人工晶体学报

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2010, 39(4): 1.

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坩埚下降法生长钨酸镉闪烁单晶的晶体缺陷

陈红兵;沈琦;方奇术;肖华平;王苏静;梁哲;蒋成勇

2010, 39(4): 829-833.

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采用坩埚下降法生长出大尺寸CdWO4单晶,通过光学显微镜、电子探针观察分析了所获CdWO4单晶的典型晶体缺陷,包括晶体开裂、丝状包裹物和晶体黑化.结果表明,CdWO4单晶存在显著的解理特性,常出现因热应力导致的沿(010)解理面的晶体开裂;当采用富镉多晶料进行单晶生长时,所获单晶棒的下部常出现沿轴向分布的丝状包裹物,电子探针分析证实这种丝状包裹物是熔体内过量CdO沉积所致;在氮气氛中进行高温退火处理,CdWO4单晶还会出现黑化现象.

ZnGeP2单晶生长与安瓿设计研究

梁栋程;赵北君;朱世富;陈宝军;何知宇;范强;徐婷

2010, 39(4): 834-837.

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根据晶体自发成核几何淘汰规律,结合ZnGeP2晶体的结晶习性,研究设计出生长完整ZnGeP2单晶体的双层镀碳石英安瓿,其关键技术参数为:安瓿长径比6～7,籽晶袋长度≥25 mm,安瓿主体与籽晶袋之间的放肩角在25°左右.在上述生长安瓿中,采用改进的垂直布里奇曼法,分段控制下降速率,成功生长出尺寸为22 mm×40 mm的ZnGeP2单晶.对晶体进行X射线分析,获得(204)面单晶衍射谱和回摆谱,衍射峰峰形尖锐无劈裂,回摆谱对称性好,半峰宽为0.063 °;晶片在2～12 μm波段范围内的红外透过率达50;以上.实验结果表明,研究设计的生长安瓿适合于磷锗锌单晶生长,能够获得较高质量的单晶体.

Zn3BPO7晶体的THz和红外吸收光谱

王雅丽;史祎诗;侯碧辉;杨玉花

2010, 39(4): 838-841.

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本文研究了Zn3BPO7(ZBP)晶体的THz时域光谱以及从中红外到远红外的吸收光谱,以及6.6 cm-1 (0.2 THz)～4000 cm-1宽频段的红外光谱光学性质.THz吸收光谱表明晶体在0.5～1.2 THz有较好的透射性质,在1.7 THz和2.5 THz分别存在一个泛频共振峰和基频共振峰,并且折射率稳定.在远红外区(100～2700 cm-1)晶体的透射率极小,几乎接近于零.在中红外波段(2700～4000 cm-1)晶体具有较好的透射性质.50～4000 cm-1波段的吸收规律表明ZBP晶体具有做成特定波段滤波器的潜力.

一种生长Ga3PO7晶体的新助熔剂体系

郭永解;李静;王继扬;尹鑫;韩树娟;王永政

2010, 39(4): 842-845.

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在MoO3-K2CO3体系中,借助于自发成核法,与MoO3-Li2CO3体系进行对照,找到一个新的适合Ga3PO7晶体生长的助熔剂体系;在新助熔剂体系下,采用顶部籽晶法生长出厘米级Ga3PO7晶体,晶体尺寸为30 mm×21 mm×9 mm;对其基本性质进行表征,在测试范围内所生长的Ga3PO7晶体透过率均在80;以上,具有高的透过率和宽的透过范围.

双掺Er3+/Yb3+:Sr3La2(BO3)4晶体的生长与光谱特性

周海芳;王国富

2010, 39(4): 846-851.

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采用提拉法生长了尺寸为20 mm×30 mm的Er3+/Yb3+: Sr3La2(BO3)4晶体,研究了Er3+/Yb3+: Sr3La2(BO3)4晶体的吸收光谱和荧光光谱.根据Judd-Ofelt理论分析并计算了辐射跃迁几率、辐射寿命、荧光分支比等光谱参数,获得的唯象参数为:Ω2=15.59×10-20 cm2, Ω4=2.25×10-20 cm2, Ω6=1.49×10-20 cm2.在Er3+/Yb3+: Sr3La2(BO3)4晶体中Er3+在1533 nm处发射跃迁截面为7.88×10-21 cm2, Er3+ 的4I13/2→4I15/2能级跃迁的荧光寿命和辐射寿命分别为0.728 ms和4.24 ms,结果表明Yb3+对Er3+有敏化作用,提高了对泵浦光的吸收能力,Er3+/Yb3+: Sr3La2(BO3)4晶体可望作为1.55 μm波段的一种有潜力的激光材料.

ECR-PECVD制备n型微晶硅薄膜的研究

张学宇;吴爱民;冯煜东;胡娟;岳红云;闻立时

2010, 39(4): 852-856.

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用电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积(ECR-PECVD)的方法制备了磷掺杂微晶硅薄膜材料.通过Hall,Raman光谱和XRD的测试分析,研究了衬底温度和磷烷流量对掺杂薄膜组织结构和电学性能的影响.根据AFM照片分析了薄膜的表面形貌,进而推测了薄膜的内部组成.实验发现:衬底温度在250 ℃时,磷烷的加入会大大降低薄膜的晶化率.衬底温度提高到350 ℃后这种影响明显下降.薄膜的载流子浓度和电导率受薄膜晶化率影响明显,衬底温度的升高对薄膜电学性能提高有较大帮助.

单晶硅制绒中影响金字塔结构因素的分析

李海玲;赵雷;刁宏伟;周春兰;王文静

2010, 39(4): 857-861.

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本文通过不同碱性溶液及添加不同活性剂制备出的具有不同金字塔结构的绒面,并探讨了影响金字塔成核的因素.采用扫描电镜和紫外-可见分光光度计对绒面的金字塔结构和反射特性进行了分析,结果表明腐蚀速率与金字塔尺寸成正比,金字塔结构影响绒面减反特性.最后对造成金字塔结构差异的原因和金字塔成核过程进行了分析.

电场辅助铝诱导晶化非晶硅薄膜

夏冬林;王慧芳;石正忠;张兴良;李蔚

2010, 39(4): 862-866.

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以氢气稀释的硅烷和氢气为反应气体,利用PECVD法先在玻璃衬底上生长非晶硅薄膜,然后利用磁控溅射法在非晶硅薄膜上镀制铝膜,最后将镀有铝膜的非晶硅薄膜样品置于快速热处理炉中,在外加电场辅助条件下,在氮气气氛下对薄膜样品进行退火制备多晶硅薄膜.本论文研究了不同外加电场强度和退火时间对非晶硅薄膜晶化的影响.利用XRD、SEM和Raman等测试方法对薄膜样品的晶相结构、表面形貌和晶化程度进行了表征.实验结果表明,在外加横向电场辅助铝诱导晶化的条件下,非晶硅薄膜在500 ℃低温下成功地转化成多晶硅薄膜,并且随着横向电场强度的增大以及退火时间的延长,薄膜的晶化程度增强,晶粒尺寸增大.

新型MPCVD金刚石膜等离子发生器及等离子特性数值模拟

李晓静;于盛旺;张思凯;唐伟忠;吕反修

2010, 39(4): 867-871.

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本文提出了用于化学气相沉积金刚石膜的新型微波等离子体发生器.使用环形介质窗口,置于沉积台的下方而远离等离子体,允许产生体积较大并且温度较高的等离子体.采用时域有限差分法结合Matlab语言,模拟了发生器内的电场分布和等离子体电子密度,研究微波输入功率﹑气体压力等控制工艺参数对等离子体特性的影响.模拟结果表明,在一定微波输入功率和气体压力条件下,在沉积台上方形成均匀分布的等离子体,电场强度﹑电子密度和吸收功率密度随微波工艺参数的改变而呈现有规律的变化.本研究将为微波等离子体化学气相沉积技术的改进提供参考,为进一步建立使用此种新型等离子发生器的MPCVD设备奠定了基础.

结构缺陷对HgI2晶体光吸收的影响

许岗;李高宏;介万奇

2010, 39(4): 872-877.

摘要 ( 6 )

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为研究HgI2晶体结构缺陷与光吸收的关系,测试了晶体的UV和中红外透过光谱.结果表明,波长约为580 nm时,存在着本征吸收限;波长大于580 nm时,随波长增加,晶体对光的吸收减小,透过率达到45;以上;在1000～2500 nm范围内,UV光谱存在四个明显的光吸收带,对应的入射光能量分别为0.79±0.01 eV,0.72 eV,0.57±0.01 eV 和0.53 eV.中红外透过曲线随波长增加而增大,透过率为39;～68;.通过M/HgI2的I～t曲线,采用简单能级模型进一步确认了生长的HgI2晶体存在0.79±0.01 eV和0.72 eV两个陷阱能级.分析认为,HgI2晶体层间的相对移动形成的结构缺陷造成1572.5 nm(0.79±0.01 eV)和1729.2 nm(0.72 eV)处的吸收,晶体缺碘造成2117.5 nm(0.57±0.01 eV)处的吸收和汞空位造成2305.8 nm(0.53 eV)的吸收.在中红外波段,晶体结构缺陷造成了显著的晶格吸收.严格控制原料的化学计量比有利于减少HgI2晶体的结构缺陷,提高晶体的光学性能.

InAs单晶衬底的表面形貌和化学成分分析

胡炜杰;赵有文;段满龙;王应利;王俊

2010, 39(4): 878-882.

摘要 ( 7 )

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利用原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)和俄歇电子能谱(AES)分别研究了InAs单晶抛光片的表面形貌和化学构成.结果表明:机械化学抛光工艺条件和清洗腐蚀过程对InAs单晶抛光片表面的化学组分构成和表面粗糙度有很大的影响.通常情况下,InAs单晶抛光片的表面氧化层中含有In2O3、As2O5、As2O3及元素As,而随着As的挥发,使抛光片表面化学计量比明显富铟.通过适当的化学处理控制其表面的化学组分,减小了表面粗糙度,从而获得材料外延生长所要求的开盒即用InAs单晶衬底.

Fe/Si多层膜亚层厚度比对β-FeSi2薄膜结构和表面形貌的影响

鲁林峰;沈鸿烈;张娟;江丰;李斌斌;沈洲;刘恋慈

2010, 39(4): 883-887.

摘要 ( 8 )

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采用射频磁控溅射方法,在Si(111)和石英衬底上制备了Fe/Si亚层厚度比不同的多层膜.多层膜的总厚度为252 nm,Fe/Si亚层厚度比分别为1 nm/3.2 nm、2 nm/6.4 nm和20 nm/64 nm.在850 ℃, Ar气气氛中退火2 h后,Si衬底上的多层膜完全生成了β-FeSi2相.但石英衬底上同样Fe/Si亚层厚度比的多层膜除了生成β-FeSi2相,还生成了少量的ε-FeSi相.通过增加Si亚层的厚度至Fe/Si亚层厚度比为2 nm/7.0 nm,在石英衬底上也获得了单相的β-FeSi2薄膜, 其光学带隙为0.87 eV,表面均方根粗糙度为2.34 nm.

FeMn粉末触媒制备及金刚石合成条件的研究

赵文东;徐骏;张少明;赵新明;朱学新

2010, 39(4): 888-894.

摘要 ( 17 )

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利用气雾化法制备了FeMnX1、FeMnX2NiY2、FeMnX2CoY2(X1=X2+Y2,X2＞Y2,0＜Y2≤10)粉末触媒.利用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对粉末进行了表征.分析表明:制备的粉末大多为球形颗粒,D50约为23.6 μm,晶格常数约为0.36108 nm;按触媒与石墨粉的比例为4: 6制备合成柱并进行了合成实验,结果表明用FeMn基粉末触媒合成金刚石的温度、压力均要高于使用FeNi30触媒,在5.4～5.6 GPa压力、温度高于1450 ℃时才可以合成出金刚石,添加Y2;的Ni或Co元素后合成温度和压力稍微降低,且金刚石形核量有所增加.此外,利用晶体的价电子结构和界面电子密度连续理论分析了不同的M3C型碳化物对合成条件的影响,解释了FeMn基触媒合成金刚石条件高于FeNi触媒的原因.

裂纹对Si衬底GaN基LED薄膜应力状态的影响

肖宗湖;张萌;熊传兵;江风益;王光绪;熊贻婧;汪延明

2010, 39(4): 895-899.

摘要 ( 8 )

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本文通过XRD和PL等分析方法研究了在Si衬底生长的GaN基LED外延薄膜n型GaN层和InGaN阱层的应力状态,以及裂纹对其应力状态的影响.XRD结果表明:在Si衬底生长的GaN基LED外延薄膜n型GaN层受到张应力,在受到一定的外加应力后会以裂纹及裂纹增生的方式释放.随着裂纹数量的增加,n型GaN层受到的张应力逐渐减小,但仍处于张应力状态;n型GaN层张应力的减小使得InGaN阱层受到的压应力增大.PL分析进一步表明:InGaN阱层受到的压应力增大使得量子限制Stark效应更加明显,禁带宽度减小,发光波长表现为红移.

直流电弧等离子体区域电弧分布特征对自支撑金刚石膜性质的影响

李成明;王李梅;陈良贤;刘金龙;黑立富;吕反修

2010, 39(4): 900-905.

摘要 ( 11 )

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直流电弧等离子体喷射法制备自支撑金刚石膜时,电弧区域可分为弧心、弧干和弧边三个区域.本文运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、激光Raman光谱、正电子湮没寿命谱(PAL)和力学性能实验机研究了同一块自支撑金刚石膜不同区域的生长面形貌、晶体取向、内应力、空位缺陷和断裂强度.结果表明:随着与直流电弧等离子体弧心距离增加金刚石膜生长更稳定,(220)取向晶粒减少,平均空位缺陷减少,内应力和断裂强度呈现先增大后减小的趋势.

新型稀土发光材料Sr3-xMgSi3O10:Tb3+x的合成及性质

翟永清;王欣;冯仕华;张张;刘亚红

2010, 39(4): 906-911.

摘要 ( 3 )

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采用凝胶-燃烧法,在活性炭弱还原气氛下合成了新型荧光粉Sr3-xMgSi3O10: Tb3+x,通过热分析仪、红外光谱、X射线粉末衍射、X射线能量色散谱仪及荧光分光光度计等对产物的形成过程、结构、组成及发光性质进行了分析和表征.结果表明:干凝胶起火燃烧得前驱物,经900 ℃还原热处理即可得目标产物,其晶体结构与Sr2MgSi2O7相似,同属四方晶系.Sr3-xMgSi3O10: Tb3+x的激发光谱为一位于200～300 nm的宽带,主激发峰在249 nm左右;发射光谱由491 nm, 544 nm, 586 nm, 624 nm等一系列窄带发射峰组成,归属于Tb3+的5D4到7FJ (J=6,5,4,3)的跃迁.主发射峰位于544 nm,对应于Tb3+的5D4→7F5的能级跃迁,导致一种黄绿光发射.研究发现:还原温度及Tb3+掺杂浓度对发光强度有着重要的影响,并对浓度猝灭机制进行了探讨.

氧化锡纳米晶的合成与生长

徐加荣;朱克荣;戚梦瑶;庄永龙

2010, 39(4): 912-916.

摘要 ( 11 )

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采用水热法制备了氧化锡纳米晶,通过X射线衍射仪(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)对氧化锡纳米晶样品的晶体结构、晶粒形貌进行了表征,并研究了氧化锡纳米晶生长和位错的产生机制.结果表明:在退火温度低于500 ℃时,晶粒生长依靠着周围的非晶成分而长大,纳米晶内部无晶格缺陷;退火温度高于500 ℃时,晶粒通过相互粘结的方式而长大.晶粒之间的不完全取向粘结导致了缺陷与位错的产生.

溶胶-凝胶法制备钛酸铝薄膜及其抗熔盐腐蚀性能

江伟辉;冯果;刘健敏;谭训彦;于云

2010, 39(4): 917-921.

摘要 ( 8 )

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以钛酸四丁酯和硝酸铝为原料,乙醇为溶剂,通过溶胶-凝胶法在碳化硅基片上制备钛酸铝薄膜.借助DSC-TG、XRD、FE-SEM和SEM研究了钛酸铝干凝胶在热处理过程中的热重效应与相变化、薄膜的晶相组成、显微结构及其抗硝酸钠熔体腐蚀性能.结果表明:制备的钛酸铝薄膜表面均匀、致密,晶粒尺寸在100 nm左右,具有良好的抗硝酸钠熔体腐蚀性能.

煅烧和除碳温度对氮化硼晶须的影响

赵林;张玉军;龚红宇;赵东亮

2010, 39(4): 922-925.

摘要 ( 5 )

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以三聚氰胺和硼酸为原料通过水浴加热合成晶须前驱体,然后经高温烧结成功制备出BN晶须.扫描电镜显示制备的BN晶须为针状结构,其直径和长径比分别为2～3 μm和40～100.通过X射线衍射分析,制备的BN晶须为六方晶相,晶格参数为a=0.2524 nm和c=0.6592 nm.红外光谱图谱表明在1383 cm-1和 812 cm-1处存在两个明显的B-N特征吸收带.晶须的烧成制度以及除碳温度对晶须形貌和性能的影响研究结果表明,当烧成温度为1700 ℃、除碳温度为600 ℃时可制备出形貌良好和结晶度高的氮化硼晶须.

共沉淀法制备Co掺杂纳米ZnO及其表征

王莎;李平;秦玫;魏雨

2010, 39(4): 926-930.

摘要 ( 24 )

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以ZnCl2、CoCl2和NaOH为原料,采用共沉淀法制备了纯ZnO和Co掺杂ZnO(ZnO: Co)纳米粉体.利用XRD、EDS和FESEM对样品的结构和形貌进行了表征,利用光致发光光谱(PL)研究了样品的发光性质.结果表明,控制退火温度600 ℃煅烧2 h能得到纯度较高的ZnO: Co纳米粉体,此粉体属于六方纤锌矿结构;部分Co2 +取代了Zn2 +进入ZnO的晶格,掺入量为2.2 at;;Co掺杂对产品的形貌影响不大,掺杂前后均为准球形颗粒,掺杂后颗粒粒径略有减小;Co掺杂使ZnO的禁带宽度变窄,紫外发光峰位产生显著红移.

高温度稳定性系列铌酸锂电光调Q开关的研制

张玲;韩文卿;孙军;王俊;崔磊;孔勇发;刘士国;黄自恒;陈绍林;许京军

2010, 39(4): 931-935.

摘要 ( 12 )

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通过对影响铌酸锂电光调Q开关工作温度稳定性的原因分析,认为晶体自身的应力是导致铌酸锂电光调Q开关温度稳定性差的主要原因.而减小晶体自身应力的关键主要取决于晶体光学质量的均匀性,同时,组分的波动也会使晶体产生应力.为此利用前期大尺寸铌酸锂晶体质量大幅提高的结果,配合适当的热处理工艺,研制出了系列铌酸锂调Q开关,通过在1064 nm、1318 nm、2128 nm等激光器中应用,这些调Q开关均能稳定工作,完全能够满足激光雷达等脉冲激光器的使用.

五羰基铁催化热解合成碳纳米管

孙保民;丁兆勇;许秉浩

2010, 39(4): 936-940.

摘要 ( 7 )

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以氧炔焰为热源,CO为碳源,五羰基铁为催化剂前驱体合成碳纳米管,通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)对实验样品进行表征.为了详细研究合成时间对实验结果的影响,实验从1 s到1200 s共采取12个不同反应时间分析,发现碳纳米管在70 s开始合成,从300 s到600 s是比较经济合理的合成时间.同时从合成时间着手,分析得到了碳纳米管的合成过程,即在前60 s内仅是基板升温和催化剂与碳原子簇涂覆在基板上,然后才有碳纳米管的生成.并以此为依据,推测本方法碳纳米管的合成符合溶解-扩散-析出理论.

用FeNiMn55#粉末触媒合成工业金刚石

郑友进;马艳平;左桂鸿;贾晓鹏;秦杰明;马红安

2010, 39(4): 941-944.

摘要 ( 9 )

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利用FeNiMn55#粉末触媒在国产六面顶压机上进行工业金刚石单晶的合成,研究高温高压条件下(5.7 Gpa,1400～1600 ℃),C-FeNiMn55#粉末触媒体系中金刚石单晶的生长特性.结果表明,C-FeNiMn55#系能够合成出六-八面体及八面体金刚石,但六面体金刚石生长区间较窄,不易生长.通过光学显微镜观测表明,合成出的金刚石单晶呈黄色,晶形完整,晶体内部有气泡产生.M(o)ssbauer测试结果表明金刚石中包裹体的主要成分为Fe3C和FeNiMn55#合金.

沉积温度和生长停顿对离子束溅射生长Ge/Si多层膜的影响

杨杰;王茺;欧阳焜;陶东平;杨宇

2010, 39(4): 945-950.

摘要 ( 6 )

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采用离子束溅射技术生长了一系列Ge/Si多层膜,研究了沉积温度和生长停顿对Ge/Si多层膜结晶性和界面结构的影响.通过对Raman峰峰位、峰强度比值和X射线小角衍射等方面的研究,发现综合控制沉积温度和生长停顿能够得到结晶性和界面都相对理想的多层膜.这为改善Ge/Si多层膜的离子束溅射生长提供了一种有效的方法.

钛酸铅钡铁电薄膜的光学性能研究

肖顺华;张琳;宝音

2010, 39(4): 951-955.

摘要 ( 4 )

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采用溶胶-凝胶工艺在石英衬底上制备了Pb1-xBaxTiO3(BPT,x=0～1)铁电薄膜.利用X-射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱(Raman)对薄膜的相变特性、晶粒尺寸、结构和表面形貌进行了表征.结果表明,在750 ℃的退火温度下,所有的样品都已经完全晶化为多晶钙钛矿结构,薄膜表面均匀致密.在x=0.4时,薄膜由铁电四方相结构转化为顺电立方相结构.采用紫外-可见分光光度计在200～1000 nm波长范围内测试薄膜样品的光学透过率,并通过透射光谱计算了薄膜的光学带隙以及折射率和消光系数的色散关系.

八足状PbS树枝晶的水热合成及演变

胡寒梅;邓崇海;朱绍峰;孙梅

2010, 39(4): 956-960.

摘要 ( 9 )

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以Pb(NO3)2和KSCN为原料,水为溶剂,采用水热法制备出了三维的八足状PbS树枝晶.XRD测试表明粉体为面心立方结构,结晶性好;SEM照片显示粉体为八足状的三维超结构,每足的平均长度5 μm,由边长600～800 nm的片状纳米块自组装而成.结合PbS晶体的结构模型和样品SEM照片的跟踪观察,分析了八足状PbS树枝晶的生长演变过程,为超结构微晶的生长机理研究提供有益参考.

温度对SiO2表面上磁控溅射制备Ge纳米点的生长模式和尺寸的影响

夏中高;王茺;鲁植全;李亮;杨宇

2010, 39(4): 961-965.

摘要 ( 11 )

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采用磁控溅射技术在SiO2/Si(100)表面上制备了一系列不同生长温度的Ge纳米点样品.原子力显微镜(AFM)的实验结果表明:不同衬底温度下Ge纳米点在SiO2薄膜上的生长模式和尺寸分布有所不同.当衬底生长温度达到500 ℃时,SiO2开始与Ge原子发生化学反应,并形成"Ge纳米点的Si窗口".在此温度条件下,外延生长实验可获得尺寸均匀且密度高达3.2×1010 cm-2的Ge纳米点.

六面顶压机合成金刚石加热规律研究

郭欣;刘衍聪;伊鹏

2010, 39(4): 966-971.

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利用有限元方法建立了六面顶压机合成金刚石环境热电耦合模型,对直热式腔体温度变化规律进行了分析.研究表明:合成腔温度的建立快慢及终态温度主要由加热初期的加热功率和叶腊石热导率决定,不同的匹配组合温度时间轨迹不同;温度相对稳定后,若加热功率不变,保温效果变差不会引起腔体温度降低,而使腔体温度更稳定;腔体内温度对加热功率变化响应灵敏,具有较好的可控性.

溅射功率对直流磁控溅射法沉积TGZO薄膜性能的影响

史晓菲;郭美霞;刘汉法;王新峰

2010, 39(4): 972-976.

摘要 ( 5 )

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利用直流磁控溅射法在室温水冷玻璃衬底上制备出了高质量的钛镓共掺杂氧化锌(TGZO)透明导电薄膜.研究了溅射功率对TGZO薄膜结构、形貌和光电性能的影响.研究结果表明:溅射功率对TGZO薄膜的结构和电阻率有重要影响.X射线衍射分析表明,TGZO 薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向.在溅射功率为120 W时,实验获得的TGZO薄膜的方块电阻为2.71 Ω/□,此时电阻率具有最小值2.18×10-4 Ω·cm.实验制备的TGZO 薄膜在可见光区范围内平均透过率达到了90;以上.

不同尺寸铁酸镍纳米晶体的水热合成

吕丽;边小兵;周剑平;朱刚强;刘鹏;陈险峙;刘倩

2010, 39(4): 977-981.

摘要 ( 9 )

PDF (375KB) ( 28 )

相关文章 | 计量指标

通过改变碱浓度和表面活性剂种类,采用水热法在0～7 mol/L NaOH的宽碱浓度下制备出纯相铁酸镍(NiFe2O4)纳米晶体.利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、红外光谱和振动样品磁强计(VSM)对制备的粉体进行结构和磁性表征.结果表明:制备的NiFe2O4晶体随着碱浓度增大,晶粒尺寸先增大后减小,形状由圆形逐渐变成方形,饱和磁化强度也出现相应的变化,所得磁性粉末具有较高的饱和磁化强度和较低的矫顽力.

Al2TiO5/Al2O3陶瓷复合材料的晶粒异向生长

崔旭;陈晓虎

2010, 39(4): 982-987.

摘要 ( 8 )

PDF (382KB) ( 23 )

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通过机械激活法制备了Al2TiO5/Al2O3(nAl2TiO5: nAl2O3=1: 4)的陶瓷复合材料.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及能谱(EDS)分析了不同的温度制度下Al2TiO5/Al2O3陶瓷复合材料的晶粒生长特性.X射线衍射谱图(XRD)显示烧结样品的主晶相为α-Al2O3和Al2TiO5.SEM和EDS分析显示,较低温度下烧结(1350 ℃)时Al2TiO5晶粒为等轴状.当温度升高到1450 ℃时,Al2TiO5开始异向长大,形成棒状晶粒.随着温度的升高(1500 ℃),棒状Al2TiO5的长径比继续增加.而Al2O3则始终为片状和等轴晶粒,且异向生长的Al2TiO5晶粒填充于Al2O3三角晶界处.研究表明,烧结温度的升高会促进晶体异向生长并增加其体积分数.Al2TiO5会阻碍Al2O3基体颗粒进一步生长,所以当Al2TiO5颗粒平均尺寸随着烧结温度增加而增大,Al2O3基体晶粒生长几乎停滞.

电沉积制备的ZnO薄膜在染料敏化太阳能电池中光电性能的研究

张林森;李素珍;王力臻;董会超

2010, 39(4): 988-992.

摘要 ( 6 )

PDF (273KB) ( 25 )

相关文章 | 计量指标

采用阴极电沉积法在导电玻璃基体上制备了ZnO薄膜,研究了工艺条件对ZnO薄膜在染料敏化太阳能电池(DSSC)中的光电性能的影响.通过热分析(TG-DTA),X射线衍射(XRD)和电子扫描电镜(SEM)对ZnO薄膜的结构和形貌进行了表征.实验结果表明,电沉积制备的ZnO薄膜为纤锌矿结构,薄膜颗粒均匀,在DSSC中表现出较好的光伏性能.

DyxEr3-xAl5O12稀土铝酸盐材料的固相合成

彭鹏;张雷;喻翔;房明浩;刘正威;陈树森;尹少波

2010, 39(4): 993-996.

摘要 ( 5 )

PDF (309KB) ( 26 )

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以Dy2O3、Er2O3、Al2O3氧化物为原料,利用固相合成法在1500～1700 ℃下合成了DyxEr3-xAl5O12(x=0、1、2、3)稀土铝酸盐材料.分析了其物相组成并初步探讨了其合成机理.结果表明:在1650～1700 ℃高温下,合成的产物完全转化为石榴石相,大量的稀土元素的引入不会对石榴石结构稳定性产生影响;随材料中Dy3+的浓度增加,随着x值增大,即材料中Dy3+的浓度增加,DyxEr3-xAl5O12石榴石结构的晶格常数增大.

长脉冲激光切割蓝宝石的断口分析

李长青;武万良;左洪波;张明福

2010, 39(4): 997-1001.

摘要 ( 6 )

PDF (423KB) ( 25 )

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采用长脉冲激光对蓝宝石晶体在不同的保护气体作用下切割获得的断口进行了研究.Nd: YAG脉冲激光分别在N2、Ar、O2保护气氛下对蓝宝石晶体的(0001)面上以相同的工艺参数进行切割.蓝宝石切割断口的物相和形貌分别采用XRD和SEM进行表征.结果表明:在保护气体作用下,Ar保护气氛下的切割深度最大,断口平整,有金属光泽,检测断口处以多晶α-Al2O3相为主相,并有少量的Al相;N2保护下断口无金属光泽,有粉化现象,存在多晶α-Al2O3相为主相,并有少量的AlN相;O2保护气下切割深度最浅,而且断口表面粉化严重,检测出以多晶α-Al2O3相为主相,三种切痕条纹均与激光的切削方向相反.

In2O3纳米粉体的制备及其气敏性能研究

王晓兵;李培;娄向东;冉伟丽;王学锋

2010, 39(4): 1002-1007.

摘要 ( 4 )

PDF (395KB) ( 24 )

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以In(NO3)3·4.5H2O为原料,采用室温固相合成法、化学共沉淀法、均匀沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、水热法等六种不同方法制备In2O3纳米粉体.通过XRD、SEM、TEM等手段对粉体的物相、形貌、粒度等进行表征.结果表明,室温固相合成法、化学共沉淀法和水热法制备的粉体形貌为棒状,微乳液法、溶胶-凝胶法和均匀沉淀法制备的粉体形貌为粒径非常小的颗粒状.均匀沉淀法制备的In2O3气敏元件对Cl2具有最高的灵敏度,110 ℃工作温度下对100 ppm Cl2的灵敏度高达1175,且具有选择性好,响应-恢复时间短等特性.

高发射率红外辐射涂料的制备与性能研究

税安泽;蔡洪兵;张全胜;陈培鑫;徐莹鑫;许林峰

2010, 39(4): 1008-1013.

摘要 ( 11 )

PDF (360KB) ( 20 )

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以价格低廉的过渡金属氧化物Fe2O3和MnO2为主要原料,辅以少量的CuO和Co2O3,在还原气氛下制备了红外辐射基料.在此基础上,添加一定量的堇青石和硅溶胶、三氧化二铝、三氧化二铬等粘结剂制备红外辐射涂料,以提高其抗热震性.通过正交试验优化了原料配方,所制备的红外辐射涂料在红外波段,尤其在2.5～5 μm的近红外波段范围内具有很高的发射率,且抗热震性能优良.研究结果表明:在影响红外辐射涂料抗热震性的因素中,粘结剂的加入量是主要因素,堇青石的加入量是次要因素,粘结剂配方的影响不明显.此外,用XRD、SEM和光谱发射率测试等对试样的物相、微观结构及辐射性能进行了表征.

La、Nb掺杂对Bi4Ti3O12薄膜介电性能和C-V特性的影响

冯湘;王华

2010, 39(4): 1014-1018.

摘要 ( 9 )

PDF (297KB) ( 24 )

相关文章 | 计量指标

采用溶胶-凝胶工艺制备了Bi4-xLaxTi3O12和Bi4Ti3-yNbyO12铁电薄膜,研究了La、Nb掺杂对薄膜介电性能和C-V特性的影响.研究表明,在x<0.75、y<0.06范围内,随La、Nb掺杂量的增加, Bi4-xLaxTi3O12和Bi4Ti3-yNbyO12薄膜的介电常数和C-V特性曲线回滞窗口增大,介电损耗和漏电流密度减小.x>0.5时,Bi4-xLaxTi3O12薄膜可获得大于1.8 V的C-V回滞窗口,且经1010极化开关后其回滞窗口的减小未超过6;;而Nb掺杂对增大Bi4Ti3-yNbyO12薄膜C-V回滞窗口的作用更加明显,但经1010极化开关后,其回滞窗口的减小较为明显,并出现一定平移.

电子束蒸发制备PbI2膜及其光学性能研究

朱兴华;杨定宇;魏昭荣;孙辉;李乐中;高秀英;杨军

2010, 39(4): 1019-1024.

摘要 ( 5 )

PDF (344KB) ( 35 )

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采用电子束蒸发法制备PbI2膜,研究不同工艺参数对制备样品光学性质的影响.结果表明,制备样品属于六方相多晶结构,随衬底温度的升高,样品中的I元素含量降低并趋于理想化学配比.随着衬底温度的升高,PbI2膜的光谱透过性能逐渐改善,吸收边沿低能一侧的拖尾逐步消除,源自样品结晶质量的提高.根据紫外-可见透过谱,计算了不同条件下制备样品的厚度、折射率、吸收系数和光学带隙.结果发现,随衬底温度的升高,制备样品的折射率和光学带隙出现波动变化,但吸收系数单调增大.在相同的衬底温度下,35 cm的源-衬间距下制备的样品具有最大的光吸收系数,归因于该系列样品较高的致密度.

Nd2O3对稻壳合成多孔堇青石陶瓷的影响

郭伟;陆洪彬;冯春霞;余海涛

2010, 39(4): 1025-1029.

摘要 ( 5 )

PDF (350KB) ( 24 )

相关文章 | 计量指标

用稻壳为硅源和成孔剂,以Nd2O3为添加剂,在1350 ℃烧成了多孔堇青石陶瓷.利用XRD分析了试样在烧结过程中的物相变化,利用SEM观察了烧结试样的显微结构,并测定了烧结试样的抗弯强度、气孔率.结果表明:与未掺Nd2O3的试样相比,掺杂3 wt;Nd2O3后,烧结试样的气孔率无明显变化,但其抗弯强度增加了约4倍,且堇青石的形成温度显著降低.

超声辅助法控制合成三方相硒纳米管

魏代玲;甘自保;张旭;郑秀文;赵爱华

2010, 39(4): 1030-1034.

摘要 ( 10 )

PDF (366KB) ( 26 )

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通过将水热反应制备的非晶态硒(a-Se)球形纳米粒子分散在无水乙醇中进行超声,成功地合成了三方相硒(t-Se)纳米管.分别用扫描电子显微镜(SEM)和X射线粉末衍射仪(XRD)对样品的形貌和晶体结构进行了表征.SEM观察发现纳米管外径约为150～300 nm,管壁厚约30～60 nm,管长几微米.XRD分析证明纳米管是三方相硒.进一步研究了超声时间对样品形貌的影响,并分析了t-Se纳米管的生长机制.

大尺寸单晶炉勾形磁场的优化设计

焦尚彬;刘丁;任宁

2010, 39(4): 1035-1040.

摘要 ( 17 )

PDF (388KB) ( 35 )

相关文章 | 计量指标

本文在分析cusp磁场抑制对流原理的基础上,采用有限元法对大尺寸单晶炉cusp磁场进行了建模.利用模型分析了磁场结构尺寸对磁场强度的影响,优化了磁场结构;分析了线圈规格对磁场功率的影响,优化了磁场功率;并通过实验验证了建模方法的有效性.实验结果表明:该模拟方法可用于大尺寸单晶炉cusp磁场的实际设计.

凝胶模板燃烧法制备铝酸镁纳米晶

汪应灵;谢友海;袁建梅;周庆祥;刘国光

2010, 39(4): 1041-1044.

摘要 ( 8 )

PDF (252KB) ( 27 )

相关文章 | 计量指标

以Al(NO3)3 · 9H2O、Mg(NO3)2 · 6H2O为原料,明胶为模板分散剂,采用凝胶模板燃烧法成功制备MgAl2O4纳米晶,利用TG-DTA、FT-IR、XRD、SEM、TEM和激光粒度分析仪对样品的结构和性能进行了表征.结果表明: 该方法能明显降低MgAl2O4的合成温度,最佳制备条件为硝酸盐与明胶质量比为6.29、650 ℃热处理2 h,所得产物粒子形状基本为球形,直径约为20 nm,颗粒分散较均匀,晶化良好,属单一尖晶石相.

系列哑铃形BaCO3晶体的制备

刘伟明;谷宁;李春梅

2010, 39(4): 1045-1048.

摘要 ( 6 )

PDF (364KB) ( 18 )

相关文章 | 计量指标

以氯化钡、尿素、氢氧化钠和乙二胺四乙酸二钠(EDTA)为原料,通过络合与均相沉淀法成功合成一系列哑铃形碳酸钡晶体,并采用XRD、SEM、SAED和FT-IR对样品进行了表征.结果表明:添加EDTA对碳酸钡晶形有显著影响,随EDTA浓度变化,可得到一系列哑铃型碳酸钡晶体.反应时间和pH值对晶形也有一定影响.研究表明在EDTA浓度为0.025 mol/L,反应时间为5 min,水浴温度为95 ℃,pH=14条件下,制得的哑铃形碳酸钡粒子为亚微米级多晶,具有纯度高,分散性好,晶形完整均一的特点.

微波辅助共沉淀法制备SrCO3:Eu3+红色荧光粉

燕文清;康明;刘军;孙蓉;刘君玉

2010, 39(4): 1049-1054.

摘要 ( 4 )

PDF (430KB) ( 18 )

相关文章 | 计量指标

采用微波辅助共沉淀法制备SrCO3: Eu3+红色荧光粉,并利用XRD、SEM和PL-PLE分别对样品SrCO3: Eu3+的物相、形貌和发光性能进行表征.研究了激发波长以及Eu3+浓度对样品发光性能的影响.结果表明,掺杂Eu3+作为红色发光中心进入到文石型碳酸锶晶格中占据非中心对称的格位.不论是以284 nm为中心的Eu3+-O2-电荷迁移带跃迁激发,还是以393 nm、464 nm的f-f跃迁激发,样品的发射光谱均以614 nm为主,对应于Eu3+的电偶极跃迁5D0→7F2,属于红色发光.随着Eu3+掺杂浓度的增大,发光强度先增加后减小,其中在284 nm激发下的猝灭浓度为3 mol;;在393 nm和 464 nm激发下的猝灭浓度为12 mol;.根据Dexter理论,样品的浓度猝灭机理为电偶极-偶极跃迁.这种红色荧光粉SrCO3: Eu3+有望应用于荧光灯和白光LED领域.

SiC单晶片ELID超精密磨削氧化膜特性研究

肖强;李言;朱育权

2010, 39(4): 1055-1059.

摘要 ( 6 )

PDF (293KB) ( 22 )

相关文章 | 计量指标

SiC单晶片的材质既硬且脆,加工难度很大,通过ELID磨削技术超精密加工SiC单晶片是一种高效的加工方法,而氧化膜的特性是ELID磨削技术的关键.本文研究了ELID磨削中氧化膜的形成规律,基于电化学基本原理,建立了砂轮表面氧化膜形成过程的一般模型,并对电压、占空比等工艺参数对金属结合剂砂轮表面氧化膜形成特性的影响进行了研究.结果表明:氧化膜厚度和生长率随着电压和占空比的增加而增加,随后逐渐降低并趋于稳定.根据SiC单晶片硬脆性质,在超精密加工SiC单晶片时,开始阶段采用较高电压(120 V)和较高占空比(2/3),在稳定阶段采用较低电压(90 V)和较低占空比(1/4).

分形理论在硅酸锌系结晶釉研究中的应用

郑乃章;苗立锋;黄荣

2010, 39(4): 1060-1066.

摘要 ( 6 )

PDF (476KB) ( 24 )

相关文章 | 计量指标

本实验对采用不同工艺条件(析晶温度、析晶保温时间、釉层厚度)制备出具有晶花形貌的硅酸锌系结晶釉,应用分形理论对其晶花形貌进行了研究.结果发现该结晶釉的晶花形貌具有良好的分形特征,并且分形与制备工艺存在一定关系:随着析晶温度的增加,分形维数值与析晶温度除了在1140 ℃时稍有波动,基本上是成反比例关系,结晶形貌的变化趋势由针状或棒状转化为叶片状或圆盘状;随着析晶保温时间的增加,分形维数值逐渐增大,结晶形貌由针微晶逐渐转化成放射状晶体,尺寸也有明显增大的趋势;随着釉层厚度的增加,结晶产物的分形维数明显减小.

Cu-N共掺杂ZnO体系的稳定性,电子结构和磁性的第一性原理研究

梁培;马新国

2010, 39(4): 1067-1071.

摘要 ( 4 )

PDF (272KB) ( 24 )

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采用第一性原理框架下的全势缀加平面波方法研究了Cu-N共掺杂的ZnO体系的电子结构和磁学性能.基于总能的计算表明,Cu-N共掺杂体系在基态下具有稳定的铁磁性,这个铁磁性的起源可以利用双交换理论进行解释.同时,电子结构的计算表明,掺杂体系在基态下呈现的是半金属特性.在Zn1-xCuxO1-yNy (x=0.0625, y=0.0625)中体系的总的磁矩为2 μB.这些磁矩主要来源于Cu-3d电子和O-2p电子以及N-2p电子的相互作用.

立式MOCVD反应室中一种刻槽基座的热分析

李志明;郝跃;张进成;陈炽;薛军帅;常永明;许晟瑞;毕志伟

2010, 39(4): 1072-1077.

摘要 ( 6 )

PDF (334KB) ( 27 )

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在立式感应加热的氮化物MOCVD反应室中, 提出了一种刻槽结构的基座;利用有限元法,给出了使衬底温度分布最均匀的槽的位置和大小.与传统的基座相比,这种刻槽优化后的基座,使衬底温度分布的均匀性显著提高.另外,通过对基座温度随加热时间变化的分析,发现刻槽基座的热传导规律,即刻的槽改变了基座中感应产生热量的热传导方向,衬底中的热量是由槽上下基座部分传递而来的,且随时间的增大,基座的温度趋于恒定,衬底的温度趋于均匀,均匀的衬底温度有利于提高生长薄膜的质量.

纳米HgMoO4的水热合成与表征

贾润萍;张英强

2010, 39(4): 1078-1081.

摘要 ( 7 )

PDF (232KB) ( 37 )

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通过多种溶剂或其混合溶剂为水热反应媒介,制备出多种形貌和尺寸的纳米HgMoO4.SEM观察结果显示,当仅以水为水热合成媒介时,所合成的HgMoO4为由许多纳米棒(长～ 750 nm, 宽～150 nm)组成的不规则纺锤状结构.当无水乙醇或聚乙烯醇被引入该合成体系时,产物呈球形花状或蝴蝶结状结构.当进一步引入油酸时,体系则转变成由无数厚～100 nm的薄片形成的花状结构.XRD结果表明,上述溶剂体系所得HgMoO4均为单斜晶系的黑钨矿结构.红外光谱亦进一步证实了其结构.与体相材料相比,所得纳米HgMoO4的荧光发射峰均发生了一定程度的蓝移,体现了纳米材料的量子尺寸效应.

高阶电光和电致伸缩张量的旋转不变性

王红利;江少林

2010, 39(4): 1082-1086.

摘要 ( 4 )

PDF (235KB) ( 18 )

相关文章 | 计量指标

根据群论原理,用Matlab语言编制了用于计算具有SO(2)群对称性的任意阶电光和电致伸缩系数张量的通用软件.利用该软件得到了具有SO(2)群对称性的三次和四次电光系数张量以及二阶和三阶电致伸缩系数张量的一般形式,并经坐标变换验证,这些张量形式确实具有围绕物理坐标系中z轴的任意旋转不变性.

直径300 mm氟化钙晶体的生长

甄西合;任绍霞;史达威;彭明林;刘晓阳;葛云程

2010, 39(4): 1087-1088.

摘要 ( 15 )

PDF (110KB) ( 35 )

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通过化学处理提纯晶体原料,采用模拟软件设计合理的温场结构,在系统实验优化晶体生长工艺的基础上,采用改进的坩埚下降生长方法(布里奇曼法)成功地生长出直径300 mm的CaF2晶体.CaF2晶体的透过率在0.15～8.3 μm波长范围内超过80;,最高透过率约为95;.

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