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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
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[2019年IEEE第46届光伏专家会议(PVSC) - 美国伊利诺伊州芝加哥(2019.6.16-2019.6.21)] 2019年IEEE第46届光伏专家会议(PVSC) - 氯化镉处理过程中CdTe薄膜的晶粒生长：四氯化碲理论
摘要： 采用铂肖特基栅极制备了金刚石金属-半导体场效应晶体管（MESFET）。该MESFET展现出明显的饱和与夹断特性。由于受主激活作用，300°C工作温度下的漏电流较室温时高出20倍。击穿电压高度依赖于栅-漏极间距，在30微米栅-漏极长度下达到1.5千伏——这是目前已报道的金刚石场效应晶体管中的最高值。
关键词： 金属-半导体场效应晶体管，金刚石，击穿电压
更新于2025-09-23 15:19:57
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可见光波段的金刚石布里渊激光器
摘要： 能提供极窄线宽的布里渊激光器正成为微波光子学、相干通信、量子处理器和光谱学领域的强大工具。迄今为止，相关研究仅针对少数特定材料，并采用微谐振腔、光纤和芯片波导等导波结构进行激光性能与应用探索。本研究报道了一种基于极端光学材料自由空间激光作用的布里渊激光器。通过金刚石双共振环形腔，我们实现了从532纳米泵浦光产生167吉赫兹频移的连续波激光输出，获得受泵浦功率限制的11瓦输出功率。测得该布里渊增益系数为79厘米/吉瓦，线宽为12兆赫。结合其异常高的布里渊频率和宽透射范围，金刚石布里渊激光器有望成为具有窄线宽输出和毫米波拍频信号的高功率光源。
关键词： 窄线宽、量子处理器、微波光子学、金刚石、布里渊激光器、光谱学、相干通信
更新于2025-09-19 17:13:59
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LED灯光颜色和强度对自然交配群养笼中层蛋鸡啄羽行为及恐惧反应的影响
摘要： 摩擦特性在金刚石抛光过程中起着重要作用，显著影响界面接触和材料去除。本文监测了不同载荷和转速下金刚石抛光过程中的摩擦力和摩擦系数（COF）。结果表明，摩擦力和COF均随载荷增加而增大，随转速提高而减小。高转速下液膜承载能力增强，导致摩擦力降低。根据摩擦二项定律，高载荷引起的实际接触面积增大会促使COF升高。此外发现添加H2O2通过表面吸附作用降低了摩擦系数。为进一步揭示原子尺度摩擦变化的机理，采用分子动力学（MD）方法研究了金刚石抛光过程中金刚石基底与磨粒界面局部区域的摩擦行为。模拟结果显示，载荷作用下基底与磨粒间形成的界面桥键导致摩擦力增大。
关键词： 分子动力学、摩擦系数、金刚石、摩擦、抛光
更新于2025-09-19 17:13:59
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[2019年IEEE光子学与电磁学研究秋季研讨会（PIERS-Fall）- 中国厦门（2019.12.17-2019.12.20）] 2019光子学与电磁学研究秋季研讨会（PIERS-Fall）- 具有宽带偏振转换与电磁辐射特性的超薄自馈电超表面
摘要： 提出了一种仅利用微波等离子体辅助化学气相沉积（CVD）方法控制金刚石晶体表面附近带负电的氮空位（NV?）荧光中心二维分布的模型。该方法采用同位素富集的甲烷（12CH4）、氢气（H2）和氮气（N2）混合气体，通过微波等离子体辅助CVD在同质外延生长的图案化金刚石（001）衬底上制备CVD金刚石层。当利用共聚焦显微镜光致发光成像技术对表面进行观测时，发现金刚石表面人工形成了精细沟槽，且NV?中心选择性地分布于这些沟槽中。结果表明，通过微波等离子体辅助CVD可有效形成尺寸与密度可控的NV?中心，该技术在金刚石量子传感器制备领域具有应用潜力。
关键词： 掺杂、氮空位中心、同质外延、沟槽结构、金刚石、微波等离子体辅助化学气相沉积
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于iGPS与激光测距的大型部件装配高效位姿预对准方法
摘要： 提出了一种仅利用微波等离子体辅助化学气相沉积（CVD）方法控制金刚石晶体表面附近带负电氮空位（NV?）荧光中心二维分布的模型。该方法采用同位素富集的甲烷（12CH4）、氢气（H2）和氮气（N2）混合气体，通过微波等离子体辅助CVD在同质外延生长的图案化金刚石（001）衬底上制备CVD金刚石层。当通过共聚焦显微镜光致发光成像观察表面时，可发现金刚石表面人工生成了精细沟槽，且NV?中心选择性地分布在这些沟槽中。结果表明，通过微波等离子体辅助CVD可有效形成尺寸与密度可控的NV?中心，该技术有望应用于金刚石量子传感器的制备。
关键词： 掺杂、氮空位中心、同质外延、沟槽结构、金刚石、微波等离子体辅助化学气相沉积
更新于2025-09-16 10:30:52
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通过感应耦合等离子体反应离子刻蚀实现金刚石表面的快速平滑处理
摘要： 研究了独立多晶金刚石(ICP-RIE刻蚀过程中表现出的表面平滑协同效应。通过改变辅助气体类型产生了不同的表面氧化态和化学环境，从而获得各异的刻蚀速率与表面形貌。观测到ICP-RIE过程中的主要反应键合机制(C-O)以及与均一光滑表面(均方根粗糙度2.36纳米)相关的C-O-C/O-C=O比例。在射频功率400W条件下，采用含10%CHF3的O2等离子体实现了高刻蚀速率(4.6微米/分钟)的PCD最佳平滑工艺。将该优化方案应用于具有表面图案的单晶金刚石时，进一步获得了刻蚀速率0.23微米/分钟、均方根粗糙度<0.5纳米的超光滑表面，证实了该快速平滑方法的有效性及其在金刚石表面图案化中的可行性。
关键词： 表面平滑化，金刚石，蚀刻速率，感应耦合等离子体反应离子刻蚀，表面形貌
更新于2025-09-12 10:27:22
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激光形成埋入式石墨电极的金刚石探测器：应力和电荷收集效率的微米级测绘
摘要： 该论文报道了基于合成单晶CVD金刚石的全碳探测器在微米尺度的研究。该探测器具有圆柱形石墨埋入式接触阵列（每个直径约20微米），其正面通过表层石墨条带连接。为诱导探测器表面及体相区域的金刚石向石墨转变，采用了直接激光写入技术。通过选择激光处理参数和单元形状，将激光诱导应力体积的重叠降至最低。交叉偏振光学显微镜显示被包埋石墨化柱体周围的处理材料存在光学各向异性，共聚焦拉曼光谱成像证实了埋入区域存在非均匀应力。暗电流-电压特性表明，主要在埋入柱体周围的高应力区域以及电场强度更高的表层石墨条带边缘，存在场辅助脱阱输运现象。尽管存在应变和电子活性缺陷，该探测器对3.0和4.5 MeV质子轰击金刚石产生的载流子，以及90Sr源发射的MeV β粒子产生的载流子均表现出良好的电荷收集能力。离子束感生电荷技术绘制的电荷收集效率图谱显示，仅石墨电极周围几微米厚的径向区域效率降低，而器件大部分体积保持良好探测性能——在60V偏压下电荷收集效率约90%。此外，在MeV电子辐照下估算出96%的电荷收集效率，表明埋入柱体深度方向具有良好的探测活性。
关键词： β粒子、三维探测器、石墨柱、离子束感生电荷（IBIC）技术、超临界化学气相沉积（sc-CVD）金刚石、质子
更新于2025-09-11 14:15:04
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 超快激光脉冲实现金刚石功能化
摘要： 钻石的极端材料特性使其成为众多技术应用的理想候选材料。然而这些特性往往对钻石加工成功能器件构成阻碍。聚焦于钻石内部的超短激光脉冲为钻石功能化提供了潜在新途径，可在单一平台上实现多种加工模式。当聚焦点位于钻石表层下方时，超短激光脉冲产生的足够光强会引发非线性吸收效应，从而改变钻石晶格结构。该过程的非线性特性将改变得限制在激光焦点体积内，不会影响钻石表面及周边区域。在高脉冲能量（约100纳焦以上）条件下，激光沉积的能量足以破坏钻石晶格并诱导石墨相形成。通过控制激光焦点轨迹，可在钻石内部三维空间制备导电石墨纳米线。当采用高数值孔径（NA=1.4）加工时[1]，该工艺具有确定性且纳米线导电性显著提升。钻石表面巨大的折射率失配会产生深度相关的球差，需通过自适应光学系统进行校正。 如图1(a)所示，激光刻写的导电线路可用于制备辐射传感器，这种设计能充分发挥钻石的抗辐射特性。激光加工技术的进步催生了新型探测器构型。超短脉冲激光在钻石表层下方制备的石墨包涵体会对周围晶格施加应力，进而改变晶体光学特性。通过设计应力场，可在钻石内部制备光学波导[2]和波导布拉格光栅[3]。在另一种加工模式下，超短脉冲还可在不破坏钻石晶格的前提下实现功能化。我们证实单次超短脉冲即可在钻石内部焦点区域产生空位群，经热退火处理修复晶格损伤后，能成功形成高度相干的单氮空位（NV）色心[4,5]。近期我们通过基于激光的局部退火技术结合荧光反馈，实现了近100%产率、平面定位精度达40纳米的NV色心阵列制备[6]。
关键词： 功能化、金刚石、石墨线、超快激光脉冲、氮空位中心、光学波导
更新于2025-09-11 14:15:04
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 实现单晶金刚石中色心与二维材料的耦合
摘要： 金刚石中的单个氮空位（NV）色心是明亮、光稳定且原子尺度的偶极发射体[1]。因此，它们成为新型扫描近场显微技术的理想候选者[2]。在此，NV色心构成了福斯特共振能量转移（FRET）对中的一方。凭借其宽带发射特性（>100纳米），NV色心可作为向近红外光谱范围吸收体系的通用供体。极具前景的应用包括：荧光分子或石墨烯等纳米材料的纳米级成像[2]。FRET的关键参数包括NV色心的量子效率、电荷态稳定性及NV-样品间距。先前实验采用纳米金刚石中的NV色心进行FRET[2]，但这些NV色心可能存在猝灭、不稳定及表面终止控制不佳的问题。我们通过使用优化圆柱纳米结构中浅植入的NV色心来解决该问题[3]，这些结构作为扫描探针应用于我们自主研发的共聚焦与原子力显微镜组合系统中。近年来，二维材料（尤其是半导体单层材料）成为研究热点。特别是二硫化物（如二硒化钨WSe2）是多种应用的有力候选者[4]。WSe2在700纳米以下波长吸收光子，同时在约750纳米波长发射光子[4]，这使其成为NV色心的理想FRET配对伙伴。本文首次展示了单晶金刚石中NV色心与WSe2相互作用的实验结果。我们设想利用NV色心作为FRET供体在接近二维材料时发生的猝灭现象，将其开发为有价值的传感资源。
关键词： 福斯特共振能量转移（FRET）、二硒化钨（WSe2）、氮空位（NV）色心、金刚石、二维材料
更新于2025-09-11 14:15:04