人工晶体学报

《人工晶体学报》征稿简则

2014, 43(11): 1-2.

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激光晶体Zr∶Yb∶LiNbO3的生长及光谱性质研究

李百中;李铮;施振华;刘有臣;张沛雄;程继萌;杭寅

2014, 43(11): 2767-2771.

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采用Czochralski技术分别生长了双掺Zr4+(1mol;,2mol;,3mol;)和Yb3+(0mol;,1mol;,1mol;)的Zr∶Yb∶LiNbO3晶体.测试了晶体的XRD图谱并与标准图谱进行了比较.测量了晶体的红外透射光谱,OH-的振动吸收峰分别位于3485 cm-1、3488 cm-1和3488 cm-1,当Zr4+浓度达到2mol;以后,继续增大Zr4+浓度,OH-的振动吸收峰不发生移动.研究了晶体的室温吸收、发射光谱和荧光寿命特性,表明Zr∶Yb∶LiNbO3晶体是一种潜在的可用来发展具有抗光损伤的新型激光晶体材料.

勾形磁场对分离结晶法生长CdZnTe晶体过程中液层热毛细-浮力对流的影响

彭岚;龚欢;张全壮

2014, 43(11): 2772-2779.

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借助数值模拟手段研究了常重力条件下分离结晶法生长CdZnTe晶体过程中液层热毛细-浮力对流,探讨了不同勾形磁场强度和狭缝宽度对流动的影响.计算选取液层的高径比A为1,狭缝宽度S分别为0.05、0.075以及0.1,磁场Hartmann数分别为45、90及135.结果表明:勾形磁场能够对液层内热毛细-浮力对流起到抑制的作用,且随着磁场强度的增加,流动失稳的临界Marangoni数增大;随着狭缝宽度S的增大,液层内部流动减弱.

白光LED用Ca0.5-xWO4∶Eu0.253+Li0.25+Srx2+红色荧光粉的合成及发光性能研究

贺文文;李桂芳;高硕;郝敏如

2014, 43(11): 2780-2785.

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采用溶胶-凝胶燃烧法合成了不同Sr2+掺杂浓度的Ca0.5-xWO4∶Eu0.253+Li0.25+Srx2+(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20,0.25)红色荧光粉,分别采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和荧光分光光度计对荧光粉的结构、微观形貌和发光特性进行表征.结果表明,在500℃低温下煅烧4h可得到纯白钨矿结构的Ca05WO4∶Eu0.253+Li0.25+荧光粉,且荧光粉的颗粒随着煅烧温度的升高而增大,800℃合成的晶粒尺寸比较均匀,平均粒径在1～2 μm左右.Ca0.5-xWO4∶Eu0.253+Li0.25+Srx2+系列荧光粉均可以被393 nm和464 nm有效激发,其发射主峰值位于615 nm,属于Eu3的5D0→7F2跃迁.同时还系统研究了Sr2+的不同掺杂浓度对荧光粉发光性能的影响.Ca05-xWO4∶Eu0.253+Li0.25+Srx2+荧光粉中Sr2+的最佳掺杂浓度为x取0.15.

磷含量对金刚石镀层形貌及其加工性能的影响

王加顺;朱永伟;徐俊;刘婷婷;彭雁

2014, 43(11): 2786-2792.

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通过化学镀方法,在金刚石颗粒表面制备一层不同P含量的Ni-P合金层;利用SEM分析了镀层的微观形貌;并用其制备了固结磨料研磨垫,比较了不同P含量金刚石研磨垫在加工过程中的摩擦系数、声发射信号及研磨垫的耐磨性;探索了不同研磨垫的加工特性;并与电镀镍金刚石进行了对比.结果表明:金刚石镀层P含量能够明显改变金刚石的形貌;研磨过程中的摩擦系数、材料去除速率和工件表面粗糙度随着P含量的增加呈先增大后减小的趋势;中磷金刚石磨粒对工件的摩擦力和切入深度最大,研磨垫的磨粒保持性与自修整性平衡;电镀金刚石表面粗糙度及加工性能介于低磷与中磷之间.

压强效应下Ba2YNbO6的弹性性质与电子结构的第一性原理计算

周倩;张蓉;杨春燕;杜立飞;张利民

2014, 43(11): 2793-2798.

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采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,计算了不同压强下立方结构双钙钛矿氧化物Ba2YNbO6的弹性性质与电子结构.计算结果表明:平衡状态下Ba2YNbO6为延展性材料,且延展性随压强的增大而提高;弹性常数,弹性模量和泊松比均随压强的增大近线性增大;Ba2YNbO6为直接带隙半导体,平衡状态下带隙宽度为2.55 eV,且带隙值随压强的增大而减小;费米面附近的能带主要由O 2p,Nb 4d和Y 4d层的电子态密度确定,增大压强使态密度峰有偏离费米面的趋势,并且态密度展宽,峰发生劈裂.

泡生法蓝宝石单晶炉热屏对热场的影响分析

王凯;郭余庆;胡章中;黄浩斐;王鸣

2014, 43(11): 2799-2805.

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对泡生法生长蓝宝石单晶进行了数值模拟,计算分析了晶体温度场分布规律.通过改变顶部保温屏的层数、侧壁保温屏的层数、反射屏的开口半径大小,分析热场的影响,得到了各参数与温度分布及温度梯度的变化关系.模拟发现,适当减少顶部保温屏层数,增大反射屏开口,可以增加晶体径向温度梯度;适当增加顶部保温屏层数,增大反射屏开口,可减小晶体轴向温度梯度.而侧壁屏层数几乎无影响.最后将分析结果与实验相结合,进行实验验证,成功获得了质量较好的蓝宝石单晶.

溶胶-凝胶法制备ZnAl2O4∶Tb3+薄膜及其光学性能研究

常天赐;杨勤学;雷志高;孔峻涵;孟大维;张扬;李木青;王君霞

2014, 43(11): 2806-2810.

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使用溶胶-凝胶法在硅片衬底上制备出不同浓度Tb3+掺杂的ZnAl2O4∶Tb3+薄膜,使用X射线衍射(XRD)、热重-示差扫描量热(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)以及荧光光谱分析(PL)进行了表征.结果表明,在700 ℃煅烧温度下得到的ZnAl2O4∶Tb3+薄膜能够形成良好的锌铝尖晶石物相.700℃煅烧所得样品以薄膜形态附着在硅片衬底上,薄膜表面存在小尺寸裂纹,且与衬底之间附着良好.在232 nm紫外光激发下,样品的发射光谱由位于489 nm、543 nm、587 nm和620 nm的四个发射峰组成,分别对应Tb3+的5D4→7F1(J=6,5,4,3)的跃迁,并且当Tb3+掺杂浓度为5at;时,样品的发光强度达到最大值,继续增加Tb3+浓度,则会发生浓度猝灭现象,发光强度降低.

碳酸铯阴极缓冲层对有机太阳电池器件性能的影响

赵晓辉;蔡佳林;高江旭;马晓燕;杨少鹏

2014, 43(11): 2811-2815.

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以poly(3-hexyhhiophene)(P3HT)作为电池给体材料,[6,6]-phenyl-C60-butyric acid methyl ester(PC61BM)为电池受体材料,使用Cs2CO3作为电池的阴极修饰层,通过测量不同条件下制备的器件的J-V曲线和转换效率,研究了Cs2CO3的厚度以及退火温度对电池器件性能的影响.结果表明在2000 r/min转速下旋涂Cs2CO3并在130℃温度下进行退火10 min,电池的短路电流、填充因子、转换效率分别提高到11.56 mA/cm2、58.28;、3.37;,与未处理的器件相比效率提高了16;,而且使用碳酸铯作为阴极缓冲层可以有效的提高电池的稳定性,延长器件的寿命.

碳纳米管结构对聚乙烯/碳纳米管纳米杂化串晶的影响

信秀平;丁长坤;刘柯妍;张积财;程博闻

2014, 43(11): 2816-2819.

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通过溶液等温结晶技术制备了聚乙烯/碳纳米管纳米杂化串晶(Nanohybrid shish-kebab),利用透射电子显微镜观察了纳米杂化串晶的形貌,讨论了不同结晶条件,尤其是碳纳米管的直径对串晶形貌的影响.结果表明,聚乙烯片晶在多壁碳纳米管表面能够实现可控周期性修饰,较小直径的Ⅰ-MWNT的异相成核能力更强,在其表面所生长的kebab密度较大,但结构规整性较差,而在较大直径的Ⅱ-MWNT表面所生长的kebab结构更为规整.碳纳米管的直径对纳米杂化串晶的形成和形貌有重要影响.

蓝光激发BaLa2-xZnO5∶Eux荧光粉的合成及发光性能

李东志;王海波;朱月华;邢海东;施丰华

2014, 43(11): 2820-2824.

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采用柠檬酸溶胶凝胶法合成了一种蓝光激发的BaLa2-xZnO5∶Eux红色荧光粉,用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪对样品结构、形貌和光谱性能进行了表征.结果表明,该荧光粉为四方晶系结构,1100℃下结晶性能较好,粒径范围2～5 μm.Eu3+的最佳掺杂浓度为0.15mol;.BaLa2-xZnO5∶Eux荧光粉在468 nm处有较强的激发峰,能与蓝光芯片很好地匹配,是一种很有应用价值的蓝光LED红色荧光材料.

新型复合正极材料5LiMn0.9Fe0.1PO4·Li3V2(PO4)3/C的制备及电化学性能研究

陆佳佳;王鹏飞;石少楠;陈嘉彬;韦桂;徐高翔;伍凌

2014, 43(11): 2825-2829.

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用固相法制备了5LiMn0.9Fe0.1PO4·Li3V2(PO4)3/C复合正极材料.采用XRD、SEM、TEM和电化学测试等对材料进行了表征.结果表明,复合材料由LiMn0.9Fe0.1PO4和Li3V2(PO4)3两相组成,不含其它杂质.Li3V2(PO4)3的加入使得LiMn0.9Fe0.1PO4的电化学性能得到极大地提高.该复合材料在0.05 C和1C倍率下的放电比容量分别为162.8 mAh·g-1和129.6mAh·g-1,在1C倍率下循环50次后的容量保持率为90.1;.

气体流量对热解火焰法合成碳纳米管的影响

郭永红;姜鹏;王阳;丁开翔;孙保民

2014, 43(11): 2830-2834.

摘要 ( 4 )

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采用热解火焰法制备了碳纳米管,研究了不同气体流量对碳纳米管制备的影响.结果表明:He流量变化会对碳纳米管形态产生影响,CH4、H2流量变化对碳纳米管形态影响不大;He、H2、CH4流量变化会影响碳纳米管的产量,当He、H2、CH4流量比2∶3∶6时,碳纳米管产量最高且产物主要是单壁、双壁、三壁碳纳米管.

射频功率对Si薄膜微观结构及电学性能的影响

郝娟;蒋百灵;杨超;董丹;张彤晖

2014, 43(11): 2835-2839.

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采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)法制备了不同射频功率的Si薄膜,并对其进行真空退火处理.研究了射频功率和退火处理对薄膜微观结构和电学性能的影响,并总结了不同电场环境对薄膜原子排列有序度的影响规律.结果表明:随射频功率的增加,Si薄膜的非晶结构无实质改变,但其少子寿命明显增强;经800℃真空退火处理后,Si薄膜的微观结构均由非晶态转变为晶态,晶化程度达60;以上,且少子寿命达到20 μs以上.

络合法制备不同形貌的铈锆固溶体及其性能研究

赵臣;税安泽;李美澄;刘时剑;姚建城;陈秋群;黄诗耀

2014, 43(11): 2840-2845.

摘要 ( 4 )

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采用不同的络合剂(草酸、谷氨酸、苹果酸和酒石酸),通过络合法制备出玫瑰花状、块状、多孔网状的Ce0.77Zr0.23O2铈锆固溶体,利用热分析(TG-DSC)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积和氢气程序升温还原分析(H2-TPR)等对前驱体及固溶体进行了测试表征.前驱体在450℃下煅烧2h即可得到铈锆固溶体,700℃以后会发生晶粒长大的现象.其中以草酸为络合剂制备的玫瑰花状铈锆固溶体随着煅烧温度的升高,平均晶粒尺寸迅速增大,并发生分相,热稳定性较差;以酒石酸为络合剂制备的米粒状铈锆固溶体比表面积高达53.89 m2/g,900℃下煅烧2h,平均晶粒尺寸依然小于20 nm,具有优良的储氧性能.

薄板型声子晶体材料参数对弯曲振动带隙的影响

赵浩江;刘荣强;郭宏伟;邓宗全

2014, 43(11): 2846-2851.

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借助改进的平面波展开法,从薄板弯曲波的波动方程出发,分析了材料参数对正方晶格/正方散射体的薄板型声子晶体的第一个完全带隙和第一个Γ-X方向带隙的影响.结果表明,散射体和基体材料的杨氏模量比和质量密度比是影响薄板弯曲振动带隙的关键材料参数;弯曲振动的第一完全带隙和第一Γ-X方向带隙都在由杨氏模量比和质量密度比组成的空间内被分为两个区域,能带结构分别具有Bragg散射特征和局域共振特征.

声子晶体禁带特性及局域共振现象的试验研究

朱兴一;钟盛;叶安珂;邓富文;吴睿;俞悟周

2014, 43(11): 2852-2859.

摘要 ( 2 )

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以弹性(亚克力柱/空气型)及粘弹性(硅橡胶/空气型)声子晶体为研究对象,研究了散射体填充率、形状、排列方式、材料性质、缺陷形式等对声子晶体禁带特性及局域共振现象的影响.结果表明:随着层数的增加,带隙频率逐渐靠近理论值,但达到一定层数后,其影响会减弱;与正方柱形比较,圆柱形声子晶体得到的带隙更宽,而与弹性声子晶体相比,粘弹性声子晶体更易得到低频宽带隙的效果;声子晶体晶体阵列个数对共振频率的影响并不大,而散射体形状、填充率、及材料性质对共振频率有一定影响,尤其是粘弹性材料对提高局域共振的品质因子有非常大的作用;多点缺陷的引入对缺陷局域模态的分离有一定贡献,但多点缺陷间隔较近时会降低局域模态的分离效果.

非密堆积型PS胶体晶体及其TiO2反结构的制备

万勇;蔡仲雨;贾明辉;管延鑫;张志云

2014, 43(11): 2860-2864.

摘要 ( 2 )

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采用改进的垂直沉积法,以聚苯乙烯(polystyrene,PS)微球为组成基元,制作出两种非密堆积型的二元胶体晶体结构.扫描电镜观察和反射光谱测试证明该方法可以获得很好的有序结构;以单一组元的非密堆积型PS微球胶体晶体为模板,制备出了相对折射系数较大的二氧化钛(titania,TiO2)为组成的胶体晶体反结构.

Au纳米颗粒的制备及光限幅效应研究

秦静;郑婵;邱宁

2014, 43(11): 2865-2869.

摘要 ( 1 )

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分别采用两相法和水相法制备颗粒大小不同的Au纳米颗粒,通过紫外-可见吸收光谱和电子透射显微镜研究了表面保护剂剂量与粒径大小关系,发现表面保护剂增加会使Au纳米颗粒粒径降低,且分级纯化法会降低粒径分布范围.在此基础上对不同方法制备的Au纳米颗粒进行非线性光限幅测试.两相法制备的Au纳米颗粒的光限幅阈值比水相法制备的Au纳米颗粒低,但随着入射能量的增大,水相法制备的Au纳米颗粒的光限幅效果优于两相法Au纳米颗粒.

水热法制备SrFe12O19铁氧体粉末及其烧结后结构和磁性能研究

曹春香;胡绪照;夏爱林

2014, 43(11): 2870-2873.

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采用水热法合成了M型SrFe12O19铁氧体粉末,并对其烧结前后的结构和磁性能进行了研究.实验发现,无论烧结前还是后样品都是单相铁氧体结构.烧结后,样品的矫顽力和饱和磁化强度分别从42.9 kA/m和48.1 emu/g显著增加到237.8 kA/m和64.9 emu/g,这与高温烧结后其晶粒的长大密切相关.实验还发现,烧结后样品中存在着剩磁增强效应,其原因可归于样品中不同磁硬度的纳米晶相之间的磁耦合作用.

晶格失配和退火氧压对La0.825Ca0.175MnO3薄膜的电学性能的影响

陈清明;崔琦;蔡云麒;张斌;马吉;张辉

2014, 43(11): 2874-2879.

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采用紫外脉冲激光沉积技术分别在LaA1O3(LAO)、(LaAlO3)0.3-(SrAlTaO6)0.7(LSAT)和SrTiO3(STO) (001)单晶衬底上制备了La0.825Ca0.175MnO3(LCMO)薄膜.实验发现衬底的晶格失配度和退火氧压对薄膜结晶质量和电学性能有重要影响.电阻-温度曲线显示,生长在LAO(压应变)的LCMO薄膜比生长在STO(拉伸应变)的薄膜有更高的绝缘体-金属转变温度Tp和更大的电阻温度系数(TCR).增加退火氧压可以有效地提高薄膜的Tp和TCR值.当退火氧压为30000 Pa时,与衬底晶格失配度最小的LCMO/LSAT薄膜具有最高的Tp(234.5 K)和最大的TCR (22.4;).实验结果表明Ca含量为0.175的La1-xCaxMnO3薄膜材料在测辐射热计等方面有潜在的应用前景.

Ba0.955Al2Si2-xTixO8∶Eu2+荧光粉晶体结构和光谱特性

王飞;田一光;张乔

2014, 43(11): 2880-2885.

摘要 ( 3 )

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由高温固相反应制得Ba0.955Al2Si2-xTixO8∶Eu2(x=0～1.0)系列试样,通过XRD和荧光光谱测试,研究各试样的晶体结构和光谱特性.XRD分析结果表明,当Ti4+置换Si4+的量逐渐增至1.0时,各试样均为单斜晶系,空间群为C2/m(12),其晶胞参数a,b,c,β和晶胞体积V呈线性递增,其中晶胞参数c变化幅度最大,a最小,试样的晶粒尺寸略微减小.荧光光谱分析结果表明,试样的荧光激发谱为宽带,位于230 ～ 400 nm,可264 nm、303 nm、341nm和367 nm四个峰拟合成,表观峰值位于340 nm;试样的发射光谱为370～600 nm一宽带不对称峰,峰值为434nm,可拟合成419 nm和453 nm两峰,两拟合峰峰位随Ti4+置换量增加线性红移;利用试样荧光光谱和Van Uitert经验公式,得出BaAl2 Si2O8∶Eu2+中Ba2+的配位数为9.

注凝成型莫来石增强磷酸铬铝复相陶瓷浆料的流变性及坯体性能研究

何艳;陈宁;霍冀川;高祀建;杨猛

2014, 43(11): 2886-2891.

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本文研究单体用量、分散剂用量、pH值以及球磨时间对莫来石增强磷酸铬铝复相陶瓷注凝成型浆料流变性能的影响,研究了注凝成型的烧结样品的性能和显微结构.结果表明,当pH值为9,分散剂用量为固相质量分数的0.48;,球磨时间为8h,单体浓度为14wt;,可制备出国相含量为53vol;,粘度最低的莫来石增强磷酸铬铝复相陶瓷的注凝浆料.利用SEM、万能力学测试仪、显微硬度计、E5071C矢量网络分析仪等测试手段对该材料进行表征.通过制品的性能参数和显微结构的比较,注凝成型制备的莫来石增强磷酸铬铝复相陶瓷的性能均优于干压成型制备的该陶瓷材料性能.

磁控溅射法制备硒化银薄膜及其磁电阻效应研究

朱汉明;乐松

2014, 43(11): 2892-2896.

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采用磁控溅射后退火的方式成功制备了硒化银薄膜,膜厚约为310 nm.X射线粉末衍射分析表明所制备薄膜为单相正交结构,伴随择优取向;比较不同退火温度的效果后发现300℃退火后的薄膜样品结晶最好.扫描电子显微镜、X射线能谱分析表明300℃退火后样品均匀致密,元素组分接近原始比例,是较为适宜的退火温度.低温磁电阻测试显示薄膜样品具有明显的正磁电阻效应,90K附近达到最大磁电阻值7.3;.霍尔系数测量得到薄膜样品室温载流子浓度与霍尔迁移率分别为2.2×1019 cm-3与221 cm2·V-1·s-1.

低强度脉冲伽马辐射测量中LaCl3、YAG∶Yb和CeF3闪烁探测器优选

胡孟春;李如荣;李忠宝;甫跃成;刘建;唐登攀;张建华;陈力雄;黄雁

2014, 43(11): 2897-2902.

摘要 ( 1 )

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为了在低强度脉冲伽马辐射测量中获得更精密可靠的测试数据,对LaCl3(φ50 mm×30 mm)、YAG∶Yb(φ50mm×50mm)两种新型闪烁探测器和常用CeF3(φ45 mm×20 mm)闪烁探测器的灵敏度、伽马/中子甑别能力、时间响应特性、统计涨落等主要参量进行了实验测量和对比.实验测量结果表明:LaCl3闪烁探测器灵敏度最高;伽马/中子甑别能力比另两种闪烁探测器高l倍以上;时间响应与CeF3闪烁探测器相当;统计涨落最小(测点注量率相当的情况下).进行中子、伽马混合脉冲辐射场中的低强度脉冲伽马辐射测量时,三种闪烁探测器中,LaCl3闪烁探测器是一种更佳的实用候选闪烁探测器.

CuCl枝晶与单质Cu枝晶的生长与枝晶形貌结晶学分析

邱志惠;阮青锋;黄世宁;黄肖丽;宋林;杨杨

2014, 43(11): 2903-2907.

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以锌粉和氯化亚铜为原料,采用水热法,制备了单质Cu枝晶与CuCl枝晶.利用X-射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM),对枝晶产物和生长机理进行了表征.结果表明:单质Cu枝晶多为黄色具有金属光泽的三维树枝状结构,也可见二维枝状结构;CuCl枝晶为白色二维叶片状结构.尽管CuCl叶片在整体的外形上略有不同,但结晶学特征是相同的,都可以观察到明显的主干,在主干的两侧均有侧枝,且侧枝与主干之间呈60°夹角关系,同侧的侧枝之间彼此平行排列.通过对叶片状枝晶的结晶学规律的分析发现:CuCl枝晶的主干是由四面体单体沿[121]方向以平行连生方式形成,侧枝是四面体单体分别沿[211]和[112]平行连生而成.

四种镁铁铝材料的物相组成与显微结构表征

丁达飞;李志坚;栾旭;吴锋

2014, 43(11): 2908-2912.

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分别以烧结铁铝尖晶石、电熔铁铝尖晶石、烧结镁铁砂及电熔镁铁砂为铁载体,在控制试样化学组成接近的前提下,按照镁铁铝尖晶石砖生产工艺制备镁铁铝尖晶石砖试样.采用XRD和SEM对试样的物相组成和显微组织结构进行分析表征.结果表明:铁铝尖晶石试样中,存在(Mg,Fe2+)Al2O4复合相,其中铁以Fe2+的形式存在,并产生少量镁铁尖晶石脱溶物;镁铁砂试样中,形成Mg(Fe3+,Al)2O4复合相,铁以Fe3+的形式存在,并产生了AlFe2O4连续固溶体相;烧结铁载体试样的显微结构中存在较多微气孔,电熔铁载体试样显微组织结构致密.

溶液燃烧法制备纳米硼酸铝及其表征

霍慧琴;闫玉芳;李晓芳;田苗苗;储刚;姜恒

2014, 43(11): 2913-2917.

摘要 ( 5 )

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以九水硝酸铝、硼酸、甘氨酸、尿素为原料,通过溶液燃烧法制备了纳米硼酸铝.分别采用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)测试手段,对产物前驱体及最终产物作表征,探讨了燃烧剂种类、煅烧温度、煅烧时间、原料配比等工艺参数对产物物相、形态、粒度等的影响.结果表明,以甘氨酸为燃烧剂,n(硝酸铝)∶n(甘氨酸)=3∶5,煅烧温度为1200℃,煅烧时间为4h时,可合成结晶度较好、规则的纳米硼酸铝(Al18B4O33)颗粒,其平均粒径在80 nm左右.

基于一维光子晶体陷光的超薄晶硅太阳电池光学结构优化

陆晓东;张鹏;周涛;赵洋;王泽来;吕航;张明

2014, 43(11): 2918-2922.

摘要 ( 1 )

PDF (2107KB) ( 11 )

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先选择增透膜、Ag底面反射镜和三角带型一维光子晶体结构作为超薄晶硅电池(有源层厚度为12μm)的陷光结构,然后利用有限差分频域法对这一陷光结构进行了优化,最后通过吸收光谱和光电流密度谱对优化的陷光结构性能进行了评估.计算表明:在300 nm≤A≤800 nm的波长范围内,优化陷光结构实现了Yablonovith陷光极限;在800 nm≤A≤1100 nm的波长范围内,该优化陷光结构的性能略低于Yablonovith陷光极限,但明显高于矩形条带式一维光子晶体陷光结构的陷光性能.

尿酸结石患者尿液中纳米微晶的形貌、组分和元素分析

薛俊发;李玉宝;夏志月;欧阳健明

2014, 43(11): 2923-2928.

摘要 ( 4 )

PDF (1677KB) ( 15 )

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采用X射线衍射仪(XRD)、高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)以及附带的快速傅里叶变换(FFT)和能谱分析(EDS)对尿酸(UA)结石患者尿液中纳米微晶的形貌、组分和元素进行了分析.纳米尿微晶的主要组分为UA,并含有少量一水草酸钙(COM)和磷酸盐.这表明,尿液中的大量纳米UA晶体的存在是UA结石形成的重要原因;高尿酸尿症、酸性尿以及结石抑制剂的缺失是UA结石形成的危险因素.本文有助于深入了解UA结石的形成机理.

光学元件磨削加工亚表面损伤检测研究

胡陈林;毕果;叶卉;李洪友

2014, 43(11): 2929-2934.

摘要 ( 7 )

PDF (1686KB) ( 12 )

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基于氢氟酸刻蚀对光学元件亚表面裂纹影响的刻蚀模型,将化学刻蚀、逐层抛光技术和激光共聚焦扫描技术相结合,提出了一种磨削加工光学元件亚表面损伤的检测方法.实验证实该方法得到的亚表面损伤深度与公认的亚表面损伤预测模型的预测结果吻合性较好,是一种可靠的亚表面深度检测方法.

石墨烯的晶格缺陷

侯宏英;孟瑞晋

2014, 43(11): 2935-2942.

摘要 ( 24 )

PDF (1382KB) ( 15 )

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独特而完美的二维晶体结构赋予了石墨烯超高的比表面积、导电导热率和机械强度等诸多优异性能.然而在实际制备过程中,不可避免地会产生空位和含氧基团等晶格缺陷,从而使得这些性能指标大大低于理论值,故具有完美二维晶体结构的高质量石墨烯成了研究者竞相追求的目标.其实,任何事情都具有两面性,这些晶格缺陷同时也具备一些优点,如可以改善石墨烯的离子扩散系数、分离性能及反应活性等.本文客观而全面地综述了当前文献中石墨烯结构中的晶格缺陷对石墨烯性能的影响.

晶体尺寸、形貌和表面粗糙度差异对细胞毒性的影响

孙新园;欧阳健明;李玉宝;朱文玉

2014, 43(11): 2943-2949.

摘要 ( 3 )

PDF (2253KB) ( 11 )

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随着生物材料在生物组织工程领域的应用,晶体材料对细胞的毒性受到人们的广泛关注.人为可控材料在生物体内的应用也越来越广泛.本文综述了晶体尺寸、形貌和表面粗糙度差异对细胞毒性和损伤的影响,从表面电荷、Zeta电位、表面能、颗粒长径比、比表面积、晶体性质、结晶度和化学界面等角度讨论了不同材料对细胞毒性的影响机制,以期在药物载体、生物材料安全性和一些疾病的预防等方面提供一定的启示.

新型二维晶体MXene的研究进展

孙丹丹;胡前库;李正阳;王李波;周爱国;吴庆华

2014, 43(11): 2950-2956.

摘要 ( 3 )

PDF (1725KB) ( 13 )

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MXene是一种新型的二维过渡金属碳化物或碳氮化物,化学式为Mn+1Xn,M代表过渡金属,X代表碳或者氮,n=1、2、3.目前制备的MXene表面均附有官能团,因此也常用Mn+1XnTx来表示其化学式.研究发现,MXene具有良好的导电性、透光性、磁性、低温热电性和能量存储等诸多新颖的性能.本文通过总结MXene结构和性能等方面最新的实验和理论研究成果,分析了该体系目前存在的问题,预测了其可能的应用领域和未来的发展方向.

介孔SiO2/Fe3O4中空微球孔径调控以及漆酶固定性能研究

李笑涵;李群艳;朱庆强;韦奇

2014, 43(11): 2957-2965.

摘要 ( 1 )

PDF (2734KB) ( 12 )

相关文章 | 计量指标

以自制的β-FeOOH中空微球为内核,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,以不同的方式添加扩孔剂癸烷(Decane)和1,3,5三甲基苯(TMB),经水解缩聚反应、焙烧和还原后得到介孔SiO2/Fe3O4中空微球.重点研究了扩孔剂的加入方式对中空微球微观形态和漆酶固定化性能的影响.结果表明,扩孔剂的加入量和加入顺序对扩孔效果产生很大影响,其中先加入癸烷和后加入1,3,5-三甲基苯的复合扩孔方式所制得介孔SiO2/Fe3O4中空微球的扩孔效果最优.当n(TMB+ Decane)/n(CTAB)=2,n(TMB)/n(CTAB)=1时,介孔SiO2/Fe3O4中空微球的介孔层的厚度约50 nm,其比表面积约为855 m2·g-1,孔体积为1.23 cm3 ·g-1,平均孔径为5.72 nm,中空微球对漆酶的固定量达到276 mg/g;固定化漆酶活性较游离漆酶活性有一个更好的pH和温度稳定性.介孔SiO2/Fe3O4中空微球在外加磁场中可实现快速分离.

沉淀条件对超细草酸钴粉体产率和粒度的影响

徐明晗;宋杰光;王芳;富伟

2014, 43(11): 2966-2970.

摘要 ( 1 )

PDF (694KB) ( 18 )

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以硫酸钴和草酸为原料,采用直接沉淀法合成超细草酸钴粉体.用XRD、激光粒度分析仪和高倍光学显微镜对制备的粉体进行了表征.讨论了反应终点pH值和反应温度对草酸钴产率和粒度的影响.结果表明反应终点pH值在0.5 ～3.0之间,草酸钴产率随pH值的增加呈上升趋势,在3.0达到最大.反应终点pH值对草酸钴粒度也有一定影响.随着反应温度的升高,草酸钻产率先增加后降低,在50℃时达到最高值.草酸钴粒度则随反应温度升高而增大.

乳酸钴的制备与表征

石荣铭;刘彬瑶;钟国清

2014, 43(11): 2971-2975.

摘要 ( 4 )

PDF (771KB) ( 15 )

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用含钴废料和乳酸为主要原料合成了乳酸钴配合物[Co(C3H5O3)2(H2O)2],用元素分析、XRD、FIIR、TGDSC和SEM等方法进行了表征.实验结果表明Co(Ⅱ)与乳酸配体中的羧基氧和羟基氧以及水分子中的氧配位.X射线粉末衍射数据的指标化结果表明,所得产物为单斜晶系,晶胞参数为:a=0.9342 nm,b=1.2513 nm,c=1.4715 nm,β=94.69°.讨论了反应的酸度、温度、时间对钴的回收率和对乳酸钴产品质量的影响,结果表明,l5;～20;的乳酸在70～ 80℃反应30 min可获得分散性好、晶形好、直径5μm和长度20μm左右的乳酸钴棒状粉体,钴回收率可达到95.0;以上.

BaTiO3/Cu复合材料的制备和性能研究

肖长江;栗正新;朱玲艳;张恒涛

2014, 43(11): 2976-2981.

摘要 ( 1 )

PDF (881KB) ( 11 )

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以Cu为基体,100 nm的BaTiO3颗粒为增强材料,用热压烧结的方法制备了BaTiO3/Cu复合材料,对其微观结构和性能进行了研究.结果表明:当BaTiO3颗粒的加入量为5vol;时,复合材料的微观结构均匀;BaTiO3颗粒的加入量增加到10vol;时,在复合材料中有颗粒团聚体存在.BaTiO3颗粒的加入对BaTiO3/Cu复合材料的硬度影响不大,但能提高其抗弯强度.强度提高的原因是BaTiO3颗粒能阻止位错的移动.动态力学性能检测结果表明:BaTiO3/Cu复合材料的阻尼损耗因子值有较大的提高,而储存模量有较大的下降.BaTiO3颗粒的加入量为5vol;时,BaTiO3/Cu复合材料的阻尼增强效果最佳.BaTiO3/Cu复合材料的阻尼机理可能包括位错阻尼、晶界阻尼、界面阻尼、压电阻尼和压电-导电耗散机制的协同效应.

Cu2+在晶体K2Cd(SO4)2·6H2O中的电子顺磁共振参量及局部结构的理论研究

李超英;涂虬;顾磊;郑雪梅

2014, 43(11): 2982-2986.

摘要 ( 1 )

PDF (281KB) ( 11 )

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在晶体场理论的基础上,由重叠模型建立了杂质中心结构参数与电子顺磁共振(EPR)参量之间的定量关系;利用3d9离子正交(D2h)伸长八面体对称EPR参量的高阶微扰公式计算了K2Cd(SO4)2·6H2O∶Cu2+的g因子gi(i=x,y,z)和超精细结构常数Ai.研究表明,K2Cd(SO4)2·6H2O晶体中络离子[Cu(H2O)6]2+的Cu2-H2O键长分别为Rx≈0.181 nm,Ry≈0.199 nm,Rz≈0.232 nm,局域结构为沿C4轴方向呈正交伸长八面体(D2h)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.

磷石膏铵盐浸取物制备CaCO3晶型和形貌的影响因素研究

梁亚琴;孙红娟;彭同江

2014, 43(11): 2987-2993.

摘要 ( 1 )

PDF (1246KB) ( 11 )

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以某磷矿副产磷石膏为原料,采用氯化铵溶液浸取,获得硫酸钙溶液,经鼓泡碳化法制备CaCO3.考察了H2O2浓度、CO2流速、搅拌速度、初始pH值等因素对CaCO3晶型、形貌以及分散性的影响,采用XRD、SEM等对样品进行了表征.结果表明,不添加H2O2,或初始pH值＞9.5时得到的CaCO3样品为球霰石型和方解石型的混合相;当H2O2浓度为0.25;、CO2流速为0.2 L/min、初始pH为9.0、搅拌速度为650 r/min时,得到分散性均匀的菱面体形方解石型CaCO3.研究结果对磷石膏的资源化利用和CO2固定具有重要的环境意义.

PAN/TiO2复合微粒的制备与表征

张杰

2014, 43(11): 2994-2998.

摘要 ( 1 )

PDF (1599KB) ( 12 )

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采用沉淀法合成聚丙烯腈(PAN),并通过化学吸附法制备得到PAN/TiO2纳米复合微粒.采用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见漫反射吸收光谱(DRS)等方法对复合微粒的结构和性能进行了分析表征.结果表明,复合微粒的形貌、晶型和粒径和纯二氧化钛比较基本没有发生改变;PAN/TiO2纳米复合微粒在可见光区的光吸收能力增强.对甲基橙降解实验研究结果表明,所制备的PAN/TiO2纳米复合微粒具有良好的光催化降解性能,其14 h对甲基橙的降解去除率可以达到86.5;.

利用稻壳制备X型分子筛及性能研究

张迎迎;许珂敬;史晓慧;孙晓东

2014, 43(11): 2999-3005.

摘要 ( 3 )

PDF (871KB) ( 12 )

相关文章 | 计量指标

以稻壳为硅源,采用水热法成功合成出了X型分子筛,并对亚甲基蓝染料进行吸附.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见光谱和钙离子交换能力对样品的性能进行表征与测试.研究结果表明,提纯后稻壳灰为无定型态,其主要成分SiO2含量高达98.96;;水热法合成X分子筛的最佳配比为n(SiO2)/n(Al2O3) =3.8、n(Na2O)/n(SiO2)=1.4、n(H2O)/n(Na2O) =40,最佳水热晶化温度为100℃,最佳晶化时间为8h.在此条件下,合成产物无杂相,晶形发育完好,结晶度高,钙离子交换能力高达310.3 mg·g-1.亚甲基蓝溶液初始pH值在11 ～12范围内,初始浓度小于30 mg·L-1,分子筛用量在0.10～0.25 g范围内时,产物对亚甲基蓝有较好的吸附效果.

固相反应法合成TiSi2及反应机理研究

马爱琼;高云琴;武志红

2014, 43(11): 3006-3010.

摘要 ( 3 )

PDF (776KB) ( 13 )

相关文章 | 计量指标

为明确固相反应法合成TiSi2的工艺条件与反应机理,以高纯钛粉和硅粉为原料,采用固相反应法合成TiSi2.通过X射线衍射、扫描电镜、能谱分析等方法研究了合成试样的物相组成和微观形貌,并结合热力学计算结果探讨了Ti-Si二元系的反应机理,建立了合成TiSi2的反应模型.研究表明:在Ti-Si二元反应体系中,反应最先得到的物相为Ti5Si3,升高反应温度,Ti5Si3进一步与Si反应生成TiSi2;硅粉粒度减小,TiSi2合成温度降低,适当延长保温时问有助于TiSi2的合成.

分相铁红釉的研制及微观结构分析

徐利华;李琳琳

2014, 43(11): 3011-3016.

摘要 ( 3 )

PDF (1654KB) ( 14 )

相关文章 | 计量指标

采用钾长石、石英、苏州土、滑石、牛骨灰、氧化铁等原料制备出分相铁红釉,研究了釉料配方以及釉层厚度对分相铁红釉的影响,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)等手段,对铁红釉的微观结构进行了表征.结果表明:牛骨灰、氧化铁、滑石的添加量对铁红釉有显著的影响;釉表面红色区域Fe元素含量远远大于棕褐色区域,并富聚有大量的α-Fe2O3晶体;同时,在釉的断面也发现有大量晶体析出,呈上密下稀的分布规律;铁红釉最佳的釉层厚度应控制在0.8 ～1.0 mm范围之内.

R2O-RO-SiO2-Al2O3-Fe2O3-P2O5系分相釉的研究

王超;黄春娥;陆小荣

2014, 43(11): 3017-3021.

摘要 ( 1 )

PDF (1163KB) ( 13 )

相关文章 | 计量指标

针对铁红分相釉的配方特点,采用L8(4 ×24)正交实验研究了钠长石、牛骨灰、滑石、方解石、石英加入量对R2O-RO-SiO2-Al2O3-Fe2O3-P2O5系统分相釉釉面效果的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)对釉层的微观结构进行了表征.研究发现:牛骨灰对釉面是否出现“柿红”效果影响最显著,而方解石影响最不明显.Si/P摩尔比对铁红色釉面的产生起关键作用,当Si/P摩尔比小于2O,出现铁红釉面效果的概率极高.随着滑石加入量从9份变化到18份,出现铁红色釉面的趋势反而降低.经SEM和EDS分析发现,“柿红色”、“酒红色”釉面效果的产生很大程度上是由于釉层液液分相促进Fe2O3富集或偏析造成,且特别容易在高钠、低镁、低铝处聚集,最终连成雪花状结晶.

Al-Y合金中金属间化合物力热性能的第一性原理计算

马贺;陈立佳;郭连权;冷利;林琳

2014, 43(11): 3022-3026.

摘要 ( 2 )

PDF (1129KB) ( 13 )

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针对Al-Y合金中的AlY、Al2Y、Al3Y金属间化合物有关力热性能,采用密度泛函理论、第一性原理以及CASTEP软件进行了理论计算.首先,对五种不同结构金属间化合物的结构进行了优化,并得出了平衡晶格常数.在此基础上,计算得到了它们的生成热、结合能以及弹性系数,并对计算结果进行了理论分析.计算结果表明:在上述五种不同结构的金属间化合物中,其主要的强化相Al2Y合金化形成能力最强,而且结构也较稳定,脆性最强.

新型吡唑Schiff碱的固相合成与晶体结构

王俊岭;吴峰敏;汪小伟;马军营

2014, 43(11): 3027-3032.

摘要 ( 2 )

PDF (1203KB) ( 12 )

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在室温和无溶剂研磨条件下,氯化锌催化1,3-二苯基-4-甲酰基吡唑与4-氨基安替比林反应生成新型席夫碱,收率84;.并对其进行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:该晶体为单斜晶系,空间群P21/n,a=1.63310(18) nm,b =0.79964(9) nm,c=1.84620(2) nm,β=100.554(10)°,V=2.3701(5) nm3,Z=4,dC=1.215 g/em3,μ=0.077 mm-1,F(000)=912.

2-呋喃甲醛水杨酰腙及其三维镉(Ⅱ)配位聚合物的晶体结构和热稳定性

郑长征;权俐;杜筱笛;丁涛;宋斌

2014, 43(11): 3033-3037.

摘要 ( 3 )

PDF (1151KB) ( 13 )

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以2-呋喃甲醛水杨酰腙HL为配体与Cd(NO3)2·4H2O在乙醇和DMF的混合溶剂中反应,采用溶剂挥发法得到配位聚合物[CdL2]n.通过FT-IR、热分析和X-射线单晶衍射等手段对其进行表征.结构表征表明配体2-呋喃甲醛水杨酰腙HL属于单斜晶系,空间群为P2(1)/n,晶胞参数为n=0.49864(9) nm,b=2.0673(4) nm,c=1.0694(2) nm;β=101.394(3)°,V=1.0806 (4) nm3,Z=4.配位聚合物[CdL2]n属于四方晶系,空间群为P41212,晶胞参数为a=0.9710(3) nm,b =0.9710(3) nm,c =2.3162(11) nm,α=β=γ=90°,V=2.1838(14) nm3,Z=1.热重分析表明,该配位聚合物具有很高的热稳定性.

两个单核配合物晶态荧光材料的合成、晶体结构及性质

关磊;盛化飞;王莹

2014, 43(11): 3038-3043.

摘要 ( 2 )

PDF (1676KB) ( 12 )

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在水中采用蒸发溶剂的方法,合成了两个晶态单核配合物[Co(phen)3]·2H2SPA·0.5HSPA·10H2O(1)和[Ni(phen)2(H2O)2]·H2SPA·0.5HSPA·3H2O(2)(H2SPA'=间苯二甲酸-5-磺酸根阴离子,phen=1,10-邻菲罗啉).在配合物1中,中心离子与三个1,10-邻菲罗啉配位,形成[Co(phen)3]2+.未配位的水分子与阴离子H2SPA-和HSPA2-通过氢键相互连接形成三维的网状结构.在配合物2中,中心离子与两个1,10-邻菲罗啉分子和两个水分子配位,构成阳离子[Ni (phen)2(H2O)2]2+.阳离子[Ni (phen)2(H2O)2]2+与自由的阴离子H2SPA-、阴离子HSPA-和未配位的水分子通过氢键连接形成三维网状结构.室温下两个配合物均具有荧光发射峰,其发射峰分别在460 nm和439 nm.与配体相比,均发生明显的红移.荧光寿命分别为1.1244 ns和1.4882 ns.

一种新型双核铜配合物的合成、表征及晶体结构

李庆海;刘德成;高建纲

2014, 43(11): 3044-3048.

摘要 ( 6 )

PDF (1167KB) ( 15 )

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利用Cu(NO3)2·3H2O甲醇溶液和双吡咯亚胺配体二氯甲烷溶液通过扩散法合成了一种新型双核铜配合物,通过元素分析、红外吸收光谱和热重分析对配合物进行了表征,并利用X射线单晶衍射仪测定了其结构.结果表明,该标题配合物属单斜晶系,空间群P2(1)/c,晶胞参数为a=1.60416(14) nm,b =0.97494(9) nm,c=2.2855(2)nm,α=90°,β=94.0540(10)°,γ=90°,R1=0.0309,wR2=0.0840.在该配合物中,每个配体分别与两个中心金属铜离子螯合,铜离子采取畸变的平面四边形配位构型.

两个含氮配体配合物固体荧光材料的合成、晶体结构及性质

关磊;白玄玄;范文婷;王莹

2014, 43(11): 3049-3054.

摘要 ( 4 )

PDF (1684KB) ( 17 )

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采用缓慢蒸发溶剂法在水中合成了两个含氮配体配合物[Co(phen)3] ·3,5-(SO3)2H2Cat·6H2O(1)和[M(py)3(H2O)3]·(1,5-nds) (2)(H2Cat=1,2-二羟基苯阴离子,M=Co0.88Cuo.12,1,5-nds=1,5-萘二磺酸根离子,phen=1,10-邻菲罗啉,py=吡啶).配合物1中,钴离子与三个1,10-邻菲罗啉配位形成[Co(phen)3]2+.六个自由的水分子与3,5-(SO3)2H2Cat阴离子通过氢键相互连接形成二维的层状结构.配合物2中,中心离子是由钴离子和铜离子构成,其与三个吡啶和三个水分子配位,构成[M(py)3(H2O)3]2+.自由的1,5-nds阴离子通过氢键连接[M(py)3(H2O)3]2+,形成三维网状结构.室温下两个配合物均具有荧光发射蜂,其最大发射峰分别在551 nm和340 nm.它们的荧光发射的主要原因分别是配体间电荷转移和配体-金属间电荷转移.

高纯半绝缘4H-SiC单晶的生长

杨昆;陈秀芳;杨祥龙;彭燕;胡小波;徐现刚

2014, 43(11): 3055-3057.

摘要 ( 45 )

PDF (602KB) ( 77 )

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使用物理气相传输方法(PVT)制备了直径为3英寸、非故意深能级杂质(如:钒)掺杂的半绝缘4H-SiC晶体.使用二次离子质谱(SIMS)、拉曼光谱面扫描、非接触电阻率测试面扫描和高分辨XRD摇摆曲线对衬底的浅能级和两性深能级杂质的浓度、衬底晶型、衬底电阻率和衬底结晶质量进行了表征.结果表明,衬底全部面积电阻率大于4×109 Ω·cm,钒浓度低于探测限,这表明浅能级杂质浓度已经低至可以被本征缺陷引入深能级完全补偿范围;拉曼光谱结果表明衬底4H-SiC晶型面积比例为100;;(004)衍射面高分辨X射线摇摆曲线半宽仅25秒,表明了衬底良好的结晶质量.使用上述高纯半绝缘衬底制备的高电子迁移率器件(HEMT)具备良好的电学性质.

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