人工晶体学报

周春鸣, 陈航, 陈旭, 李建强, 曹月, 李延彬, 周天元, 邵岑, 陈士卫, 康健, 陈浩, 张乐

2023, 52(9): 1555-1569.

摘要 ( 125 )

PDF (18818KB) ( 154 )

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透明陶瓷是一种具有广阔应用前景的无机非金属材料,但以粉末烧结为主的传统制备策略存在依赖高质量原料粉体、需要长时间高温处理、设备和工艺复杂、生产成本高等技术限制。玻璃晶化法是通过调控晶化过程实现玻璃全部结晶并且获得透明陶瓷的新方法,因其可以克服与传统透明陶瓷加工相关的技术困难,并在合成高致密度、无气孔、非立方相、纳米结构透明陶瓷等方面具有独特的优势,而受到人们的广泛关注。本文首先从玻璃晶化法制备氧化物透明陶瓷的工艺方法和组分体系两方面入手,详细概述了该方法的发展历程和研究现状。接着,指出了目前研究中存在的问题,并对其未来发展前景进行了展望,以期该方法能够广泛应用于制备下一代高性能透明陶瓷材料。

斜切角对β-Ga₂O₃(100)面衬底加工的影响研究

李信儒, 侯童, 马旭, 王佩, 李阳, 穆文祥, 贾志泰, 陶绪堂

2023, 52(9): 1570-1575.

摘要 ( 112 )

PDF (8061KB) ( 86 )

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本文研究了斜切角的引入对β-Ga₂O₃(100)面衬底加工的影响,分析了斜切角分别为0°、1°、6°时,(100)面衬底在加工过程中的形貌变化及不同抛光参数对衬底抛光的影响。实验结果表明,随着斜切角的增大,(100)面衬底在加工过程中的解理损伤问题得以改善,加工后表面粗糙度降低,材料去除方式出现了脆性去除-脆塑性混合去除-塑性去除的转变。较小的抛光压力可以有效减少解理损伤,改善表面质量。斜切角为6°时的(100)面衬底抛光效率高,抛光后表面粗糙度可达到Ra≤0.2 nm。

铁电单晶三维定向的X射线衍射方法

唐海跃, 张文杰, 杨晓明, 苏榕冰, 王祖建, 龙西法, 何超

2023, 52(9): 1576-1581.

摘要 ( 79 )

PDF (1090KB) ( 57 )

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目前采用坩埚下降法生长的弛豫铁电单晶为圆柱状晶体,无自然结晶面,晶体在切割加工前必须进行三维定向。本文提出了一种利用粉末X射线衍射仪和X射线定向仪确定铁电单晶三维方向的简便方法。通过粉末X射线衍射仪确定任意切割晶面的最强衍射峰,然后利用X射线定向仪确定最强衍射峰准确的切割面,再通过X射线定向仪确定两个晶面的交线方向,从而获取晶体的三维方向,进而指导晶体切割加工。使用该方法对Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃铁电单晶进行三维定向,结果证明该定向方法具有准确度高、效率高、操作方便、晶体损耗少的特点。该方法也适用于其他晶体材料的定向。

Li掺杂浓度对NaI∶Tl,Li晶体光学和闪烁性能的影响

王京康, 王承二, 孙希磊, 王治华, 李云云, 李焕英, 任国浩, 吴云涛

2023, 52(9): 1582-1588.

摘要 ( 101 )

PDF (5268KB) ( 65 )

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具有中子-伽马双模探测能力的卤化物闪烁晶体在辐射探测领域展现出广阔的应用前景。本文使用布里奇曼法生长得到高光学质量的NaI∶Tl和NaI∶Tl,Li闪烁晶体,并系统研究了不同Li浓度掺杂NaI∶Tl晶体的光致激发和发射光谱、时间分辨光致发光曲线、X射线辐照发光光谱、伽马射线激发能谱,以及中子-伽马甄别性能。研究表明,NaI∶Tl晶体和NaI∶Tl,Li晶体在X射线激发下的发光峰位于345和410 nm,均来源于Tl⁺的sp-s²跃迁发光。随着Li浓度的增加,晶体的光产额由41 000 photons/MeV下降到23 000 photons/MeV,662 keV处的能量分辨率由7.0%劣化到9.6%。1%Li(原子数分数)掺杂的NaI∶Tl晶体具有最优的中子-伽马脉冲形状甄别(PSD)性能,品质因子(FoM)值达到4.56。

移动加热器法碲锌镉晶体生长系统热场研究

徐哲人, 张继军, 曹祥智, 卢伟, 刘昊, 祁永武

2023, 52(9): 1589-1598.

摘要 ( 115 )

PDF (12727KB) ( 117 )

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碲锌镉(Cd_1-xZn_xTe,简称CdZnTe或CZT)是一种在室温下工作的半导体核辐射探测材料,因其优越的光电特性近年来受到越来越多的关注,在医学成像、环境监测和空间探测领域的应用也愈发广泛。移动加热器法(THM)被认为是目前生长CZT单晶最有前景的方法之一。晶体生长过程中,合适的温场是获得优质晶体的前提条件。本文使用Fluent软件对电阻加热式THM生长CZT单晶生长系统展开热场研究,首先建立描述系统热输运的物理和数学模型,提出一种设立控温点的逆模拟方法解决了加热器功率并非既定值的模拟难点,设定功率分别为225.6、343.7、1 045.9、92.5、199.6 W的5个加热器情况下的炉内温场计算值与实验测量值有了较好的吻合。进而研究加热器与炉膛管距离、散热区宽度等炉膛结构对坩埚内CZT原料区温度分布的影响。研究结果表明,Canthal炉管与加热器间距离由5 mm增大至10、15 mm后,最高温度减小3.7％、5.6％,散热区宽度由30 mm增大至50、80 mm后,熔区宽度分别减小32.7％、50.0％。

多孔GaN薄膜的制备与光学性能研究

詹廷吾, 贾伟, 董海亮, 李天保, 贾志刚, 许并社

2023, 52(9): 1599-1608.

摘要 ( 83 )

PDF (8626KB) ( 95 )

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将表面沉积有金纳米颗粒的GaN薄膜在H₂与N₂的混合气氛下进行高温退火,成功制备了多孔GaN薄膜。多孔GaN薄膜的表面形貌可通过退火温度、退火时间及金沉积时间等参数进行调控。利用高分辨X射线衍射(HRXRD)和拉曼光谱表征了不同GaN结构的晶体质量,与平面GaN薄膜相比,多孔GaN薄膜的位错密度和残余应力均有所降低,在退火温度为1 000 ℃时其位错密度最小,应力的释放程度较大。采用光致发光(PL)光谱表征了其光学性质,与平面GaN薄膜相比,多孔GaN薄膜的发光强度显著提高,这可归因于多孔结构的孔隙率增大,有效增加了光的散射能力。此外,通过电化学工作站测试了不同GaN结构的光电流密度,结果表明,具有更大比表面积的多孔GaN薄膜在作为工作电极时,光电流密度是平面GaN薄膜的2.67倍。本文通过高温刻蚀手段成功制备了多孔GaN薄膜,为GaN外延层晶体质量与光学性能的提升及在光电催化等领域中的应用提供了一定的理论指导。

TiN、Ti插入层对ITO与GaN欧姆接触性能影响的研究

孟文利, 张育民, 孙远航, 王建峰, 徐科

2023, 52(9): 1609-1616.

摘要 ( 115 )

PDF (13982KB) ( 75 )

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透明半导体铟锡氧化物(ITO)作为电极能够降低光导开关电极边缘电流集聚效应和提高脉冲激光的利用率。本文通过在ITO与GaN界面之间分别插入10 nm的Ti与TiN,研究Ti、TiN对ITO与GaN欧姆接触性能的影响。I-V测试结果表明,随着退火温度升高,插入TiN的光导开关一直保持欧姆接触特性,而插入Ti的光导开关由欧姆接触转变为肖特基接触。通过TEM测试发现,当以Ti作为插入层时,ITO通过插入层向插入层与GaN的界面扩散,在接触界面形成Ti的氧化物及空洞。透射光谱显示,不同退火温度下插入Ti层的透过率均低于38.3%,而以TiN作为插入层时透过率为38.8%~55.0%。因此含有TiN的光导开关具有更稳定的电学性能和更高的透过率,这为GaN光导开关在高温高功率领域的应用提供了参考。

基于金属锡掺杂浓度变化的光学性能可调谐ITO薄膜制备研究

南博洋, 洪瑞金, 陶春先, 王琦, 林辉, 韩朝霞, 张大伟

2023, 52(9): 1617-1623.

摘要 ( 56 )

PDF (5659KB) ( 30 )

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本文通过电子束蒸发技术制备了金属锡掺杂浓度不同的一系列ITO薄膜。采用X射线衍射仪、原子力显微镜、紫外-可见光-近红外分光光度计、四探针测电阻仪和Z扫描系统分别对ITO薄膜的物相结构、微观形貌、光学吸收、方块电阻和非线性光学性能进行测试和表征。结果表明,随着金属锡掺杂浓度由10%增加到30%:ITO薄膜的结晶质量增加;薄膜表面粗糙度增加,晶粒尺寸逐渐增大;等离子体吸收增强,且吸收峰的位置发生红移,光学带隙变窄;薄膜的方块电阻不断减小;非线性吸收系数逐渐增加,绝对值最大可以增至2.59×10^-7 cm/W。时域有限差分拟合结果表明金属锡掺杂浓度不同的ITO薄膜电场强度变化规律与实验结果相一致。

1 060 nm锑化物应变补偿有源区激光二极管仿真及其性能研究

梁财安, 董海亮, 贾志刚, 贾伟, 梁建, 许并社

2023, 52(9): 1624-1634.

摘要 ( 58 )

PDF (9653KB) ( 30 )

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本文设计了GaAs基1 060 nm高性能激光二极管的有源区结构,通过在有源区中引入锑化物的应变补偿结构GaAsP/InGaAs/GaAsSb/InGaAsSb/GaAsP,改变了有源区的能带结构,解决了禁带宽度对发光波长的限制,将弱Ⅱ型的量子阱能带结构变为Ⅰ型,增大了电子空穴的波函数重叠,提高了激光二极管跃迁概率和辐射复合概率及内量子效率,降低了非辐射复合,有效增强了器件输出功率和电光转换效率。同时,设计了非对称异质双窄波导结构,p侧采用导带差大、价带差小的AlGaAs作为内、外波导层,有利于价带空穴注入有源区且对导带中的电子形成良好的限制。n侧采用导带差小、价带差大的GaInAsP作为内、外波导层,有利于导带电子的注入且对价带中的空穴形成更高的势垒。电子注入势垒和空穴注入势垒分别由原先的218、172 meV降低到148、155 meV,提高了激光二极管的载流子注入效率;电子泄漏势垒和空穴泄漏势垒分别由252、287 meV上升到289、310 meV,增强了载流子限制能力。最后获得的激光二极管的输出功率和电光转换效率分别达到了6.27 W和85.39%,为制备高性能GaAs基1 060 nm激光二极管提供了理论指导和数据支撑。

Er掺杂MnBi₂Te₄晶体生长及其微结构研究

欧鑫林, 王进, 赵可

2023, 52(9): 1635-1640.

摘要 ( 69 )

PDF (4204KB) ( 20 )

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MnBi₂Te₄是首次被发现的一种本征磁性拓扑绝缘体,具有重要的研究意义。本文通过在MnBi₂Te₄晶体中进行稀土元素掺杂,合成了Er掺杂MnBi₂Te₄晶体,Er原子进入晶格并取代Mn位。在晶体制备过程中,考虑到目前晶体制备工艺周期较长,生成物存在Bi₂Te₃助熔剂等杂质的问题,对晶体制备工艺进行了优化探索。XRD测试结果表明,利用改进工艺制备的Er掺杂MnBi₂Te₄晶体结晶性能良好,不含杂质相。磁电输运测量结果显示,少量Er掺杂MnBi₂Te₄晶体的磁性增强,掺杂样品在25.2 K发生反铁磁相变。使用原子力显微镜对Er掺杂MnBi₂Te₄晶体层间距进行了研究,发现层间距为单层MnBi₂Te₄的整数倍。通过拉曼测试研究了Er掺杂MnBi₂Te₄晶体声子振动模式,结果表明,Er掺杂是调节MnBi₂Te₄磁性的一种可行方法。

横向磁场下坩埚转速对半导体级直拉单晶硅熔体中流场与氧浓度的影响机制

王黎光, 芮阳, 盛旺, 马吟霜, 马成, 陈炜南, 邹啟鹏, 杜朋轩, 黄柳青, 罗学涛

2023, 52(9): 1641-1650.

摘要 ( 104 )

PDF (15788KB) ( 74 )

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利用ANSYS有限元软件分析了横向磁场下不同坩埚转速对200 mm半导体级直拉单晶硅的流场及氧浓度的影响。研究结果表明:在横向磁场下,硅熔体的流场和氧浓度分布呈三维非对称性,熔体对流形式主要包括泰勒-普劳德曼漩涡、浮力-热毛细漩涡及次漩涡,其中前两者有助于氧挥发,而次漩涡则起到抑制作用。当坩埚转速较低(0.5~1.0 r/min)时,较弱的熔体对流强度导致坩埚壁与固液界面间的热传导效率低,氧主要以扩散机制迁移至固液界面,熔硅中氧浓度高;当坩埚转速较高(2~2.5 r/min)时,氧通过强对流形式迁移至固液界面。随着坩埚转速增加,次漩涡和浮力-热毛细漩涡的作用强度提高,浮力-热毛细漩涡影响区域远离自由表面,使硅熔体中的氧浓度呈先下降后上升的趋势。数值模拟结果与实验结果均表明,在横向磁场条件下优选1.5 r/min的坩埚转速可获得平均氧浓度较低的单晶硅。上述分析结果可以为横向磁场下半导体级单晶硅拉晶参数优化提供参考依据。

基于纳米压痕与纳米划痕实验的单晶硅超精密切削特性研究

崔杰, 杨晓京, 李云龙, 张高赞, 李宗睿

2023, 52(9): 1651-1659.

摘要 ( 75 )

PDF (7736KB) ( 35 )

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为研究单晶硅超精密切削特性,采用纳米压痕仪配合Berkovich金刚石压头对单晶硅<100>晶面进行纳米压痕与纳米划痕实验。纳米压痕实验分别以10、30 和50 mN载荷将压头压入单晶硅表面,发现30 mN载荷下载荷-位移曲线产生微小波动,而在50 mN载荷下发生“pop-out”现象,说明材料此时有突然的应力变化并有脆性破坏发生,预测了单晶硅脆塑转变的临界载荷略小于30 mN。开展变载荷纳米划痕实验,用0~100 mN的载荷刻划单晶硅表面,根据载荷-位移曲线观察到单晶硅在变载荷刻划中分为弹塑性去除和脆性去除阶段。弹塑性去除阶段,载荷-位移曲线波动平稳,而脆性去除阶段曲线波动较大,得到单晶硅脆塑转变的临界载荷为27 mN,临界深度为392 nm。通过恒载荷纳米划痕实验,在塑性加工域内分别以5、10和20 mN的恒载荷刻划单晶硅表面,并通过扫描电子显微镜(SEM)观察恒载荷划痕后的单晶硅表面形貌,分析刻划数据发现切削力和弹性回复率随着载荷的增加而增大,摩擦系数则先增大后减小。因此单晶硅超精密切削加工应选择合理的载荷,并充分考虑弹性回复的影响。

Cu对Al-50%Si合金法提纯太阳能级多晶硅过程中初晶硅Al含量影响研究

陈文雨, 刘家旭, 刘嘉霖, 陈嘉慧, 张银涛, 唐洪, 赵紫薇, 高忙忙

2023, 52(9): 1660-1667.

摘要 ( 74 )

PDF (7067KB) ( 26 )

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Al-Si合金法提纯具有生产成本低、除杂效率高、副产物单一等特点,是一种极具潜力的太阳能级多晶硅原料的制备方法。在该工艺路线中,Al作为溶剂不可避免地会对Si产生污染,如何降低初晶硅中Al的含量是亟需解决的问题之一。本文通过向Al-50%Si合金中加入Cu,分析Cu对合金溶液热力学性能的影响,结合Cu的存在方式,探讨Cu对Al污染的抑制作用。结果表明:在Al-50%Si合金中添加10%(质量分数)Cu后,合金中Al的活度系数降低至0.714 8;初晶硅中Al的含量从250.960 mg/kg降低到181.637 mg/kg,比未添加Cu时减少了27.62%,同时,Cu在初晶硅中的残留仅为12.6 mg/kg,低于Cu在Si中的固溶度。可见,在Al-Si合金中引入Cu并未对初晶硅造成二次污染。因此,采用Al-Si-Cu三元合金体系进行提纯制备太阳能级多晶硅能够有效抑制Al对初晶硅的污染。

Janus二维双层MoSSe/WSSe异质结光电性质的第一性原理研究

周春起, 张会, 礼楷雨

2023, 52(9): 1668-1673.

摘要 ( 57 )

PDF (7505KB) ( 27 )

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通过第一性原理计算研究了四种二维双层MoSSe/WSSe范德瓦耳斯异质结的光电性质。声子谱表明四种结构具有可靠的热力学稳定性。根据堆垛方式的不同,双层MoSSe/WSSe异质结可以是间接或直接半导体。而且,两种Janus型MoSSe/WSSe异质结具有1.22和1.88 eV的适中带隙、显著的可见光吸收系数、跨越了水氧化还原电位的带边位置。因此,Janus型的MoSSe/WSSe异质结构在光催化水分解领域具有一定的应用前景。

(Al_xGa_1-x)₂O₃结构、电子和光学性质的第一性原理研究

高妍, 董海涛, 张小可, 冯文然

2023, 52(9): 1674-1680.

摘要 ( 71 )

PDF (9157KB) ( 51 )

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本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了不同Al掺杂浓度β-Ga₂O₃(即(Al_xGa_1-x)₂O₃)的晶体结构、电荷密度分布、能带结构、态密度和光学性质,并对本征β-Ga₂O₃和不同Al掺杂浓度的β-Ga₂O₃的计算结果进行了分析对比。结果表明,随着Al掺杂浓度的增加,(Al_xGa_1-x)₂O₃的晶格常数和键长均单调减小,而带隙逐渐增大。β-Ga₂O₃导带底上方存在主要由Ga 4s和Al 3p轨道组成的中间带,Al掺杂在此中间带引入杂质能级,从而导致带隙增加。同时,Al的引入使态密度向高能侧偏移了近3 eV,也导致了带隙的增加。根据光学性质的计算结果,在掺杂Al后,介电函数的虚部和吸收系数均观察到明显的蓝移现象。这是由价带顶中的O 2p态和导带底中的Ga 4s态之间的跃迁产生的。并且,随着Al掺杂浓度的增加,蓝移现象加剧。本文研究可为基于(Al_xGa_1-x)₂O₃光电器件的设计提供思路和理论指导。

氨基酸辅助增强Cs₃Cu₂I₅钙钛矿荧光粉及其蓝光LED的性能研究

许泽尧, 熊浩, 李平, 洪锦泉, 杨爱军, 江琳沁

2023, 52(9): 1681-1690.

摘要 ( 61 )

PDF (9650KB) ( 23 )

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本文采用简单的室温球磨法制备了一系列L-组氨酸(L-His)和5-氨基戊酸(5-Ava)修饰的Cs₃Cu₂I₅钙钛矿荧光粉,并对Cs₃Cu₂I₅∶x%L-His和Cs₃Cu₂I₅∶x%5-Ava(x=0、0.5、1、1.5、2)样品的物相、形貌、光学和稳定性进行了分析。氨基酸添加未对Cs₃Cu₂I₅钙钛矿的晶体结构造成影响,Cs₃Cu₂I₅仍属于Pnma空间群,但氨基酸的加入对钙钛矿的晶粒尺寸有一定的限制作用,并有效改善了其光电性能。当x=1时,经L-His和5-Ava修饰的Cs₃Cu₂I₅钙钛矿较纯Cs₃Cu₂I₅钙钛矿的荧光强度分别提升约1.30倍和1.41倍,光致发光量子产率(PLQY)提高约25.09个百分点和30.47个百分点,荧光寿命有效延长。研究发现,性能的改善与氨基酸中氨基以及羧基基团的作用有关,氨基以及羧基基团钝化了钙钛矿的缺陷并抑制非辐射复合过程的能量损失。此外,采用L-His和5-Ava修饰的Cs₃Cu₂I₅钙钛矿荧光粉制备了蓝光发光二极管(LED),在70 mA的偏流下,该LED光效率较纯Cs₃Cu₂I₅器件分别增强达1.85倍和2.10倍,表明这类材料在LED领域有着极大的应用价值。

高效Mo-Ni₅P₄双功能电催化剂的制备及其电解水性能研究

高鹏, 张艳平, 王敏, 余婉菲, 李建保

2023, 52(9): 1691-1697.

摘要 ( 45 )

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电催化制氢通过析氢反应(HER)和析氧反应(OER)同时产生氢气(H₂)和氧气(O₂),是一种高效且环境友好的产氢方式。但现阶段商业化的高效催化剂价格昂贵且储量较少,限制了电解水技术的大规模应用。因此,开发低成本、高稳定和环境友好的高效电催化剂,特别是基于非贵金属材料的磷化物电催化剂,成为近期研究热点。本研究通过水热和相对较低的磷化温度成功制备出了具有镂空纳米花结构的Mo掺杂Ni₅P₄催化剂。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对Mo-Ni₅P₄催化剂进行了表征,并研究了Mo-Ni₅P₄材料的电化学性能。研究发现,所合成的催化剂凭借掺杂对电子结构的改变,以及多孔纳米片的大表面积优势,提高了HER水解离步骤的速率。在碱性电解液中,Mo负载下的Ni₅P₄仅需116 mV的析氢过电位就可实现10 mA·cm^-2的电流密度,同时析氧过电位只需255 mV。在双电极配置中仅需1.608 V的电池电压,持续测试27 h后,催化剂仍显示出良好的稳定性。

Ru掺杂Ni₃N催化剂的电催化析氢反应

张艳平, 高鹏, 李建保, 王敏, 万伟敏, 陈拥军

2023, 52(9): 1698-1706.

摘要 ( 43 )

PDF (12163KB) ( 10 )

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开发高催化活性和廉价催化剂是催化分解水制氢技术的关键。过渡金属氮化镍(Ni₃N)具有优异的热/化学稳定性、电化学活性和类贵金属特性,吸引了越来越多研究者的兴趣。然而,Ni₃N碱性电催化析氢反应过程中,水的解离效率低,且对反应中间体质子的吸附太强,这两个因素导致Ni₃N的性能远低于Pt,还有很大的改进空间。本文通过水热-氮化两步法成功制备了Ru掺杂多孔纳米片Ni₃N/Ru。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对Ni₃N/Ru材料的组成、形貌和结构进行表征,通过X射线光电子衍射仪(XPS)对催化机理进行分析,并研究Ru掺杂量对Ni₃N材料形貌和电催化性能的影响。结果表明,6.30%Ru负载的Ni₃N在1 mol/L KOH电解液中驱动10 mA·m^-2的电流密度仅需要49 mV过电位,可以和商业Pt/C相媲美(46 mV@10 mA·cm^-2)。将其应用于两电极全解水体系,仅需1.54 V的电压即可获得10 mA·cm^-2的电流密度。突出的催化性能归因于Ru掺杂Ni₃N有效提升水解离,并使Ni₃N中Ni和N的电子云密度降低,促进吸附氢中间体的形成过程(H⁺+e^-= H^*),改善析氢反应动力学,进而提升其电催化性能。

钴掺杂碳活化过硫酸氢钾降解四环素

朱红梧, 汪园青, 向妍蕾, 韩蓉, 潘育松, 黄润, 杜超, 潘成岭

2023, 52(9): 1707-1719.

摘要 ( 41 )

PDF (14666KB) ( 14 )

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本文以无水葡萄糖和六水合硝酸钴为原料,采用水热法与原位负载相结合制备了一种掺钴的碳基化合物,并将其作为过硫酸氢钾活化剂用于催化降解水体中的四环素。对制备的掺钴碳基化合物进行了XRD、SEM、TEM、XPS等表征,从晶形结构、显微形貌、表面化学元素等方面分析了该催化剂降解四环素效果明显高于单一水热碳的原因。此外,考察了催化剂投加量、过硫酸氢钾投加量、溶液pH等因素对四环素催化降解效果的影响。实验结果表明:掺钴碳基化合物在最佳反应条件下催化降解60 min,四环素的降解率达到了95.84%(k=0.051 36 min^-1)。同时还对降解机理进行了探究,分析结果表明掺钴碳基材料中的Co⁰和Co²⁺参与了激活过硫酸氢钾产生·O^-₂、SO^·-₄、¹O₂、·OH的过程,该材料具有高效的催化降解四环素的能力,在处理抗生素废水方面具有良好的前景。

制备方法与Ce³⁺对二水硫酸钙晶须形貌的影响

吴锦绣, 秦思成, 牛小超, 齐源昊, 柳召刚, 胡艳宏, 冯福山, 李健飞, 张晓伟

2023, 52(9): 1720-1729.

摘要 ( 55 )

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本文以稀土石膏为原材料研究了制备方法对硫酸钙晶须(CSW)形貌和结构的影响,并以二水硫酸钙(分析纯)为原材料,CeCl₃·7H₂O为铈源,探究稀土铈的加入对CSW的结构和形貌的影响。利用SEM、XRD、XPS和FL等表征手段对CSW的结构、形貌和组成及其荧光性能等进行表征和分析。研究结果表明:采用微波法可以制备高长径比的CSW,其平均长度为263 μm,平均长径比为39.50。Ce³⁺以原子置换的形式进入CSW,对晶须的晶体结构不产生影响,但改善了CSW的形貌。添加2%(质量分数)的Ce³⁺能够促进晶须向一维生长,使得CSW的长径比显著增加,而过量的Ce³⁺会促使晶须横向生长。研究证明稀土石膏中含有微量的稀土元素Ce,同时发现由稀土石膏制备的CSW具有发射蓝光的特性,这对开发利用稀土石膏具有重要的理论指导意义。

应对未来战争的“光学盾牌”——超大尺寸蓝宝石单晶板材

王晓亮, 赵鹏, 庄宏岩, 丁岩帅, 李清连, 孙军, 黄存新

2023, 52(9): 1730-1732.

摘要 ( 118 )

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蓝宝石单晶具有优良的力学性能和光学性能,是目前透明装甲的优选材料。导模法能够制备出形状和尺寸都接近目标要求的晶体,可以大幅度降低晶体的生产成本。我们通过自主设计的晶体生长设备,优化晶体生长工艺和热场,成功制备了尺寸为480 mm×1 200 mm×12 mm的蓝宝石单晶板材,晶坯形状规则,加工去掉表面气泡层后在20 mW He-Ne激光照射下检测,整体无散射。

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