材料化学---第五章_材料激发化学.ppt

等离子体脱除HCHO的最主要机制应包含： HCHO + N2( v 15) ? HCO + H + N2( v-15) HCHO + N2( A) ? HCO + H + N2 HCO + N2( v 3) ? CO + H + N2( v-3) HCO + N2(A) ? CO + H + N2 光的波长与能量 光化学基本定律 量子产率(quantum yield) 量子产率(quantum yield) 量子效率(quantum efficiency) 分子的重度(multiplicity of molecule) 单重态(singlet state) 三重态(triplet state) 单重态与三重态的能级比较 激发到S1和T1态的概率 激发态电子能量的衰减方式p129 从不平衡态到平衡态的4种途径 荧光与磷光的异同点 光化学反应动力学 光化学反应的特点 光敏剂(sensitizer) 化学发光（chemiluminescence） 天然及人工金刚石有关发展历史 (一) * 天然金刚石: 三千余年前在印度发现 * 高温高压(HPHT)合成金刚石: 5 – 10万大气压, ~ 2,000 °C 1953年在瑞典及美国工业化成功 (Nobel奖) 金刚石产量(饰物、磨料等） ~70 ~50 1990 6.8 2.2 1968 HPHT（吨） 天然（吨） 年代 价格 (US$/Carat) ( 1 Carat = 0.2 g ) 黄金: 2-3 ; 金刚石平均: ~ 50 ( 2 – 10 k ) 金刚石无与伦比的奇异特性 *最大原子数密度 *已知最硬物质 (1.76?1023/cm3) (~100GPa) *室温下具最高热导 *极小的热膨胀 率,为Cu之5倍 系数 *良好的红外(至100m)、 *良好的电绝缘体 可见、紫外(220m) 室温下电阻率： 及X-射线波段透过率 ~ 106 ?-cm * 可通过搀杂成为带隙 *良好的化学惰性 5.45 eV 的半导体 * 低摩擦系数（与聚 四氟乙烯接近） substrate diamond CH3 H atoms H2/He distrarge CH3N=NCH3/He (1,000 ?C) Diamond CVD with H and CH3 beams Peter Chen et al. Science, 263(1994)1596 H原子在金刚石膜生长中的关键作用 气相中促进CH3等自由基生成, 如: H + CH4 ? CH3 + H2 H + CH3? CH2 + H2 2. 促进金刚石碳骨架生成 H + S-CH3 ? S=CH2 + H2 3. 选择性刻蚀石墨碳 H + S=CH ? S-CH2 CVD金刚石膜应用(一) 机械加工工具覆盖膜 2. 芯片最佳衬底材料 * 常温下最高热导率 * 良好绝缘性 * 化学惰性 * 低热膨胀系数 (90年代初已有试商品问世) 各种绝缘材料的热导率 ( W m-1 °C-1) 29 70~230 223 700 ~ 1,700 2,000 Al2O3 AlNx BeO CVD 金刚石 天然 金刚石 CVD金刚石膜应用(二) 3. 光学窗口 * 宽波段光学透过率 * 最高硬度 * 化学惰性 * 低热膨胀系数 (导弹红外跟踪器窗口; 大型CO2激光器窗口) (北京科技大学 吕反修组) 4. 新一代金刚石基半导体 ??? * 宽带隙 (金刚石5.45 eV, Si 1.10 eV ) Si 基半导体工作温度: 70 °C * 常温下最高热导率 * 低热膨胀系数 (要解决单晶, 搀杂, 成本等问题) 冷等离子体化学过程小结（一） 优点: 1. 低温下可大量产生激发态粒子、 活性 原子、离子、自由基等活性物种，使 许多原来低温下无法进行的反应得以