●總序
前言
第1章低維度金剛石概述1
1.1非晶金剛石薄膜1
1.1.1類金剛石簡介1
1.1.2非晶金剛石概述3
1.1.3非晶金剛石性能及應用4
1.2納米金剛石6
1.2.1金剛石簡介6
1.2.2納米金剛石概述7
1.2.3納米金剛石性質及應用7
參考文獻10
第2章非晶金剛石薄膜的制備及力學性能12
2.1非晶金剛石薄膜的制備方法12
2.1.1離子束輔助沉積12
2.1.2質量選擇離子束沉積12
2.1.3脈衝激光熔敷13
2.1.4過濾陰極真空電弧沉積13
2.2非晶金剛石薄膜的沉積機制13
2.2.1薄膜橫截面層狀密度分布14
2.2.2非晶金剛石薄膜的結構模型18
2.2.3薄膜的表面形態21
2.2.4薄膜的表面成分23
2.3非晶金剛石薄膜的熱穩定性24
2.3.1空氣環境中薄膜的熱穩定性25
2.3.2真空環境中薄膜的熱穩定性29
2.4多層非晶金剛石薄膜的結構與應力分析33
2.4.1多層膜的應力理論34
2.4.2多層非晶金剛石薄膜的微結構35
2.4.3多層非晶金剛石薄膜的應力分析39
2.5多層非晶金剛石薄膜的機械性能研究41
2.5.1硬度與楊氏模量42
2.5.2斷裂性能44
2.5.3耐劃擦與附著性能47
2.5.4子膜層厚度對多層膜機械性能的影響50
2.6小結57
參考文獻57
第3章納米金剛石晶體62
3.1納米金剛石簡介63
3.1.1納米金剛石的分類63
3.1.2納米金剛石的穩定性65
3.2納米金剛石的制備66
3.2.1納米金剛石顆粒的制備67
3.2.2超納米金剛石薄膜的制備70
3.3納米金剛石的表征72
3.3.1X射線衍射72
3.3.2拉曼散射73
3.3.3高分辨透射電子顯微鏡73
3.3.4可見光和遠紅外光譜74
3.3.5電子能量損失能譜74
3.4納米金剛石的應用74
3.4.1超納米金剛石在微機電繫統中的應用75
3.4.2n型超納米金剛石薄膜的應用81
3.4.3碳納米管/超納米金剛石復合物作為潛在的高效率高溫熱電材料84
3.5前景與展望86
參考文獻87
第4章非晶金剛石薄膜太陽電池93
4.1摻硼非晶金剛石的制備94
4.2摻硼非晶金剛石的結構特征96
4.2.1組分分析96
4.2.2表面形貌98
4.2.3原子結構99
4.2.4價帶結構109
4.2.5組態分析112
4.3摻硼非晶金剛石的力學性能及熱穩定性115
4.3.1薄膜應力115
4.3.2薄膜密度117
4.3.3硬度和楊氏模量120
4.3.4熱穩定性122
4.4摻硼非晶金剛石的光電性能127
4.4.1光學性能127
4.4.2電學性能133
4.5非晶金剛石薄膜的光伏應用137
4.5.1電池制備工藝流程137
4.5.2摻硼非晶金剛石為窗口層的非晶硅太陽電池性能138
4.6小結147
參考文獻147
第5章非晶金剛石生物電極152
5.1摻磷非晶金剛石概述153
5.1.1摻磷非晶金剛石的研究進展153
5.1.2摻磷非晶金剛石的制備工藝155
5.1.3摻磷非晶金剛石的實驗表征158
5.2摻磷非晶金剛石的結構和力學性能160
5.2.1摻磷非晶金剛石的結構160
5.2.2摻磷非晶金剛石的機械性能及應力174
5.3摻磷非晶金剛石的電學和電化學性能178
5.3.1摻磷非晶金剛石的電學性能178
5.3.2摻磷非晶金剛石的電化學性能183
5.4摻磷非晶金剛石的生物相容性及耐腐蝕行為192
5.4.1摻磷非晶金剛石的生物相容性192
5.4.2摻磷非晶金剛石的耐腐蝕行為200
5.5摻磷非晶金剛石的表面金納米粒子修飾203
5.5.1金納米粒子的電化學沉積203
5.5.2金納米粒子的成核機理207
5.5.3金納米粒子修飾的摻磷非晶金剛石電極的電化學行為210
5.6摻磷非晶金剛石為生物電極材料的研究211
5.6.1對重金屬離子的檢測211
5.6.2對過氧化氫的檢測213
5.6.3對多巴胺的檢測217
5.7小結222
參考文獻222
第6章非晶金剛石的聲波器件應用227
6.1非晶金剛石用作體聲波器件的高聲阻抗材料227
6.1.1固貼式體聲波器件仿真分析228
6.1.2布拉格反射柵的制備及表征237
6.1.3固貼式體聲波器件壓電堆的制備及表征245
6.2非晶金剛石用作表面波器件的增頻襯底277
6.2.1層狀結構中的聲表面波特性研究278
6.2.2非晶金剛石對聲表面波的增頻作用281
6.3小結283
參考文獻283
第7章金剛石色心：性質、合成及應用287
7.1金剛石色心缺陷簡介287
7.2NV色心289
7.2.1NV色心光譜290
7.2.2NV色心能級結構291
7.2.3NV色心自旋特性及調控方法291
7.3硅相關的色心295
7.3.1離子注入獲得金剛石SiV色心296
7.3.2納米金剛石SiV色心297
7.4其他金剛石色心299
7.4.1鎳相關的色心299
7.4.2鉻相關的色心300
7.4.3锗相關的色心300
7.5金剛石熒光特性及應用304
7.5.1金剛石熒光光譜特性304
7.5.2熒光納米金剛石合成306
7.5.3細胞熒光成像309
7.5.4癌癥診斷與治療311
7.5.5亞衍射成像312
7.5.6量子信息處理313
7.6挑戰與展望315
參考文獻316
關鍵詞索引321

本書為“低維材料與器件叢書”之一。全書主要介紹從零維到二維的含有sp3雜化結構的碳質材料，包括本征非晶金剛石薄膜、摻雜非晶金剛石薄膜、納米晶金剛石材料的制備方法、性能表征及其在光電器件方面的應用等內容。不僅簡要介紹了低維度金剛石發展概況，而且詳細介紹了在低維度金剛石中具有代表性的納米金剛石及非晶金剛石的制備及表征方法，很後還分別闡釋了納米金剛石和非晶金剛石在聲波增頻、光伏發電、電化分析等光電器件領域的創新性成果。內容涵蓋了典型低維度金剛石的合成手段、性能檢測、器件應用、技術難點、很新成果及發展趨勢。

朱嘉琦,代兵,韓傑纔 著 成會明 編