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2014年 第43卷 第3期
刊出日期：2014-03-15

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2014, 43(3):  1. 

摘要 ( 2 )   PDF (279KB) ( 10 )  

相关文章 | 计量指标

蓝宝石单晶纳米压痕蠕变性能研究

柯瑞;张宇民;陈子羿;周玉锋;宋志成

2014, 43(3):  487-491. 

摘要 ( 11 )   PDF (1549KB) ( 40 )  

相关文章 | 计量指标

蓝宝石单晶的蠕变性能对结构失效行为有很大的影响.本文采用纳米压痕测试方法对蓝宝石单晶窗口材料的蠕变性能进行了测试与分析.分析表明,纳米压痕测试方法能够较为精确地测得蓝宝石单晶蠕变应力指数;不同的最大载荷对蓝宝石单晶的蠕变位移及蠕变应力指数没有明显的影响;蓝宝石单晶的蠕变位移及蠕变应力指数随着加载速率的减小分别减小和增大.

CdSiP2单晶生长及防爆工艺研究

吴圣灵;赵北君;朱世富;何知宇;陈宝军;杨辉;王小元;孙宁

2014, 43(3):  492-496. 

摘要 ( 7 )   PDF (673KB) ( 24 )  

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对磷硅镉(CdSiP2)单晶生长过程中发生爆炸的原因进行了分析,设计出新型的逐层减压坩埚.通过在内外层坩埚之间的空腔内加入适量CdSiP2粉末产生的蒸气压,平衡和降低了晶体生长过程中坩埚内壁承受的压力,实现逐层减压,从而减小了内层坩埚形变,降低了生长容器爆炸的几率.同时,改进了布里奇曼生长法的降温工艺,生长出尺寸达φ14 mm×32mm的CdSiP2单晶体.X射线分析表明单晶衍射面为(204)晶面,回摆峰半峰宽值为0.434,衍射谱峰强度高,具有良好的对称性;晶体在1500～7500 cm-1波数范围的红外透过率达55;,吸收系数为0.10 ～0.17 cm-1,电阻率1.3×107 Ω·cm.

富磷熔体生长InP单晶的均匀性研究

杨帆;杨瑞霞;陈爱华;孙聂枫;刘志国;李晓岚;潘静

2014, 43(3):  497-501. 

摘要 ( 5 )   PDF (1165KB) ( 52 )  

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采用原位磷注入合成法在高压单晶炉内合成富磷的磷化铟(InP)熔体,并利用液封直拉法(LEC)生长出了掺硫及掺铁单晶材料.分别用快速扫描光荧光谱技术(PL-Mapping)、扫描电镜和傅里叶红外光谱对富磷单晶样品进行了研究.结果表明,在富磷条件下拉制的InP单晶会出现孔洞,致使在孔洞周围及远离区域晶体结晶质量和晶格常数存在差异,并且孔洞的存在会造成杂质分布的不均匀性.由于孔洞附近区域具有较高浓度的缺陷,而缺陷对杂质的吸引作用致使孔洞附近区域杂质浓度较远离孔洞区域有所增加.

Ni2+掺杂氧化锌阵列膜的水热合成及性能表征

徐晓雷;贺旭涛;符小艺;何新华

2014, 43(3):  502-507. 

摘要 ( 14 )   PDF (1226KB) ( 40 )  

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采用低温水热法制备了Ni2+掺杂的ZnO阵列膜,研究了Ni2+掺杂对样品形貌、晶相结构和光谱特性的影响,并对可能的影响机理进行探讨.结果表明:Ni2浓度增加不会改变ZnO的纤锌矿结构,但在一定程度上可以起到控制其形貌及均匀度的作用.Ni2+掺杂量x≤0.007 mol/L时,有助于ZnO纳米棒沿c轴方向生长,提高结晶度,但ZnO的生长机理保持不变.Ni2+掺杂量较多时(x ＞0.007 mol/L),ZnO纳米棒的生长习性发生变化,其六方结构被破坏,水热膜由垂直于基片表面排列的纳米棒阵列转变为由结构不规则的多边形晶粒组成的密堆积排列.由于Ni2+固溶入ZnO晶格产生晶格畸变,引起薄膜内应力以及载流子浓度的变化,使得ZnO拉曼光谱的特征峰出现明显的降低和移动.光致发光谱表明,Ni2掺杂使ZnO纳米棒的紫外发光峰强度IUV与绿光发光峰强度IGR之比值IUV/IGR增大.

热屏结构对大直径单晶硅生长影响的数值分析

滕冉;常青;吴志强;汪丽都;戴小林;肖清华;姜舰;张果虎;周旗钢

2014, 43(3):  508-512. 

摘要 ( 15 )   PDF (1119KB) ( 40 )  

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采用有限元法计算了300 mm硅单晶生长过程中,热屏结构对炉体内温度分布、熔体中流场以及晶体内热应力的影响.计算所用的模型涵盖了晶体生长过程中的主要物理现象,包括结晶潜热的释放、结晶前沿的形变、熔体中热和质的传输以及氧的输运等.计算结果表明使用直壁式热屏时,晶体-熔体界面变得更加平坦同时结晶前沿处的热应力大幅度下降,减少了发生宏观位错的可能性,此外熔体中的氧含量显著降低.

Y2O3添加对Yb2Si2O7无压烧结致密化的影响

陈艳霞;王树彬;卢艳茹

2014, 43(3):  513-517. 

摘要 ( 5 )   PDF (684KB) ( 35 )  

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以Yb2O3粉末和溶胶-凝胶法制备的活性SiO2凝胶为原料,在1550℃保温4h合成了具有单斜结构的单相Yb2Si2O7粉体.采用无压烧结方法获得了Yb2Si2O7陶瓷.通过添加Y2O3烧结助剂,获得了气孔率为3.2;的致密Yb2Si2O7陶瓷.采用XRD、SEM方法对烧结体的结构、成分和形貌进行测试与表征.结果表明:烧结体均为单相的Yb2Si2O7,不含其它杂质相.Y2O3的添加大大降低了烧结体的气孔率,促进了烧结的致密化.所得致密Yb2Si2O7陶瓷的平均晶粒尺寸为1～2 μm,大部分晶粒为颗粒状晶粒.

K2SO4晶体枝状形貌及结晶学模型

张扬;赵珊茸;邱志惠;徐畅;徐海军

2014, 43(3):  518-522. 

摘要 ( 3 )   PDF (1550KB) ( 36 )  

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生长了具有枝状形貌的K2SO4晶体.基于单偏光显微镜下的形貌观察和背散射电子衍射分析,测定了枝晶的生长方向,建立了K2SO4晶体枝状形貌的结晶学模型.研究表明,K2SO4晶体的生长方向为[111]方向和[(1)-(1)1]方向,且两者夹角为114.4°;发育的晶面为(1(1)0)面,是由[111]晶向和[(1)-(1)-1]晶向组成的晶面.K2SO4枝晶具有两种生长模型,当其作为单枝生长时,一个< 111>方向的枝体连续发育做主枝,另一个<111>方向的枝体不连续发育作为侧枝;当其多枝同时生长时,<111>方向既可作为一个主枝,又可以作为其它主枝的一个侧枝.两种模型均指示出了K2SO4枝晶生长的不对称性.该研究揭示了结晶学方向在枝晶形成过程中的控制作用.

超声喷雾热分解法制备ZnO薄膜及衬底温度对其性能的影响

黎波;龚恒翔;孟祥杰;任维义;陈太红

2014, 43(3):  523-527. 

摘要 ( 7 )   PDF (1130KB) ( 37 )  

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以醋酸锌水溶液为前驱体溶液,采用超声喷雾热分解法在玻璃衬底上制备得到了温度在350℃到450℃范围内的ZnO薄膜.用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及紫外-可见分光光度计分析了ZnO薄膜的晶体结构、微观形貌及其光学性质,重点探究了衬底温度对ZnO薄膜生长过程及微观结构的影响.分析表明:制备的ZnO薄膜为六角铅锌矿结构,衬底温度对薄膜的质量有着重要的影响;所得薄膜在400℃时结晶性能好,沿c轴择优取向生长,具有优良的均匀性和致密性;所制备的薄膜在可见光区透过率高达86;以上,在紫外光区吸收强烈.

水溶性ZnS∶Ni量子点的合成及荧光性质

熊玉箫;黄风华

2014, 43(3):  528-531. 

摘要 ( 7 )   PDF (1091KB) ( 38 )  

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以L-半胱氨酸为修饰剂,采用化学共沉淀法在水溶液中合成了ZnS∶Ni量子点.通过X-射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(IR)和荧光光谱(PL)对量子点的结构、组成、形貌及光谱性质进行表征.结果表明:ZnS∶ Ni量子点为立方闪锌矿结构,颗粒呈球形,平均尺寸约为2.9 nm,分散性良好;随着Ni2掺杂浓度的增加,ZnS∶ Ni量子点的荧光发射强度先增强后减弱,当Ni2+掺杂浓度为0.7;时,发射强度达到最大.经室内自然光照后,ZnS∶ Ni量子点的荧光量子产率可达15.4;.修饰在量子点表面的L-半胱氨酸使该量子点具有良好的水溶性、生物相容性和生物大分子可偶联性.

溶胶-凝胶法制备Li2ZnSiO4∶Sm3+红色荧光粉

何晓林;杨定明;廖其龙;代亚薇

2014, 43(3):  532-536. 

摘要 ( 4 )   PDF (1573KB) ( 38 )  

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采用溶胶-凝胶法合成Li2ZnSiO4∶Sm3+红色荧光粉,并对其发光性质进行了研究.结果表明:所得样品为正方晶系,呈柱状颗粒.用566 nm、604 nm和651 nm作为监控波长,激发峰位置和形状并未发生改变,但峰的强度有所差别.激发主峰位于408 nm(6H5/2→4 L13/2)处.在408 nm激发下,样品的发射光谱由四个荧光发射峰构成,分别位于566 nm、604 nm、651 nm和710 nm,对应于Sm3+特征跃迁4 G5/2→6HJ(J=5/2,7/2,9/2,11/2),发射主峰为604nm,是一种适用于白光LED的红色荧光粉,当Sm3+的掺杂浓度为2.5;,发光强度最大.

烧结助剂MnCO3对0.80Sm(Mg1/2Ti1/2)O3-0.20Ca0.8Sr0.2TiO3微波介质陶瓷的性能影响

姚立春;慕玮;陈柏;杨建;丘泰

2014, 43(3):  537-542. 

摘要 ( 5 )   PDF (1609KB) ( 26 )  

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采用传统固相反应法,研究了烧结助剂MnCO3对0.80Sm(Mg1/2Ti1/2) O3-0.20Ca0.8 Sr0.2 TiO3微波介质陶瓷的烧结性能和介电性能的影响.结果表明,烧结助剂MnCO3的引入未改变陶瓷的晶相组成.添加适量的MnCO3可以降低体系的烧结温度,获得较优的性能;添加过量的MnCO3或烧结温度过高会产生微裂纹,增加了陶瓷的介电损耗,降低致密性.在1500℃烧结,保温3h,添加0.50wt; MnCO3,0.80Sm(Mg1/2Ti1/2) O3-0.20Ca0.8 Sr0.2TiO3陶瓷获得最佳的介电性能:εr=29.80,Q×f=56900 GHz,(T)f=7.53 ppm℃.

生物矿化法制备平片状YBCO粉末的超导连接性及补氧退火对超导连结性影响的研究

张子立;索红莉;Wimbush Stuart;Kursumovic Ahmed;毛磊;MacManus-Driscoll Judith

2014, 43(3):  543-549. 

摘要 ( 9 )   PDF (1674KB) ( 29 )  

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本文报道了用生物矿化法制备平片状YBCO粉末的过程,并通过对Bean模型参数选择研究了YBCO粉末内部晶粒间的超导连接性.结果表明在这种平片状YBCO粉末内部存在有自发的晶粒间超导连接,这种超导连接存在于由平片状YBCO晶粒构成的具有相似生长方向的晶粒簇当中,而在77 K下,超导连接区域平均包含3～5个平片状晶粒.本文还就补氧退火中烧结温度和保温时间对平片状YBCO粉末超导连接性的影响进行了系统的研究.

反应热压烧结制备SiC/ZrB2复相陶瓷及其性能表征

魏红康;邓翔宇;汪长安;刘美景

2014, 43(3):  550-554. 

摘要 ( 3 )   PDF (1119KB) ( 32 )  

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以二硼化锆、硅和活性碳为原材料,在1850℃、20 MPa条件下,采用反应热压烧结工艺制备出了SiC/ZrB2陶瓷基复合材料.研究了添加剂(硅和活性碳)含量对ZrB2陶瓷烧结行为和力学性能的影响.借助X射线衍射和扫描电镜分析了复合材料的物相组成和微观结构.研究结果表明:添加剂可以显著提高复合材料的烧结致密度和力学性能.复合材料的XRD衍射图谱中只有ZrB2和SiC的衍射峰.当添加剂含量为12wt;时,复合材料的弯曲强度和断裂韧性分别达到584MPa和7.25MPa ·m1/2.显微结构分析表明,致密度的提高、晶粒粒径的减小以及断裂模式的转变是复合材料力学性能提高的主要原因.

柠檬酸凝胶燃烧法制备Nd∶YAGG多晶粉体

朱晓薇;孙晶;曾莉;曹国书;宋琼

2014, 43(3):  555-558. 

摘要 ( 24 )   PDF (665KB) ( 36 )  

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采用柠檬酸凝胶燃烧法制备了Nd∶YAGG多晶粉体.将Nd2O3,Ga2O3,Y2O3和Al(NO3)3分别用稀硝酸溶解后,与柠檬酸溶液均匀混合并于100℃加热4h,可以得到棕黄色凝胶,凝胶自燃可获得干凝胶.干凝胶分别在500℃、700℃和900℃下进行煅烧获得Nd∶ YAGG多晶粉体.红外光谱测试表明NO、OH等在900℃已被分解完全;扫描电镜观察发现煅烧后的Nd∶ YAGG多晶粉体是由规则的球状颗粒组成,粒径约为30 nm;XRD测试表明900℃为Nd∶ YAGG多晶粉体的最佳煅烧温度;荧光光谱分析发现Nd∶ YAGG多晶粉体具有较好的荧光性能,荧光发射的最强峰位于1064.54 nm处,属于Nd3+的4F3/2-4I11/2能级跃迁.

金刚石的晶体质量评定探究

刘剑红;陈美华;吴改;宫旎娜

2014, 43(3):  559-564. 

摘要 ( 28 )   PDF (761KB) ( 40 )  

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分别选用辽宁瓦房店原生矿产出金刚石、湖南砂矿产出金刚石、CVD合成金刚石、高温高压合成金刚石各1颗,采用红外光谱、高分辨率X射线衍射、拉曼光谱和正交偏光显微观察的分析方法,对其晶体质量进行了研究.通过比较金刚石1332.5 cm-拉曼本征峰的实际位移与理论位移,四颗金刚石均存在一定的内应力,高温高压合成金刚石的内应力小于其它三颗金刚石;金刚石拉曼本征峰的半高宽比对表明,四颗金刚石均存在较多晶格缺陷,其中湖南砂矿产出金刚石缺陷明显;采用双轴晶ω扫描方式测试了四颗金刚石{004}面的摇摆曲线,并估算其晶面族的晶面间距,结果显示高温高压合成金刚石{004}面的晶面间距大于其它三颗金刚石,可能是因孤氮所致;由金刚石摇摆曲线半高宽计算出内部平均位错密度值表明,高温高压合成金刚石最低,而瓦房店产出的金刚石内部平均位错密度最大,且含有亚晶界,这一结果与其异常双折射现象一致.

人造石英晶体电清洗过程中的直流伏安特性

尚继武;刘巨澜;刘小丰;庞珍丽

2014, 43(3):  565-568. 

摘要 ( 19 )   PDF (1504KB) ( 43 )  

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研究了电清洗试验中人造水晶的伏安特性,分析了电清洗水晶的杂质含量和腐蚀隧道密度的变化.实验表明,在加压过程中电流出现先增后减再增的变化规律,分别对应杂质离子的浓度变化.电压稳定后电流逐渐减小.元素分析表明电清洗可以使Na+产生定向迁移,但对Al3的含量没有影响.电清洗水晶的腐蚀隧道密度明显减小.

多晶硅化学气相沉积反应的三维数值模拟

夏小霞;周乃君;王志奇

2014, 43(3):  569-575. 

摘要 ( 4 )   PDF (1627KB) ( 35 )  

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建立了多晶硅化学气相沉积反应的三维模型,同时考虑质量、能量和动量传递,利用CFD软件对炉内的流动、传热和化学反应过程进行了数值模拟,并分析了硅沉积速率、SiHC13转化率、硅产率以及单位能耗随H2摩尔分数的变化规律.结果表明:计算结果与文献数据吻合较好;随着硅棒高度的增加,硅沉积速率不断增大;最佳的进气H2摩尔分数范围为0.8 ～0.85.

使用四铵基头Bola型表面活性剂合成MFI片层分子筛

段倩倩;朱智洪;陈菲;葛敬辉;奚红霞

2014, 43(3):  576-581. 

摘要 ( 4 )   PDF (1195KB) ( 31 )  

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以正硅酸乙酯作为硅源,以偏铝酸钠作为铝源,以四头刚性Bola型表面活性剂(C6-6-10Br4)作为模板剂,在碱性条件下以30NaOH∶ 2.5NaAlO2∶125SiO2∶ 5SDA∶ 5000H2O作为配比,成功水热合成出了具有规整片层结构的MFI片层分子筛,并用XRD、SEM、TEM等对其进行了表征.选用苯甲醛与乙二醇的缩醛反应以及苯酚与叔丁醇的傅克烷基化反应对片层分子筛的催化性能进行了测定.结果表明:在大分子反应物催化反应中,由于扩散路径的缩短以及中微双孔结构的存在,MFI片层分子筛显示出了比普通ZSM-5分子筛更为强大的催化性能.

花瓣状超顺磁性Fe3O4微米结构的制备与表征

李艳芬;蒋荣立;吕慧;刘婷瑜;张晓玉

2014, 43(3):  582-586. 

摘要 ( 4 )   PDF (1124KB) ( 22 )  

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采用微乳液辅助溶剂热法制备了形貌规则、尺寸均匀的花瓣状Fe3O4微米结构.利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和透射电镜(TEM)对产物的物相结构和微观形貌进行了表征,通过考察不同实验参数对材料形貌和尺寸的影响初步探讨了花瓣状Fe3O4的形成机制;用振动样品磁强计(VSM)测定了花瓣状Fe3O4的室温磁性.结果表明,产物具有较高的饱和磁化强度并呈现超顺磁性.

多元醇法制备一维Ag纳米线

马晓;游芳芳;冯晋阳;赵修建

2014, 43(3):  587-591. 

摘要 ( 6 )   PDF (1565KB) ( 34 )  

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以硝酸银为前驱物,乙二醇为还原剂,聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂,在金晶种存在条件下成功制备出一维银纳米线.对所得样品进行了X射线衍射,场发射扫描电镜,透射电子显微镜以及EDS分析.结果表明,制备的银纳米线为面心立方结构,长度在2～8μm范围,直径约为75～150 nm,产率较高.不同反应时间以及不同PVP(单体)与银离子摩尔比值均对最终纳米形貌产生影响.反应所得银纳米线为五重孪晶结构,最后对纳米线的生长机制进行了详细讨论.

TiO2纳米棒复合结构光阳极的制备及其在染料敏化太阳电池中的应用

丁雨田;张增明;胡勇;王璟;尚兴记

2014, 43(3):  592-596. 

摘要 ( 3 )   PDF (1134KB) ( 37 )  

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通过水热法制备了垂直于导电基底的金红石纳米棒阵列,首次通过磁控溅射方法制备了一维阵列金红石/锐钛矿核壳结构,并将其应用于染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cells,DSSCs).样品结构和形貌分别利用X射线衍射仪、透射电镜、扫描电子显微镜进行表征观察.结果表明,磁控溅射法制备的复合结构光阳极具有更好的形貌和比表面积.光电转换性能测试表明,与单纯水热生长的金红石纳米棒光阳极相比(1.10;),磁控溅射法制备的复合结构光阳极具有更高的光电转换效率(2.85;),光电转换效率提高了将近2.6倍.

硫酸钾熔盐法微硅粉制备莫来石晶须研究

王涛;铁生年;汪长安

2014, 43(3):  597-600. 

摘要 ( 8 )   PDF (651KB) ( 25 )  

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以微硅粉和Al2(SO4)3为反应物料,硫酸钾为熔盐介质,分别在800℃、900℃、1000℃和1100℃下煅烧并保温1h,溶解、过滤、烘干后得到白色疏松状莫来石粉体.利用XRD和SEM对合成粉体进行物相分析和显微形貌观察.结果表明:1000℃为合成莫来石最佳温度,合成的莫来石晶须直径为0.1 ～0.8 μm,长度为4～5 μm.同时对莫来石晶须的形成机理进行了探讨.

碳修饰Zn2SnO4纳米颗粒的制备及光催化性质研究

姬晓旭;王爱华;王丽;刘旭焱

2014, 43(3):  601-605. 

摘要 ( 10 )   PDF (1609KB) ( 24 )  

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利用葡萄糖做碳源,通过简单的水热法制备了碳修饰的Zn2SnO4纳米颗粒.利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品的结构和形貌进行了表征.实验结果表明本方法制备的Zn2SnO4为立方尖晶石结构,形貌为纳米颗粒,分散性好,粒径在10 ～50 nm左右.拉曼光谱(Raman)表明制备的Zn2SnO4纳米颗粒中有无定型碳的存在.用所制备的样品对亚甲基蓝进行紫外光照射下的光降解实验,结果表明碳修饰的Zn2SnO4纳米颗粒光催化效率比不含碳的有所提高,可能原因是无定形碳材料具有良好的吸附力和导电能力.

三水碳酸镁合成与形貌演变过程研究

吴丹;王玉琪;武海虹;马来波;骆碧君;张琦

2014, 43(3):  606-613. 

摘要 ( 4 )   PDF (1701KB) ( 33 )  

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设计正交实验,以MgCl2·6H2O和NH4HCO3为原料,采用低温水热法合成三水碳酸镁晶须.通过改变实验条件,实现了对三水碳酸镁晶须形貌的调控.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对产物结构和形貌进行了表征.结果表明:反应温度40～ 50℃、n(Mg2+)∶n(HCO3-)=1∶2.2、pH =8.8 ～9.0、搅拌速度130 r/min、陈化时间3h、反应时间70 min,制备出的MgCO3·3H2O晶须呈一维针状,沉降性能好,长径比可达29.60.最优实验条件同样适用于卤水资源体系.

PbS/CdS纳米晶共敏化ZnO纳米线太阳能电池的性能研究

娄慧慧;娄天军;崔晓瑞;张玉泉;乔梅英

2014, 43(3):  614-618. 

摘要 ( 4 )   PDF (1148KB) ( 50 )  

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以Zn (Ac)2·2H2O为原料在强碱性条件下合成一维结构的ZnO纳米线,SEM结果表明合成的纳米线尺寸、形貌、长径比均一;并以油胺为单一溶剂采用热注射法制备了形貌、尺寸均匀的PbS纳米晶;构建PbS纳米晶敏化ZnO纳米线基太阳能电池,同时为了改善电池的光电转换效率并构建了PbS/CdS纳米晶共敏化电池,并测试了电池的光电流密度-光电压(J-v)曲线以及Nyquist曲线图,结果表明PbS/CdS纳米晶共敏化电池性能明显优于单纯的PbS纳米晶敏化ZnO纳米线太阳能电池.

钟罩式硅烷反应器内流动与传热的数值模拟

黄国强;王乃治;潘金花

2014, 43(3):  619-624. 

摘要 ( 9 )   PDF (1614KB) ( 22 )  

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针对硅烷热分解生产多晶硅的过程,建立了基于动量、质量、能量同时传递并耦合硅烷热分解反应的硅烷-氢气化学气相沉积模型,采用计算流体力学方法分析了传统钟罩式硅烷反应器内的流场、温度场和浓度场.针对普通反应器内存在的死区以及沉积速率不均匀的问题,提出了新型的带出气筒的反应器结构,并对结构进行了数值模拟.计算结果表明,与普通钟罩式硅烷反应器相比,新型反应器的流场、温度场以及硅烷浓度分布更加合理,有效减小了反应器内的漩涡,缓解了气体在进出口间的“短路”现象,使硅棒表面的沉积速率更加均匀.

单粒子在金刚石(001)表面吸附与迁移的第一性原理计算

刘学杰;张素慧;姜永军;任元;谭心

2014, 43(3):  625-630. 

摘要 ( 10 )   PDF (2100KB) ( 33 )  

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为了探究纳米金刚石复合薄膜中界面相粒子的微观行为,采用第一性原理方法计算了碳、硅单粒子在清洁金刚石(001)表面的吸附作用与迁移行为.包括C、Si粒子在金刚石(001)面四个高对称位置的构型总能和吸附能以及其在金刚石(001)表面的迁移激活能.结果表明:最稳定的构型是沿(001)生长方向沉积粒子与表面层两粒子相接,且C、Si粒子迁移激活能分别为2.824 eV、0.475 eV.两激活能的差异表明:添加Si能显著促进碳粒子的扩散并形成更加致密的纳米金刚石复合薄膜.

工艺参数对飞秒激光沉积硅基ZnO大面积均匀薄膜性能的影响

杨义发;江超

2014, 43(3):  631-635. 

摘要 ( 3 )   PDF (1157KB) ( 34 )  

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研究了衬底温度、真空度、激光能量、激光脉冲频率及退火处理对飞秒激光制备硅基ZnO大面积均匀薄膜的结构和性能的影响.结果表明,当激光能量为1.5mJ、脉冲频率为400 Hz、真空度为1.0 mPa、衬底温度为80℃时,所制备的薄膜质量最佳.薄膜呈高度c-轴取向,为典型的六方纤锌矿结构,晶粒沿垂直于衬底表面的方向生长;当衬底温度高于80℃时,随着温度的升高,c-轴取向度降低.80℃制备的薄膜在可见紫外区域透过率达98;,电阻率随温度升高而减小,退火后薄膜的透过率增大、电阻率升高.

Ag吸附对MgF2表面结构稳定性及光学性能的影响

王丽平;韩培德;张竹霞

2014, 43(3):  636-641. 

摘要 ( 7 )   PDF (2078KB) ( 16 )  

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基于密度泛函理论,对Ag在MgF2低指数表面(100)面、(001)面、(110)面的吸附行为及吸附机理进行分析,并研究了吸附对体系结构稳定性及光学性能的影响.结果表明:Ag在MgF2表面的吸附为稳定的化学吸附,在(100)面、(001)面、(110)面的最佳吸附位分别为最外层F的四重穴位、短桥位、长桥位;吸附机理主要表现为Ag与附近F的共价键作用.吸附Ag后,MgF2表面稳定性增加,稳定性顺序由吸附前的(001)＜(100)＜ (110),变为吸附后的(100)＜ (110)＜ (001).在300 nm到1000 nm波段,MgF2 (100)而、(001)而吸附Ag体系,折射率实部较吸附前减小.

Cr2O3对白云鄂博西尾矿微晶玻璃显微结构及性能的影响

李保卫;王芳;陈华;赵鸣;张雪峰;杜永胜

2014, 43(3):  642-647. 

摘要 ( 8 )   PDF (783KB) ( 38 )  

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以白云鄂博西尾矿和粉煤灰为主要原料,采用熔融法制备了添加0～2.0wt; Cr2O3的CaO-MgO-SiO2-Al2O3系微晶玻璃,利用DTA、XRD、FESEM、EDS和综合力学性能仪等测试手段,研究了Cr2O3含量对该体系微晶玻璃显微结构及性能的影响.实验结果表明:少量Cr2O3 (0.5wt;)可有效降低样品的晶化温度,促进主晶相辉石相(Ca(Mg,Fe,Al) (Si,Al)2O6)的形成,同时细化其显微组织,从而提高样品的密度、抗折强度和耐酸碱性;当Cr2O3含量大于等于1.5wt;时,析晶峰温度由804℃提高到816℃,同时微晶玻璃中形成不规则块状结构的镁铁铬尖晶石(MgFeo.9 Cr1.1O4)第二相,并进而引起周围辉石相晶粒异常长大,降低其抗折强度.

掺镁羟基磷灰石晶须的制备与研究

王端诚;颜廷亭;黄明华;朱维波;陈庆华

2014, 43(3):  648-651. 

摘要 ( 6 )   PDF (1068KB) ( 32 )  

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以硝酸钙、硝酸镁、磷酸氢二铵为原料,在94℃恒温条件下制备出了掺镁羟基磷灰石晶须.通过XRD、FT-IR、SEM和EDS对其进行表征,结果表明:镁可以掺入羟基磷灰石晶须中,所得晶须长径比高、均一性好.

溶胶-凝胶法改性碳纤维增强纳米HA复合材料的制备及性能研究

李强;于景媛;穆柏春;孙旭东

2014, 43(3):  652-657. 

摘要 ( 7 )   PDF (1237KB) ( 36 )  

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先对碳纤维进行对氨基苯甲酸预处理,然后通过溶胶-凝胶技术在预处理后碳纤维表面涂覆HA涂层,随后利用粉末冶金技术制备改性碳纤维增强纳米HA复合材料.研究碳纤维的改性工艺,观察改性后碳纤维表面的微观形貌,测量小同碳纤维含量下复合材料的抗弯强度和断裂韧性.结果表明对氨基苯甲酸处理后碳纤维表面形成大量的纵向凹槽,表面粗糙度增加,将其在HA溶胶中提拉5次后可以在表面获得一层致密的、结合性能较好的膜层.烧结产物中HA过渡层可以很好地连接基体和碳纤维,提高纳米HA复合材料的力学性能,当碳纤维含量为3vol;时,溶胶-凝胶改性碳纤维/纳米HA复合材料的抗弯强度达到最大值84.6 MPa,是基体抗弯强度的3.45倍.当碳纤维含量为4vol;时,溶胶-凝胶改性碳纤维/纳米HA复合材料的断裂韧度达到最大值1.92 MPa·m1/2,是基体断裂韧度的2.43倍.

制备工艺参数对氟离子和碳酸根复合掺杂纳米羟基磷灰石的影响

朱庆霞;李亚明;苗立峰

2014, 43(3):  658-662. 

摘要 ( 9 )   PDF (1604KB) ( 26 )  

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通过共沉淀法制备了氟和碳酸根复合掺杂纳米羟基磷灰石(CFHA).研究了合成温度、掺杂离子浓度和pH值对CFHA形貌、替代类型和替代量的影响.用透射电镜观察合成粉体的形貌,用红外光谱和碳硫仪表征了碳酸根替代的类型和含量,用氟选择电极法测定了样品中的氟含量.结果表明:合成温度、碳酸根掺杂浓度和pH值对CFHA形貌有明显影响.随着合成温度的升高、碳酸根掺杂浓度和pH值的减小,晶粒尺寸和长径比增加;合成粉体中氟和碳酸根含量随掺杂离子浓度的增加而非线性增加,但实际替代量与理论计算值有较大偏差;高pH值有利于碳酸根和氟的替代.

基于银纳米颗粒的PCF SERS传感器优化设计

邸志刚;贾春荣;邴丕彬;姚建铨;陆颖

2014, 43(3):  663-669. 

摘要 ( 3 )   PDF (2500KB) ( 37 )  

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为充分发挥表面增强拉曼散射(SERS)光子晶体光纤(PCF)传感器的应用价值,对实芯PCF的结构、银纳米颗粒结构参数对传感性能的影响进行研究与对比,据此设计出适用于PCFSERS传感的实芯PCF以及银纳米颗粒的形状、大小、间距等参数.经数值计算,入射波长为785 nm时,设计的实芯六孔PCF模场面积可达25.8 μm2,并能够实现单模传输.而半径为38 nm的银纳米球,间距为0.7nm时能够产生最大的SERS增强因子.研究证明,设计的实芯PCF在785 nm输入波长下能够提供理想的活性面积,银纳米颗粒的形状、尺寸、间距对SERS性能影响严重,而且与入射波长有很强的依赖关系.

新能源硅产业硅片切割废砂浆中碳化硅的浮选工艺研究

侯思懿;铁生年;汪长安

2014, 43(3):  670-675. 

摘要 ( 19 )   PDF (1150KB) ( 34 )  

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以煤油做捕收剂,采用泡沫浮选方法回收硅片切割废砂浆的碳化硅.研究了捕收剂浓度、pH值、固液比及粒度对分离效果的影响.结果表明,当捕收剂用量为50 mL ·g-1、pH值为8.3、固液比为3:400 9·mL-1、粒度为8.636μm时,分离效果最佳,此条件下回收的碳化硅纯度为99.08;.

铝纳米晶体低温比热容研究

李裕;罗江山;易勇;朱海峰;甘智华;吉晓春;雷海乐

2014, 43(3):  676-681. 

摘要 ( 15 )   PDF (1658KB) ( 35 )  

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采用真空热压烧结技术将平均晶粒尺寸约为52 nm的纳米铝粉末压制成铝纳米晶体材料.利用透射电镜、X射线能谱、X射线衍射、扫描电镜与综合物性测试仪(PPMS)等分析测试手段,表征了纳米铝粉和铝纳米晶体的结构特征,并研究了低温下铝纳米晶体的比热容(Cnano)随温度(T)的变化关系.研究结果表明:由于表面、晶界等缺陷的影响,铝纳米晶体的低温比热容随温度呈现出明显不同于粗晶的变化规律,其变化关系已不完全遵守德拜T3定律,且呈现出T2.5规律变化.根据纳米晶表面/界面和内部原子对晶格比热容的不同贡献,发现纳米晶相对于粗晶铝的比热容增量在温度80 K左右出现一个峰值.基于铝纳米晶体材料的结构特征和振动模式,本文探讨了产生这些现象的物理机理.

不同参数声子晶体第一完全带隙影响因素研究

张明

2014, 43(3):  682-687. 

摘要 ( 12 )   PDF (2014KB) ( 31 )  

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基于时域有限差分法研究了二维声子晶体的第一完全带隙,数值计算了不同基体和散射体参数下XY模式的带隙特性.结果表明随着散射体与基体密度比的增大,第一完全带隙增宽.同时研究了不同晶格结构参数和填充率参数对第一完全带隙的影响,三角晶格的填充率高于正方晶格,较宽的带隙范围.研究结论为声子晶体器件的设计提供理论依据.

LaAlO3晶体点缺陷的电子结构和磁性的第一性原理研究

谭兴毅;张忍;左安友;胡诚;石常富

2014, 43(3):  688-692. 

摘要 ( 24 )   PDF (1542KB) ( 23 )  

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利用密度泛函理论计算了LaAlO3晶体点缺陷的电子结构和磁学性质.结果表明,LaAlO3中La,Al空位缺陷具有铁磁性,O空位缺陷没有磁性.La,Al空位磁性源于体系中所有O原子2p轨道的部分极化.

SiC单晶片高效精密加工机理的仿真与实验研究

肖强;何雪莉

2014, 43(3):  693-697. 

摘要 ( 10 )   PDF (1531KB) ( 38 )  

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SiC单晶作为理想的半导体材料,其特有晶体结构及高的材料硬脆性使其精密加工过程成为难点.本文基于SiC单晶材料去除机理,通过有限元方法对材料去除方式及应力进行了仿真及实验验证.仿真与实验的结果表明,基于超声复合研磨加工SiC单晶片,粗糙度降低达50;,材料去除率提高达100;.

二维声子晶体振动带隙的最佳参数分析

徐丽

2014, 43(3):  698-703. 

摘要 ( 4 )   PDF (1589KB) ( 40 )  

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基于平面波展开法研究二维声子晶体振动带隙的最佳参数特性,数值计算基体为硅橡胶散射体为铝时正方格子和三角格子二维声子晶体的XY模式和Z模式的带隙特性,得到三角格子声子晶体更易形成较宽振动带隙.改变散射体材料特性,模拟得到散射体密度大的材料能够形成较宽带隙.研究结论对于声子晶体应用制作提供理论参考.

一维光子晶体全方向反射带的研究

刘文莉;唐婷婷;何修军

2014, 43(3):  704-707. 

摘要 ( 4 )   PDF (1131KB) ( 27 )  

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设计了由SiO2和Te构成的一维光子晶体结构,对该结构的全向反射带特性进行分析.找到了TE和TM模的全向反射带范围,TE模的反射带在785 nm到1258 nm内变化,TM模的反射带在785 nm到1099 nm范围内变化.讨论了晶格常数,晶格周期对该全向反射带的影响.结果表明,TE模的全向反射带始终比TM模的宽.晶格常数增大,TE和TM模的全向反射带均向归一化频率较高(对应长波)的方向移动.晶体周期增大,TM模的全向反射带会变窄,而TE模的全向反射带变化不大.此外还发现,参数变化对TM模的反射带的影响明显大于对TE模的影响.

晶体zinc 1-malate trihydrate:Cu2+的自旋哈密顿参量及局部结构的理论研究

张华明;易江林;肖文波

2014, 43(3):  708-711. 

摘要 ( 4 )   PDF (222KB) ( 17 )  

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在晶体场理论的基础上,利用四角对称3d9离子自旋哈密顿参量高阶微扰公式计算了Zinc 1-malate trihydrate:Cu2+的g因子(g//,g⊥)和超精细结构常数(A//,A⊥).结果表明,由于Jahn-Teller效应,Zinc 1-malate trihydrate:Cu2+晶体中配体氧八面体沿C4轴方向伸长约0.0033 nm,络离子[CuO6]10-的键长R∥≈0.2157 nm,R⊥≈0.2058 nm;局域结构沿C4轴方向呈伸长八面体结构.所得EPR参量理论计算与实验符合较好,并对上述结果进行了讨论.

具有蓝光性能的二维ZnⅡ配位聚合物的合成、晶体结构和光谱性质研究

段显英;李非非;魏梅林;韩福娇;王文新;李继

2014, 43(3):  712-716. 

摘要 ( 3 )   PDF (1170KB) ( 23 )  

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在水热条件下,合成了一个二维配位聚合物{ [Zn2(L) (m-bix)]2·0.5(H2O)}n[H4L=5,5’-亚甲基二间苯二甲酸,m-bix=1,3-双(咪唑基-1-甲基)-苯],并通过红外和X-射线单晶衍射进行了表征.X-射线衍射结果表明,该配位聚合物晶体属于三斜晶系,P-1空间群,a=1.10294(17) nm,b=1.10806(15) nm,c=1.2605(2) nm,α=73.259(2)°,β=74.304(3)°,γ=67.576(2)°,V=1.3410(4) nm3,Z=1.配位聚合物中,Zn(Ⅱ)原子采取四面体构型,三个氧原子分别来与三个L4-配体,一个氮原子来于配位的m-bix分子.每个L4-配体桥联六个Zn(Ⅱ)中心,形成一个波浪状的二维面[Zn2(L)]∞,然后m-bix分子在[Zn2(L)]∞的上下方连结双核Zn(Ⅱ)单元,形成二维层状化合物[Zn2 (L) (m-bix)]∞.室温下研究了配位聚合物的固体荧光光谱特性.

亚苄基丙酮苯甲酰腙Co(Ⅱ)配合物的合成、晶体结构及抑菌活性

郑长征;徐守卫;宋斌;任立娣

2014, 43(3):  717-722. 

摘要 ( 12 )   PDF (1190KB) ( 28 )  

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采用亚苄基丙酮苯甲酰腙配体(HL)与Co(NO3)2溶液进行反应,得到一个配合物Co(LPy)2,并对配合物进行X-射线单晶衍射、元素分析、红外光谱、热重分析表征.X-射线单晶衍射结果表明:该配合物为扭曲四角双锥构型,属三斜晶系,属于P1空间群,晶胞参数为a=1.0747(4) nm,b=1.3508(6) nm,c=1.4390(6) nm,α=83.661(8)°,β=84.561(8)°,γ=66.582(7)°,V=1.9022 (14) nm3,Z=2,F(000) =782,R1=0.0611.使用滤纸片琼脂扩散法测定了配体(HL)和配合物Co(LPy)2对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌的抑菌活性.抑菌实验结果表明,配体(HL)和配合物Co(LPy)2对三种细菌均有一定的抑制作用.

配位聚合物{[Co3(TCOPM)2(H2O)2]·17H2O}n的合成和结构

杜秀红;崔节虎;赵俊伟

2014, 43(3):  723-726. 

摘要 ( 4 )   PDF (632KB) ( 28 )  

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采用三(对-苯甲酸)甲烷(H3TCOPM)为配体,以Co为中心离子采用自组装的方法合成了配位聚合物{[Co3(TCOPM)2(H2O)2]·17H2O}n,利用单晶衍射仪,红外光谱,TG和元素分析对其进行了晶体结构的解析和表征.它属于单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数分别为a=2.9675(13) nm,b =1.3548(5) nm,c=1.8659 (5) nm,α=90.00°,β=124.61(2)°,γ=90.00°,V=6.174(4) nm3,Mr=959.47,Z=4,Dc=1.187 g/cm3,μ =0.860 mm-1,F(000)=2268.0.结果表明,配位聚合物中H3TCOPM的三个羧酸全部和Co配位,形成三维结构,展现了一个具有tfd连接拓扑网络结构,其孔隙率为47.6;.