体实现了良好结合；激光烧结过程未引发增强相的相变或氧化。采用最大粒径金刚石颗粒强化的钢材，其表面性能显著优于未织构材料。
关键词： 复合材料、烧结、金刚石、钢、机械、316L、CuCoBe、合金化、织构化、激光
更新于2025-09-23 15:21:01
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微结构和结构无序对多晶金刚石薄膜摩擦学性能的影响
摘要： 通过热丝化学气相沉积法在硅衬底上合成了微观结构从微晶向纳米晶有序变化的金刚石薄膜。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射和拉曼光谱分析了所制备金刚石薄膜的形貌与结构特性。随着甲烷/氢气比例从0.5%提升至3%，金刚石薄膜的平均粗糙度和晶粒尺寸均减小，拉曼光谱证实其结构无序度随晶粒尺寸减小而增加。所有薄膜均表现出极低的摩擦系数(CoF)，但当晶粒尺寸从约1μm降至约20nm时，平均CoF从0.011±0.005增至0.03±0.015。通过FESEM对磨痕的后分析、基于AFM的纳米级摩擦测试及拉曼光谱表明：微晶金刚石发生剪切诱导非晶化且磨损率可忽略，而纳米晶金刚石薄膜则经历剪切诱导塑性变形而无非晶化现象。本文在微观结构、结构无序度及滑动界面剪切诱导摩擦化学反应的框架下，系统阐述了观测到的摩擦系数变化机制。
关键词： 拉曼光谱、摩擦学、金刚石、扫描电子显微镜、热丝化学气相沉积、原子力显微镜
更新于2025-09-23 15:21:01
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非翻转 <sup>13</sup> 金刚石中NV色心附近的C自旋：通过密度泛函理论模拟C <sub/>510</sub> [NV]H <sub/>252</sub> 簇研究其超精细与空间特性
摘要： 金刚石中通过超精细相互作用（hfi）与邻近13C核自旋耦合的单个NV色心，目前作为适配氮空位（NV）中心电子自旋量子比特的量子存储元件，已广泛应用于新兴量子技术领域。对于翻转速率较低的核自旋，在环境条件下已实现单次读出。本研究通过密度泛函理论系统搜索此类稳定的NV?13C体系，模拟了包含NV色心的H端接团簇C510[NV]-H252中所有可能NV?13C复合体的超精细相互作用及空间特性。除预期中13C核自旋位于NV轴上的稳定"NV-轴向?13C"体系外，我们首次发现了一类新型13C核自旋位置——由于局部自旋密度分布近乎对称，其超精细相互作用诱导的翻转速率可忽略不计。这些位置在空间上分布于穿过NV色心空位且垂直于NV轴的金刚石双分子层中。对现有文献的分析表明，部分预测的非轴向近稳定NV?13C体系可能已被实验观测到。针对其中一个体系的专项实验验证了该预测。
关键词： 密度泛函理论，金刚石，NV色心
更新于2025-09-23 15:21:01
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荧光纳米金刚石 || 金刚石中的色心
摘要： 在本章中，我们将探讨与荧光纳米金刚石（FNDs）开发相关的关键特性及其在生物技术等众多领域的广泛应用。此前各章已从历史发展脉络出发，重点介绍了纳米技术特别是纳米碳材料的研究进展。通过第二章对纳米金刚石的总体介绍，我们了解了人造金刚石的常用制备方法以及所有金刚石和纳米金刚石共有的基本特性。在接下来两章（第三章"会发光"、第四章"可承载"、第五章"安全性"）中，我们将揭示纳米金刚石具备的独特性能——这些特性使其成为当前及未来快速增长的应用领域中的卓越材料。
关键词： 生物技术、荧光纳米金刚石、金刚石、纳米金刚石、色心
更新于2025-09-23 15:21:01