人工晶体学报

《人工晶体学报》征稿简则

2014, 43(5): 1.

摘要 ( 6 )

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SiC衬底上生长的GaN外延层的高分辨X射线衍射分析

于国建;徐明升;胡小波;徐现刚

2014, 43(5): 1017-1022.

摘要 ( 11 )

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通过高分辨X射线衍射(HRXRD)技术,对金属有机化合物气相外延(MOCVD)生长的GaN外延膜及SiC衬底的相对取向,晶格常数和应力情况,位错密度等进行了分析.分析表明,GaN和SiC具有一致的a轴取向,GaN外延层弛豫度超过90;,GaN外延层的晶格常数与体块材料相近,在GaN中存在压应力,SiC衬底和GaN外延层中的位错密度分别为107和108量级.

In掺杂对MVB-Te溶剂法生长的ZnTe晶体光电性能的影响

刘航;介万奇;徐亚东;杨睿

2014, 43(5): 1023-1028.

摘要 ( 7 )

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采用Te溶剂结合改进的垂直布里奇曼法(MVB)制备了In:ZnTe与ZnTe晶体,并对晶体的光学与电学特性进行了表征.通过红外透过显微成像技术观察了In:ZnTe与ZnTe中的Te夹杂并进行了统计分析,发现In掺杂未对ZnTe中的Te夹杂的分布和尺寸产生显著影响.红外透过光谱分析表明,In:ZnTe与ZnTe晶体的红外透过率曲线均表现出平直的趋势,且其平均透过率基本相等,约为60;,进一步表明In的掺入并未导致严重的晶格和杂质吸收.然而,Ⅰ-Ⅴ测试分析发现,In掺杂使得ZnTe晶体的电阻率提高了5个数量级.同时Hall测试分析表明,In:ZnTe与ZnTe晶体均为p型导电,In掺杂很大程度上补偿了晶体中的Vzn,使得晶体中的载流子浓度降低了4个数量级.对比了两种晶体的紫外-可见-近红外透过光谱,可以观察到,In掺杂使ZnTe的吸收边从550 nm红移到560nm,这可能是由于In掺杂引入的浅能级导致的吸收边带尾现象造成的.

ZnO纳米棒的电致发光研究

翟影;阮永丰;张灵翠;刘雅丽;邱春霞

2014, 43(5): 1029-1036.

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采用化学浴沉积法在ITO导电玻璃衬底上制备了ZnO纳米棒膜层,构建了无绝缘层和添加Alq3为绝缘层的两类ZnO发光器件,测试和比较了两类器件的光致发光与电致发光特性.结果表明,在ZnO和Alq3混合体系的PL谱中,观察到ZnO的380nm发光减弱而Alq3的520 nm发光增强,这表明在ZnO的激子态和Alq3分子之间发生了能量转移.ZnO纳米棒的EL谱表现为随机激光,这主要是由于光在纳米棒内谐振,及纳米棒长短不一、阵列不整齐所致.加入Alq3后,器件的Ⅰ-Ⅴ曲线上出现了约为1.6V的阈值电压,工作电压由30 V降为18 V,且器件的发光颜色由黄绿区移到蓝紫区.

氧离子后处理对氧化铟锡(ITO)薄膜电学和光学性能的影响

郭向茹;周灵平;彭坤;朱家俊;李德意

2014, 43(5): 1037-1042.

摘要 ( 16 )

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采用氧离子束对电子束蒸发制备且退火后的氧化铟锡(ITO)薄膜进行轰击后处理.经XPS检测发现氧元素在薄膜内含量增加,在深度方向上的梯度差下降.表面Sn4+含量增加,即掺杂离子浓度和载流子浓度提高,从而使薄膜方块电阻显著降低.当氧离子继续轰击时,薄膜的方块电阻保持平稳;同时,透过率曲线蓝移,紫外波段(300～400 nm)的平均透过率提高而可见光范围内(400 ～800 nm)的平均透过率略有下降,这种变化缘于薄膜的禁带宽度与折射率的增加.

掺钛蓝宝石晶体热学性质研究

徐民;司继良;张小翠;齐红基;陈建玉

2014, 43(5): 1043-1049.

摘要 ( 12 )

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本文系统分析了掺钛蓝宝石晶体的热学性质.在303.15～ 764.15 K的温度范围内,晶体的主热膨胀系数分别为α1=3.8 ×10-6K-1和α3=6.4×10-6 K-1.298.15 K时,晶体的比热为0.766 J·g-1·K-1.采用激光脉冲法测试了晶体在303 ～570 K温度范围内的热扩散率.掺钛蓝宝石晶体的主热导率分量k与热力学温度T的函数关系通过拟合获得,为k1=-626.60772/(-2.52108T+706.53622)+5.96781和k3=-1347.76226/(-2.37632T+616.40571) +5.88351.

不同应力下的双层钙钛矿锰氧化物La1.3Sr1.7Mn2O7薄膜输运特性研究

郭兵;陈长乐;罗超;张云婕;贺健康

2014, 43(5): 1050-1054.

摘要 ( 7 )

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采用脉冲激光沉积(PLD)法分别在SrTiO3(100)、LaAlO3 (100)和MgO(100)单晶基片上制备了双层钙钛矿锰氧化物La13Sr17Mn2O7(LSMO)薄膜.X射线衍射谱表明三个样品均沿衬底的晶向择优生长;原子力显微镜显示薄膜表面均光滑致密.采用标准四探针法对薄膜的阻温特性进行了研究,发现SrTiO3 (100)和LaAlO3(100)基片上生长的薄膜呈现出明显的金属-绝缘体转变,转变温度分别为340 K和330 K.而在MgO基片上显示绝缘体态,无金属-绝缘体转变.结合阻温曲线的拟合及薄膜与衬底的晶格失配计算,从薄膜应力和激活能变化的角度分析了样品出现不同阻温特性的内在机制.

ZnO过渡层对Au/Hg3In2Te6肖特基接触特性的影响研究

刘淙元;傅莉;李亚鹏;王晓珍

2014, 43(5): 1055-1060.

摘要 ( 9 )

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利用脉冲激光沉积技术在Hg3In2Te6晶体表面制备ZnO过渡层,并对ZnO过渡层进行了表征.结合X射线光电子能谱深度剖析对ZnO/Hg3In2Te6界面元素的化合态进行研究,并通过半导体参数分析仪对Au/ZnO/Hg3In2Te6肖特基接触电学特性进行测试.研究结果表明,采用本实验条件可在Hg3In2Te6晶体表面获得结晶度高、表面粗糙度低,且沿(002)晶面择优生长的ZnO过渡层.同时,ZnO过渡层的引入使Au/Hg3In2Te6肖特基接触的漏电流降低一个数量级,势垒高度提高6.5;.这种现象可能是由于ZnO/Hg3In2Te6界面存在的互扩散使O原子占据了Hg原子空位,从而降低耗尽层中能级缺陷而引起.

表面活性剂对水热合成纳米ZnWO4∶Eu3+性能的影响

翟永清;李璇;李金航;李晓媛;王艳慧

2014, 43(5): 1061-1066.

摘要 ( 12 )

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分别以乙二醇(EG)、丙三醇(Gly)、聚乙二醇-10000 (PEG-10000)和十二烷基磺酸钠(SDS)为表面活性剂,采用水热法制备了ZnWO4:Eu3纳米棒,通过X射线粉末衍射仪、红外光谱、扫描电子显微镜和荧光分光光度计等分析表征了样品的物相结构、形貌和发光性能.结果表明:ZnWO4∶Eu3红色荧光粉均为黑钨矿纯相;不同表面活性剂存在下所得样品颗粒基本呈短棒状,但长径比不同,Gly存在下所得棒状颗粒的长径比较小,粒度分布比较均匀,而以EG、PEG-10000和SDS为表面活性剂所得样品的长径比略大,粒度分布不均匀;ZnWO4∶Eu3+荧光粉的主峰位于616 nm处,归属于Eu3+的5D0→7F2电偶极跃迁;添加不同的表面活性剂对荧光粉的激发峰和发射峰的强度影响很大,其强度大小顺序为:IPEG-10000 ＞ISDS＞ IEG＞IGly.

气体高压合成炉的设计及在小批量合成高纯ZnSe多晶中的应用

王小军;李焕勇

2014, 43(5): 1067-1075.

摘要 ( 14 )

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选择ZnSe多晶合成中具有最大气体总压力的Zn-Se-NH4Cl体系,通过在合成温度下减小石英坩埚内外压力差的途径,设计了专门的气体高压晶体合成炉,研究了所建立的高压炉的基本高温高压性能.并在此基础上成功小批量合成了的高纯的ZnSe多晶,结果表明自行设计建造的高压炉批量合成ZnSe高熔点化合物多晶材料是可行的,并且该设备也可以用于其它Ⅱ-Ⅵ族高熔点非氧化物高纯多晶的合成.

GaSb/GaAs异质结热光伏电池材料的MBE生长

郝瑞亭;郭杰;刘颖;缪彦美;徐应强

2014, 43(5): 1076-1079.

摘要 ( 11 )

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利用分子束外延方法(MBE)在GaAs (001)衬底上外延生长了GaSb薄膜,并对GaSb薄膜进行了高温退火研究,利用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、原子力显微镜(AFM)、Hall效应(Hall Effect)和低温光荧光谱(LTPL)等手段对薄膜的晶体质量、电学性质和光学性质进行了研究.发现直接生长的GaSb膜表面平整,空穴迁移率较高.研究发现30 s、650℃的快速热退火可消除位错等缺陷,显著提高GaSb薄膜的光学质量.

W/TiO2/ITO薄膜的阻变性能及其机理研究

张维;周白杨;刘俊勇;邢昕;李建新

2014, 43(5): 1080-1085.

摘要 ( 6 )

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采用磁控溅射方法沉积TiO2薄膜及电极层,制备W/TiO2/ITO薄膜阻变存储器单元.利用原子力显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪对薄膜进行表征,测试结果表明:TiO2薄膜表面平整、致密;组织结构以非晶为主,仅有少量的金红石相TiO2(110)面结晶;钛氧比为1∶1.92,其内部存在少量的氧空位.在电学测试中,元件呈现出了稳定的双极阻变现象,VSet分布在0.92 V左右,VReset分布在-0.82 V左右;元件窗口值稳定,数据保持特性良好.通过对元件Ⅰ-Ⅴ曲线线性拟合结果的分析,我们认为元件的阻变机理由导电细丝机制主导.进一步的分析发现,该导电细丝是由钨原子构成,钨原子在电场作用下发生氧化还原反应并在TiO2薄膜层中迁移,造成了导电细丝的形成和断裂.

Cu/Hg3In2Te6欧姆接触形成机制的研究

刘文波;傅莉;李亚鹏;王晓珍

2014, 43(5): 1086-1091.

摘要 ( 8 )

PDF (1687KB) ( 31 )

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采用电流-电压特性测试和X射线光电子能谱测试对Cu/Hg3In2Te6接触特性及其形成机制进行了研究.研究发现,当所加电压不超过10 V时,Cu/Hg3In2Te6接触的电流-电压特性曲线均呈现出良好的线性关系,表现为欧姆接触特性.经拟合,在1V、3V、5V和10 V电压下的Cu/Hg3In2Te6接触的欧姆特性系数分别为0.99995、0.99981、0.99968和0.99950.当电压增加至12 V及以上时,由于Cu/Hg3In2Te6接触势垒被击穿,导致Cu/Hg3In2Te6欧姆接触被破坏.通过X射线光电子能谱深度剖析,发现界面处的元素存在显著的扩散现象,因而导致界面元素的化学环境发生改变,引起了界面上各元素的结合能发生偏移,其中Cu2p结合能向高能方向偏移0.15 eV,而Te3d结合能向低能方向偏移0.15 eV.研究表明界面元素互扩散是促进Cu/Hg3In2Te6欧姆接触形成的主要原因.

畸变钙钛矿结构的晶体定向转换方法与应用

祝远民;刘锐锐;詹倩

2014, 43(5): 1092-1098.

摘要 ( 6 )

PDF (2586KB) ( 31 )

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钙钛矿结构的复杂氧化物因其丰富的物理性能而成为研究热点.本文选取了SrTiO3、BiFeO3、NdGaO3三种钙钛矿结构的氧化物材料,运用透射电镜、JEMS软件模拟等方法研究其晶体结构转换关系.通过对正交、菱方畸变的钙钛矿结构进行立方定向转换的具体方法做理论推导,得到了三种定向之间的转换矩阵,并结合电子衍射、模拟、高分辨像验证了推导结果.我们的研究为畸变钙钛矿结构材料统一为等效立方晶胞讨论提供了依据.

研磨方式对单晶蓝宝石亚表面损伤层深度的影响

王建彬;朱永伟;王加顺;徐俊;左敦稳

2014, 43(5): 1099-1104.

摘要 ( 13 )

PDF (1309KB) ( 53 )

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研磨过程中产生的亚表面损伤层深度是影响单晶蓝宝石抛光质量的关键因素.本文开展了游离磨料和固结磨料两种研磨方式研磨单晶蓝宝石的实验研究,采用三维形貌仪观察了加工前后的工件表面质量,运用差动腐蚀法比较了研磨方式对研磨后工件亚表面损伤层深度的影响.结果表明,金刚石磨料粒径分别为W 50和W 14的游离磨料研磨加工蓝宝石晶片的亚表面损伤层深度分别为48.85 μm和7.02 μm,而相同粒径固结磨料加工的亚表面损伤层深度分别为5.47 μm和3.25 μm.固结磨料研磨后的工件表面粗糙度也优于相同粒径的游离磨料加工的工件.固结磨料研磨方式对于蓝宝石单晶表面研磨质量的改善和亚表面损伤层深度的降低具有显著的效果.

磁控溅射PbSe薄膜厚度对其结构及光学特性的影响

王晓阳;冯文然;周海;姚静;李健

2014, 43(5): 1105-1109.

摘要 ( 6 )

PDF (1609KB) ( 17 )

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本文利用射频磁控溅射法在200℃的玻璃衬底上沉积了纳米晶PbSe薄膜,薄膜厚度分别为200 nm、250 nm、500 nm及600 nm.利用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)及紫外-可见分光光度计,分别研究了不同厚度PbSe薄膜的晶体结构、表面形貌和光学特性.结果表明:随膜厚增大,PbSe (200)晶面的择优取向显著增强,薄膜的结晶质量逐渐提高.此外,随薄膜厚度增加吸收边发生红移.膜厚为200nm、250 nm时,薄膜的禁带宽度为1.89 eV和1.60 eV;膜厚较大(500 nm及600 nm)时,带隙宽度减小至1.41 eV和1.34 eV,与太阳的光谱辐射更加匹配.因此,我们认为厚度较大的PbSe薄膜更适于用做太阳能电池的吸收层.

湿法刻蚀腔室结构数值优化

王伟;向东;杨为;夏焕雄;张瀚

2014, 43(5): 1110-1114.

摘要 ( 46 )

PDF (1156KB) ( 29 )

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为确定某种新型刻蚀机最优的晶圆与喷淋头间距(Gap),通过CFD仿真分析气体在不同Gap腔室内的物质输运分布,并结合乙醇环境下HF酸刻蚀SiO2工艺的物理化学过程,建立了刻蚀速率估算公式,以此分析了不同Gap腔室的刻蚀速率及刻蚀均匀性,最终获得了具有最佳刻蚀效果的腔室结构.研究分析表明:Gap较小时晶圆中心刻蚀速率偏高,Gap较大时晶圆边缘刻蚀速率偏高;平均刻蚀速率随着Gap的增大逐渐降低,而刻蚀不均匀度随Gap增大先减小后增大,在Gap取值70 mm时刻蚀均匀性最佳且刻蚀速率较高.

Li2CO3对0.7CaTiO3-0.3SmAlO3陶瓷性能的影响

徐明姐;黄春娥;沈春英;丘泰

2014, 43(5): 1115-1120.

摘要 ( 7 )

PDF (1647KB) ( 29 )

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采用固相反应法,以0.7CaTiO3-0.3SmAlO3 (CSTA)为基础配方,研究了Li2CO3对CSTA微波介质陶瓷性能的影响.结果表明:添加适量的Li2CO3可有效的降低CSTA的烧结温度,由1500℃降低到1380℃.XRD分析表明:Li2CO3的引入未改变陶瓷的的晶相组成.SEM分析表明,添加Li2CO3会抑制晶粒长大,当添加0.lwt;时,晶粒尺寸小,分布均匀;随着添加量的增加,玻璃相增加,部分晶粒长大,分布不均匀,从而降低品质因数.添加0.lwt;的Li2CO3的CSTA陶瓷在1380 ℃烧结时获得最佳介电性能:εr=45.09,Q·f=61600 GHz (f=6.417 GHz),тf=+7.54×10-6/℃.

磁子晶体的研究进展

郭月;万勇;贾明辉;辛星

2014, 43(5): 1121-1129.

摘要 ( 4 )

PDF (2307KB) ( 32 )

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磁子晶体是一种新型周期性排列的人工磁性材料,通过设计可以人为地调控自旋波的传输.本文在回顾磁子晶体研究历程和主要理论的基础上,总结了磁子晶体的研究进展和主要研究方向,分析了当前研究中面临的挑战,并对磁子晶体的发展前景进行了展望.

Y2O3添加对Nb2O5低膨胀陶瓷结构与性能的影响

巫春荣;张小珍;冯均利;周健儿;章婧;江瑜华

2014, 43(5): 1130-1136.

摘要 ( 15 )

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采用高温固相烧结法制备了Y2O3改性Nb2O5低膨胀陶瓷材料.研究了Y2O3添加量对Nb2O5陶瓷的物相组成、微观结构、气孔率、热膨胀性能、抗弯强度和抗热震性能等的影响.结果表明,经1390℃保温2h烧成,纯Nb2O5陶瓷样品存在开裂现象,表现出低的抗弯强度和差的抗热震性能.添加2～ 10;Y2O3后,样品主晶相为单斜相Nb2O5,还生成了YNbO4晶相.通过添加适量Y2O3改性,可抑制Nb2O5陶瓷烧成过程中的晶粒增长和避免开裂现象,形成致密的微观结构,样品的抗弯强度和抗热震性能显著提高.Nb2O5陶瓷的热膨胀系数随Y2O3添加量的增加而逐渐增大.Y2O3添加量为6;时,样品的热膨胀系数和抗弯强度分别为1.9×10-6/℃和103.4 MPa,表现出良好的抗热震性能.

电子束蒸发法制备CdS薄膜光电特性研究

陈哲;董连和;孙艳军;冷雁冰;王丽

2014, 43(5): 1137-1143.

摘要 ( 8 )

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采用电子束蒸发法,以高纯CdS块料为膜料在玻璃基底上制备了CdS薄膜,设计了L9(34)正交实验,研究了各工艺参数对薄膜光电性能的影响.结果表明,随着基底温度,蒸发速率的提高,薄膜的电阻值呈降低趋势达到最小值后稍有升高;薄膜的阻值随真空度的降低而降低,达到一定程度后阻值基本保持不变.薄膜的暗亮电阻比即光敏性,随基底温度的增大先增大达到最大值后开始减小;而随蒸发速率的提高光敏性先缓后急的增加;真空度对光敏性的影响与蒸发速率对光敏性的影响正好相反,表现为随真空度的增加光敏性先急后缓的降低.正交实验表明:当基底温度为150℃,蒸发速率为1 nm·s-1,真空度为3×10-3 Pa时,薄膜的光电性能最好.CdS薄膜的光敏性达到7.7×102,其中亮电阻的最小值为1350Ω/□.

原位热压烧结制备NbC增强Nb4AlC3复合材料及其力学性能研究

张波;杨建;余磊;潘丽梅;丘泰;胡春峰

2014, 43(5): 1144-1148.

摘要 ( 4 )

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以Nb、Al、石墨粉为原料,采用原位反应热压烧结在1700℃下制备出了致密的NbC增强Nb4AlC3复合材料,采用X射线衍射和扫描电镜对材料的物相组成和显微结构进行了表征,研究了NbC含量对材料的物相组成、烧结性能、显微结构与力学性能的影响.结果表明:NbC的原位引入促进了材料的烧结,并对Nb4AlC3基体起到了显著的强韧化效果.随着NbC含量从0增加至15vol;,材料的抗弯强度和断裂韧性先增大后减小.当NbC含量为8vol;时,强度和断裂韧性达到最大值494 MPa和8.4 MPa·m1/2.材料的显微硬度则由2.6 GPa提高至4.4 GPa.

乙二胺溶剂热法合成YAG∶Ce超细粉体及发光性能研究

邵爽;米晓云;黄凯;张磊;刘景和;林君

2014, 43(5): 1149-1154.

摘要 ( 6 )

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本文采用溶剂热法合成YAG∶ Ce超细粉体,利用热分析(TG/DSC)/X射线衍射(XRD)/红外光谱((FTIR)/扫描电镜(SEM) /光谱等分析方法系统的分析了热溶剂法合成时间、填充度、Ce3+掺杂浓度等对粉体性能的影响.结果分析表明:以NH4HCO3为沉淀剂的前驱体均匀分散在乙二胺溶剂中,在220℃下溶剂的填充度为75;并保温48 h可以得到纯的YAG相,组成为Y2.94Ce0.06A5G12超细粉体发光效果最佳.粉体粒径分布窄,分散性好,粒径主要集中在200 nm左右.

原位生长莫来石增强磷酸铬铝复相陶瓷的制备及性能

陈宁;高祀建;霍冀川;王海滨;朱永昌

2014, 43(5): 1155-1161.

摘要 ( 11 )

PDF (2156KB) ( 29 )

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以磷酸铬铝粘接剂、熔融石英、氢氧化铝为原料制备莫来石原位增强磷酸铬铝复相陶瓷,采用热分析、XRD、SEM、EDS、矢量网络分析测试等手段,研究不同温度对烧结体物相、显微结构、机械及介电性能的影响,并探讨莫来石原位生长和增强机理.结果表明:在1250 ～ 1500℃范围内,随温度升高,材料的致密度、抗弯强度、维氏硬度和介电常数均升高.1500℃煅烧可得致密的原位合成莫来石/磷酸铬铝复相陶瓷,材料晶粒发育比较完善,短棒状莫来石和球状磷酸铬铝晶粒清晰可见,基体致密程度受游离SiO2控制.复合材料介电常数、弯曲强度、维氏硬度分别达到3.7、117 MPa和5.3 GPa.当煅烧至1600℃时,晶粒快速长大,材料的强度降低.磷酸铬铝与莫来石颗粒间通过弥散强化、细晶强化、晶粒拔出等机制对复合材料起到增强的作用.

H2O/HAc对纳米TiO2/硅藻土复合材料TiO2晶相和性能的影响

张广心;汪滨;郑水林;宋兵;孙志明

2014, 43(5): 1162-1167.

摘要 ( 5 )

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以硅藻土为载体,钛酸四丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了纳米TiO2/硅藻土复合材料.在750下对复合材料煅烧晶化,以罗丹明B为降解对象检测了材料的光催化性能.并结合XRD、BET、SEM等表征手段,探究了H2O/HAc比例对复合材料晶型、比表面积和光催化性能的影响.结果表明,H2O/HAc比例对TiO2/硅藻土复合材料中TiO2的晶相组成和光催化性能有很大影响.当H2O/HAc=6时,二氧化钛颗粒均匀地负载在硅藻土表面,样品具有较大的比表面积和较好的光催化效果,同时锐钛矿晶型比例为80.2;.

MEH-PPV/ZnO-QDs聚合物太阳电池光伏性能研究

郭颖;刘桂林;朱华新;严慧敏;朱冰洁;李帅;于海民;孙亚军;李果华

2014, 43(5): 1168-1173.

摘要 ( 6 )

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采用聚[2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)对苯乙撑](MEH-PPV)以及ZnO量子点(ZnO-QDs)制备了共混的聚合物太阳电池.利用稳态电流-电压测试,结合荧光光谱,研究了ZnO-QDs的含量对电池性能的影响.实验发现电池的性能与ZnO-QDs的含量有密切的关系.随着ZnO-QDs含量的增加,电池的开路电压因为并联电阻的增加而减小,而短路电流呈现先增加后减小的趋势,这是由于ZnO-QDs含量的增加会对电流产生两个相互竞争的影响,一方面,增加的界面面积会提高短路电流,另一方面,团聚现象逐渐严重以及串联电阻的增加会降低短路电流.光伏性能最优化电池的Zno-QD含量是88wt;,此时薄膜厚度约240 nm,在15.8 mW/cm2光照射下的光电转换效率达到0.24;.

热分解工艺对溶胶-凝胶法制备Tl-2212超导薄膜特性的影响

谢清连;黄国华;张振;岳宏卫;谢秀平;黄自谦;王向红;张晶;李建映

2014, 43(5): 1174-1178.

摘要 ( 7 )

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研究了在铝酸镧(LAO)基片上TBCCO凝胶膜的热分解条件对Tl2Ba2 CaCu2O8(Tl-2212)薄膜的结晶质量、表面形貌、组分比例的影响.SEM和XRD研究表明,凝胶膜经过适当条件热分解后,可以制作出具有致密的晶体结构、高度c轴取向的外延Tl-2212超导薄膜,其薄膜具有较好的电学性能.其临界温度Tc可达106 K,临界电流密度Jc可达0.83 MA/cm2 (77 K,0T).

MOCVD生长AlN的化学反应-输运过程数值模拟研究

卢钦;左然;刘鹏;童玉珍;张国义

2014, 43(5): 1179-1185.

摘要 ( 8 )

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针对垂直转盘式MOCVD反应器生长AlN的化学反应-输运过程进行数值模拟研究,特别探讨了反应室高度、操作压强和加合物衍生的三聚物对AlN生长的化学反应路径的影响.研究结果表明,AlN在MOCVD生长中以Al(CH3)3和NH3的加合路径为主,Al(CH3)3的热解路径很弱;加合路径衍生的二聚物是薄膜生长的主要前体,三聚物是纳米粒子的主要前体;降低反应室高度,寄生反应减弱,热解路径加强,使生长速率增大;增大压强,寄生反应加剧,使生长速率下降;添加由三聚物参加的表面反应后,生长速率提高了近4倍,证明三聚物不参加薄膜生长,只是提供纳米粒子前体.

12重固/固型准周期声子晶体的带隙和局部化特性研究

陈阿丽;梁同利;汪越胜

2014, 43(5): 1186-1192.

摘要 ( 6 )

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本文结合超元胞方法利用有限元软件计算了12重固/固型(Pb/Epoxy)准周期声子晶体反平面模态的频散曲线和透射谱,并结合模态分布图讨论了弹性波的局部化现象.结果表明:对于12重固/固型准周期声子晶体,选用包含其中心拼图在内的最小超元胞来计算其反平面模态的频散曲线是合理和有效的;准周期体系在较低的频率下打开了完全带隙.

氩气流速对400 mm大直径磁场直拉单晶硅固液界面、热应力及氧含量的影响

李进;张洪岩;高忙忙;周锐;薛子文;梁森;李国龙;李海波;何力军

2014, 43(5): 1193-1198.

摘要 ( 11 )

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大直径化是太阳能光伏用单晶硅发展的趋势之一.由于炉体结构的增大,炉内气体流场的变化对晶硅生长过程产生了一定的影响.本文采用CGSim晶体生长软件,系统分析了氩气进口流速对固液界面,热应力和晶体氧含量的影响.结果表明,随氩气流速的增加,固液界面高度逐渐下降,当氩气流速为中等范围时,固液界面波动最低,有利于提高拉晶过程的稳定性;另一方面,三相交界处热应力最大值随氩气流速的增加而降低,固液界面热应力波动幅度随氩气流速的增加而增加,综合两方面考虑,确定采用中等氩气流速(0.9～1.5 m·s-1)工艺可有效避免断晶等缺陷的发生.同时,在中等氩气流速范围内,晶体中心处的氧含量下降至6.55×1017 atm/cm3(氩气流速为1.5m·s-1时),与低氩气流速时相比,氧含量降低了18;.

CuO/BaCo0.02ⅡCo0.04ⅢBi0.94O3共掺Ba0.5Bi0.5Fe0.9Sn0.1O3热敏厚膜的微结构及电学性能研究

袁昌来;刘心宇;陈国华;杨云;骆颖;周秀娟

2014, 43(5): 1199-1205.

摘要 ( 18 )

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采用丝网印刷工艺制备了CuO/BaCo0.02ⅡCo0.04ⅢBi0.94O3共掺Ba0.5Bi0.5Fe0.9Sn0.1O3热敏厚膜,并借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜及交流阻抗谱对厚膜的物相、形貌和电学性能进行表征分析.CuO的存在使得厚膜中的BaCo0.02ⅡCo0.94ⅢBi0.94O3出现分解行为和非钙钛矿Ba-Bi氧化物的形成,厚膜主要由大量的颗粒链组成,单个颗粒链主要由Ba0.5Bi0.5Fe0.9Sn0.1O3构成的小晶粒和低熔点的BaCo0.02ⅡCo0.04ⅢBi0.94O3大晶粒组成.当厚膜中CuO含量添加至10;时,可获得最低的室温电阻率;300 h 150℃下,CuO含量为4;的厚膜老化率约为2.3;.厚膜的电学性能主要来自于晶界的贡献,较低温区内晶界表现为氧空位电导,较高温区下为电子与氧空位耦合电导.

非水解溶胶-凝胶法制备硅酸锆晶须初探

王三海;江伟辉;冯果;刘健敏;苗立锋;王洪达

2014, 43(5): 1206-1211.

摘要 ( 4 )

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以无水四氯化锆为锆源,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,氟化锂为矿化剂,乙醇为溶剂,炭黑为还原剂,采用非水解溶胶-凝胶法制备硅酸锆晶须,研究了炭黑种类与坩埚密封程度对硅酸锆晶须生长的影响.结果表明:相对于比表面积过小的炭黑8001或比表面积过大的超级活性炭,竹炭更利于硅酸锆晶须的生长;采用敞开坩埚方式热处理时能获得直径为30 ～ 90 nm,长径比为6～15,沿[001]方向择优生长的硅酸锆晶须,半敞开或密封的反应体系均不能形成硅酸锆晶须.

Sr2Si5N8∶Eu2+光物理性能及电子结构的研究

沈天宇;吴一;申玉芳;邹正光;龙飞;张志军

2014, 43(5): 1212-1216.

摘要 ( 3 )

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运用碳热还原氮化法(CRN)合成了Sr2Si5N8和Sr2Si5N8∶Eu2+粉体,所得到物相的XRD图谱显示,掺杂Eu2+后比掺杂前峰值向高角度方向偏移.荧光图谱显示掺杂后激发光谱处于紫外和近紫外光范围,发射光谱峰值处于红光处.利用第一性原理基于密度泛函理论的平面波赝势法计算了Sr2Si5N8与Sr2Si5N8∶Eu2+的能带结构与电子态密度,发现Eu2+的加入使得体系拥有了易于将能量以光子形式放出的直接带隙跃迁机制,并且使得整个体系带隙减小,结合实验结果,揭示了该体系材料的微观发光机理.

石墨烯/Fe2O3纳米复合材料的制备及其储锂性能研究

付长璟;赵伟玲;张海礁;吴岩;刘锦辉;张佳;程希文

2014, 43(5): 1217-1222.

摘要 ( 6 )

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采用软化学方法控制氧化石墨表面含氧官能团的数量,一步完成了石墨烯/Fe2O3纳米复合材料的控制合成.采用XRD和Raman光谱分析及TEM表征复合材料的组成、结构和微观形貌特征,并对石墨烯/Fe2O3复合负极的电化学储锂性能进行了研究.结果表明,石墨烯/Fe2O3复合材料作为锂离子电池负极材料具有较高的储锂容量和倍率性能,充放电循环性能稳定.在100 mA/g的电流密度下循环100次,可逆容量为606 mAh/g,放电效率保持在91;;在2 A/g下放电容量是其在250 mA/g下放电容量的58.2;.

TiO2对固相反应制备莫来石陶瓷性能影响

齐大彬;罗旭东;谢志鹏

2014, 43(5): 1223-1228.

摘要 ( 5 )

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以天然红柱石和活性氧化铝为原料,固相反应烧结制备莫来石陶瓷,研究了TiO2对莫来石陶瓷的烧结性能和热震稳定性的影响,利用XRD、SEM及相关软件对莫来石陶瓷的晶相组成、晶胞参数和显微结构进行分析和讨论.研究结果表明:通过高温固相反应可以制备出以Al4.52Si1.48O9.74莫来石固溶体为主晶相的反应烧结莫来石陶瓷.引入2wt;的TiO2对于提高干压成型的反应烧结莫来石陶瓷热震稳定性有利.TiO2对于反应烧结莫来石陶瓷起到促烧结作用,掺杂Ti4+改变了主晶相莫来石固溶体晶胞参数,但未影响莫来石固溶体类型.

氧化锌纳米粒子的合成及其表面功能化修饰

胡江;王茗;曹雪丽

2014, 43(5): 1229-1235.

摘要 ( 14 )

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以三甘醇(TEG)为溶剂,高温热分解乙酰丙酮锌合成了氧化锌纳米粒子.为改善氧化锌纳米粒子表面性能和生物应用性能,分别用硅烷偶联剂(KH550)和聚酰胺-胺(PAMAM)进行表面修饰,在氧化锌纳米粒子表面接枝了-NH2活性官能团.分别采用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱、动态光散射(DSL)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)对样品进行了表征测试.XRD结果表明纳米氧化锌的平均晶粒尺寸为10 nm,并具有较好的结晶性.TEM观察表明,其形貌为颗粒状和小晶粒团聚成的球状粒子.FT-IR、XPS、DSL和Zeta电位测试结果表明氨基官能团成功修饰在氧化锌纳米粒子表面,增强了粒子的表面功能.UV-Vis光谱表明,氨基活性基团修饰后的纳米氧化锌仍然具有较强紫外带隙吸收.

多晶硅炉氩气导流系统设计与数值模拟优化

苏文佳;左然;程晓农;狄晨莹

2014, 43(5): 1236-1242.

摘要 ( 12 )

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在DSS法多晶硅生长中,为了降低氧碳含量,作者利用CGSim软件,分析了三种传统氩气导流系统的优缺点,以此为基础设计了一种中心和侧面双排气的新型导流系统,并对其进行了设计和数值模拟优化.模拟得出以下结论:多晶铸锭炉三种传统氩气导流系统中,石墨坩埚上部开大孔且有盖板时,有利于控制氧碳含量和固/液界面;新型多晶铸锭炉氩气导流系统中,中心氩气进口管伸入上盖板时,有利于降低多晶硅的氧碳含量;随着石墨坩埚上部开口高度h逐渐增大,中心出口氩气流速逐渐减小,侧面出口氩气流速增大,当h=20 mm时,有利于降低多晶硅的氧碳含量.研究结果为生长高质量的多晶硅提供了理论依据.

掺杂和包覆H3BO3对BZN陶瓷烧结和介电性能的影响

金彪;汪潇;杨留栓

2014, 43(5): 1243-1246.

摘要 ( 7 )

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以Bi2O3、ZnO和Nb2O5粉末为原料,通过固相反应合成了以(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7(BZN)为主晶相的陶瓷.分别以液相包覆法和固相混合法引入助烧剂B2O3降低BZN的烧结温度.研究了B2O3对BZN陶瓷的烧结和介电性能的影响.结果表明,液相包覆B2O3后,BZN陶瓷的烧结温度从1100℃降至900℃.H3BO3溶液的浓度为0.9 mol/L,900℃烧结3h所制BZN陶瓷的介电性能良好:εr=150,Q×f=228,τf=-362 ppm/.

熔盐法合成二硼化钛纳米粉体研究

王晓玲;王周福;王玺堂;刘浩;戴长浩

2014, 43(5): 1247-1251.

摘要 ( 22 )

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在NaCl-KCl熔盐中利用镁热还原法,以二氧化钛和硼粉为原料,金属镁粉为还原剂合成了TiB2纳米粉体,研究了合成温度、Ti/B摩尔比、保温时间对TiB2粉体合成的影响.通过XRD、TEM、BET对粉体的物相组成、显微形貌及比表面积进行了表征.研究结果表明:800℃时开始有TiB2生成,随温度升高,TiB2晶粒沿(101)晶面择优生长,最佳合成温度为1000℃.Ti/B摩尔比为1∶2.4时,经1000℃保温3h后合成了球形TiB2粉体,颗粒尺寸分布在5 ～30 nm之间;在界面机制控制下,延长保温时间到6h后,颗粒形貌由球形转变为立方状,尺寸增大到30 ～ 60nm,测得其比表面积为49.142 m2/g.

短程有序结构中宽带二次谐波产生的研究

王文杰;牛晓颖;周春花

2014, 43(5): 1252-1256.

摘要 ( 4 )

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本文从理论和数值模拟上分析了一种短程有序铁电畴结构中二次谐波的产生过程.这种短程有序结构是由一系列一定长度的周期极化铁电畴结构和任意长度的单畴结构交替构成.研究了结构参数对频率变化过程中频谱带宽和转换效率的影响.结果表明,转换效率可以通过增加短程有序结构的晶体长度得到提高,而频谱带宽的大小可以通过调节周期极化结构的长度加以控制.

稀土对Al2O3-TiC/Fe基金属陶瓷材料性能的影响

谭训彦;查丽霞;夏光华;李小红;廖文川;朱小鑫

2014, 43(5): 1257-1262.

摘要 ( 3 )

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以TiC、C、Mn、Ni、Mo、α-Al2O3微粉和还原Fe粉为主要原料,采用粉末冶金方法制备Al2O3-TiC/Fe金属基陶瓷材料.利用管式真空烧结炉(φ150 mm)高真空(2.5 Pa)烧结,烧成温度为1530℃,保温时间90 min.研究探讨不同稀土添加剂对试样吸水率及体积密度的影响,揭示材料的耐磨性能,以及稀土添加剂对试样的显微组织影响.试验表明:在以上条件下,添加0.3;的Y2O3时,Al2O3-TiC/Fe基金属陶瓷材料的吸水率和体积密度达到了最佳状态,分别为0.0310;和6.7770g/cm3,此时材料的耐磨性能得到提高.

Cu薄膜生长过程的Monte Carlo模拟

王炫力;陈冷

2014, 43(5): 1263-1268.

摘要 ( 7 )

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用动力学晶格蒙特卡洛模型(Kinetic Lattice Monte Carlo,KLMC)模拟Cu薄膜的生长过程,讨论了基底温度、沉积原子数、单原子最大迁移步数和原子相互作用范围等参数对薄膜表面形貌的影响,并与实验结果进行了比较.结果表明:基底温度升高或沉积原子数增加时,沉积在基底上的原子逐步由众多各自独立的离散型分布向聚集状态过渡形成团簇,并且温度越低,团簇越趋于分散生长.当最大迁移步数减小或相互作用范围增大时,团簇亦趋于分散生长.

掺P石墨烯结构和电子性质的第一性原理研究

唐斌;罗强;张强;伍振海;冉曾令

2014, 43(5): 1269-1273.

摘要 ( 4 )

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基于密度泛函理论第一性原理,在广义梯度近似下,本文研究本征石墨烯和掺杂不同浓度P的石墨烯结构和电子性质并发现本征石墨烯禁带宽度为零;对于P∶C掺杂比分别为1∶17、1∶7、1∶1的石墨烯,其P-C键长由0.142nm的C-C键分别增大为0.1629 nm、0.1625 nm、0.1751 nm,其对应带隙分别由零带隙变为0.28 eV、0.44 eV、1.21eV:费米能级逐渐下降.分析分波态密度后发现,在掺P石墨烯中主要为P原子的3p态电子影响其总态密度.

核桃状3D分级结构γ-AlOOH无模板水热合成及对刚果红吸附性能研究

孟范成;张晓磊;任海深;卢思颖;黄伟九;洪学鹍

2014, 43(5): 1274-1279.

摘要 ( 8 )

PDF (1262KB) ( 36 )

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以Al(NO3)3.9H2O为铝源、尿素为沉淀剂,无模板水热法制备了单分散、尺寸均一的核桃状分级结构γ-AlOOH.用XRD、SEM、TEM和氮气吸脱附法对样品进行了表征,探讨了γ-AlOOH纳米结构形成机理,并研究了其对刚果红的吸附性能.实验结果表明,核桃状分级结构组成单元为纳米纤维,比表面积为101.3 m2/g,平均孔径为21.88 nm,并对刚果红表现出良好的吸附特性,吸附率和最大吸附量分别为98.8;和98.8 mg/g.

二氧化硅对锆酸钙材料结构及性能的影响

游杰刚;张国栋;金永龙;高配亮

2014, 43(5): 1280-1285.

摘要 ( 7 )

PDF (1681KB) ( 29 )

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以分析纯氧化锆和碳酸钙为原料,成本相对低廉的二氧化硅为添加剂,利用固相反应烧结制备锆酸钙材料.研究了二氧化硅对锆酸钙材料相组成、晶胞参数、微观结构及常温性能的影响.用X射线衍射、扫描电镜及X 'pertplus分析软件分别对烧后锆酸钙试样的晶相组成、显微结构和晶胞参数进行表征和计算,并对试样的体积密度和显气孔率进行了测定.结果表明:利用碳酸钙和氧化锆在1600℃下保温3h,制备出的锆酸钙材料致密度较低;引入二氧化硅可以促进锆酸钙材料的烧结,当二氧化硅的加入量小于0.5mol;时,二氧化硅主要是通过在锆酸钙材料中形成间隙固溶体,产生晶格缺陷而促进材料的烧结;同时二氧化硅在锆酸钙材料中形成固溶体后,还导致锆酸钙相晶胞参数和晶胞体积的增大;由于O2-半径较大,难以进入间隙位置,使得二氧化硅在锆酸钙材料中的固溶量很小.当二氧化硅的加入量大于或等于0.5mol;时,锆酸钙的晶胞参数和晶包体积将几乎不发生变化,但是在锆酸钙材料中会有硅酸二钙相的出现和增加;二氧化硅最佳加入摩尔百分含量为0.25; ～ 0.5;.

BiOCl(110)表面电子结构和光学吸收的第一性原理研究

赵晓霞;张小超;李国旗;王艳;韩培德;樊彩梅

2014, 43(5): 1286-1290.

摘要 ( 3 )

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基于密度泛函理论第一性原理研究了BiOCl(110)表面两种不同终止端(ll0)-BiCl和(110)-O电子结构和光吸收性质.结果表明:(110)-BiCl和(110)-O表面均未发生重构现象;(ll0)-BiCl表面导带底部出现明显表面态,导致该表面带隙降低,且价带与导带均朝低能方向移动;而(110)-O表面态位于价带顶,导带能带变窄导致该表面带隙略大于体相BiOCl;(ll0)-BiCl和(110)-O表面能分别为1.570 J· m-2和1.550 J· m-2;光吸收性质对比分析知,与BiOCl体相相比,(ll0)-BiCl表面吸收光谱发生明显红移.

金属纳米薄膜对大孔径光子晶体光纤传感特性的影响

邴丕彬;邸志刚;李忠洋;姚建铨;陆颖

2014, 43(5): 1291-1295.

摘要 ( 4 )

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基于全矢量有限元法研究了金属纳米薄膜对大孔径光子晶体光纤(PCF)传感特性的影响.针对所设计的大孔径PCF传感模型,数值模拟了PCF材料中金属纳米薄膜厚度不同以及不均匀时所表现的吸收特性:当金属纳米薄膜的厚度为均匀的30 nm和40nm时,分别在0.535 μm和0.565 μm处出现非常明显的吸收峰,且HEX11和HEy11两个模式完美简并;当有一个空气孔中的金属纳米薄膜厚度为30 nm,其他空气孔中的金属纳米薄膜厚度为40nm时,HEx11和HEy11模式的损耗曲线明显不简并,能够表现出两种金属纳米薄膜厚度的吸收特性;模拟计算了所设计传感器不同测量方法所表达的灵敏度与分辨率.研究结果为PCF传感器中金属纳米镀膜的实际操作和使用提供了理论依据.

宽通带宽截止带通滤光片研究

朱华新;王彤彤;高劲松;刘桂林;李帅

2014, 43(5): 1296-1301.

摘要 ( 7 )

PDF (1690KB) ( 30 )

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本文以K9为基底设计了一种宽通带宽截止带通滤光片,即:540～750 nm为通带区域,400 ～ 520 nm、770～1100 nm为截止带区域,为实现这一特性,在K9基底的两侧分别设置长波通和短波通组合膜系,分别用于截止400～520 nm和770～1100 nm,而两者通带交集为540 ～ 750 nm,膜层总数为48层,膜层总厚度达5.03 μm,工艺实现采用了电子束蒸发物理气相沉积的方法,薄膜材料仅含有TiO2和SiO2,并分别作为高低折射率材料.利用分光光度计对镀有该组合膜的样品透过率进行测量,测试结果表明540～750 nm通带平均透过率达到了85.82;,通带相对半宽度达221 nm,400 ～ 520 nm和770 ～ 1100 nm的截止度分别达到1.36;和1.27;,实验结果与理论设计基本吻合,达到了宽通带宽截止的目标,环境测试表明:薄膜具有良好的稳定性和牢固度.该组合膜系可以应用于可靠性要求较高的环境中.

煤油浮选硅片切割废砂浆中碳化硅的作用机理研究

侯思懿;铁生年

2014, 43(5): 1302-1305.

摘要 ( 8 )

PDF (1110KB) ( 32 )

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通过溶液的气液表面张力测定表明煤油浮选效果优于柴油,因此以煤油做捕收剂,采用泡沫浮选方法回收硅片切割废砂浆中的碳化硅.研究了捕收剂浓度及pH值对分离效果的影响.利用解吸实验和浮选前后物质的红外光谱分析确定出煤油和碳化硅的吸附形式主要为物理吸附.

不同材料构成声子晶体带隙特性研究

闫昕;邴丕彬;张兴坊

2014, 43(5): 1306-1310.

摘要 ( 6 )

PDF (1624KB) ( 32 )

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基于平面波展开法研究不同材料构成声子晶体带隙特性.数值模拟得到碳散射体与不同基体材料构成正方形声子晶体XY模式的能带结构,环氧树脂基体与不同散射体材料构成正方形声子晶体XY模式的能带结构,正方形和三角形结构声子晶体Z模式的能带结构.结果表明增加散射体与基体的密度比,更容易出现带隙,三角形结构相比正方形结构更易形成较宽带隙.研究结论为声子晶体器件制作提供理论依据.

固化剂对磷酸盐粘结剂固化行为的影响研究

李良锋;吕福特;马雪;王恩泽

2014, 43(5): 1311-1316.

摘要 ( 5 )

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本文以H3PO4和Al(OH)3为原料制备磷酸铝粘结剂,探讨了不同固化剂ZnO、CuO、Cr2O3对其固化行为的影响.采用XRD、邵氏硬度仪、TG-DSC等分析手段研究了磷酸盐粘结剂的物相组成、硬度、吸湿率及其固化机理等.结果表明:当P/Al摩尔比为3∶1.3时,磷酸铝粘结剂的理论固化温度为262℃,固化后产物为AlH2P3O10·H2O.固化剂的加入可以有效地缩短固化时间和提高涂层性能,以CuO为最佳.当CuO添加量不低于8wt;时,磷酸盐粘结剂固化时间最短,为2.5 h;吸湿率最低,为4.21wt;.当CuO添加量为6wt;时,涂层硬度最大,为99.2 HA.其对应的理论固化温度为145℃,固化产物为Al4(PO4)3(OH)3·xH2O和少量的Cu4P2O9·H2O.

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