Ⅳ族半导体表面和界面结构与特性

为了更全面地了解Ⅳ族半导体表面和界面的结构和性质，以扫描隧道显微镜为主要手段，辅以ＬＥＥＤ和ＡＥＳ等常规手段，对它们作了系统的研究。本文是对最近许多结果的综述，首先介绍几个重要的Ｇｅ高指数表面的结构然后对发生在Ｇｅ和表面和亚表面的原子的扩散和迁移运动和了介绍，最后阐述了决定Ⅲ族金属／Ⅳ族金属半导体界面的结构的３个共同要素。     

半导体表面吸附分子的表面增强喇曼散射

本文介绍了半导体材料表面吸附分子的表面增强喇曼散射(SERS)研究工作.至今,人们主要在二类半导体材料表面进行了SERS 实验:一类是半导体材料表面吸附分子的SERS 实验;另一类是被银修饰了的(silver-modified)半导体材料表面吸附分子的SERS 实验.文章还简单介绍了对半导体材料表面SERS效应所作的理论解释.最后对半导体材料表面SERS 研究的发展和应用前景作了展望.     

瞬态反射光谱研究半导体表界面载流子动力学的3种常见分析方法

基于飞秒脉冲激光器的时间分辨超快光谱技术已经广泛应用于研究光与物质相互作用、激发态性质、超快动力学等光物理现象,其中瞬态反射光谱是研究固体表界面电荷动力学的有力工具之一.本文总结了瞬态反射光谱分析3类常见的半导体表界面(直接带隙半导体表界面、间接带隙半导体表界面和存在内建电场的半导体表界面)载流子动力学的方法;分析了前两类半导体表界面瞬态反射光谱特征信号归属,讨论了利用特征光谱信号表征扩散、表面复合、界面电荷转移等动力学过程的原理;讨论了高掺杂半导体表界面如果存在内建电场的情况下表面反射光谱特征信号的归属,以及如何利用光诱导瞬态电场对反射光谱调制来追踪界面电荷分离和复合的动力学.     

阳离子表面活性剂在固-液界面上的吸附机制

目的将热力学数据与动力学知识及结构信息相结合,概述离子型表面活性剂在二氧化硅固-液界面上的吸附过程。方法通过阐述阳离子表面活性剂在固-液界面上的吸附热力学数据与其动力学研究结果,介绍表面活性剂在固-液界面上的吸附机制及模型建构。结果阳离子表面活性剂在固-液界面上的吸附机制主要受浓度、界面性质、吸附等温线、表面活性剂链长、表面电荷等因素的影响。结论表面活性剂在基质上形成的离散聚集体及形貌会影响其在固-液界面上的吸附形态,同时提出了可能的吸附机制。     

金属离子在氧化物矿物/水界面的吸附及浮选活化机理

本文评述了金属离子活化石英等矿物的-羟基络合物假说.从溶液化学的角度,考察了氧化物矿物/水界面特性、金属离子在界面的吸附及其对ζ-电位和浮选的影响.研究表明:金属离子对氧化矿浮选的活化作用,不能简单地归因子金属离子-羟基络合物的生成,在很多情况下,金属氢氧化物表面沉淀的生成起着更重要的作用.表面沉淀的形成受界面区域金属离子的活度、界面pH值及界面溶度积的控制.金属离子在氧化矿表面的吸附及其对氧化矿ζ-电位和浮选的影响,与表面沉淀的生成条件,有相对应的关系.     

水环境变化下泥沙颗粒的界面作用特征研究

 通过泥沙颗粒表面孔隙特征分析实验与硝酸铜吸附实验,分析比较干净态泥沙与原状沙的界面作用规律,说明水环境变化下泥沙颗粒的界面作用特征。采用物理化学吸附仪分析泥沙颗粒的表面形貌特征,实验结果揭示干净态泥沙表面孔隙结构丰富,表面形貌较原状沙复杂。铜离子吸附实验结果给出干净态泥沙与原状沙的最大饱和吸附量分别为0.854与4.525 g/kg,吸附/解吸速率分别为1.511与5.652,表明了原状沙界面作用能力高于干净沙。水环境变化造成污染物在泥沙颗粒表面的吸附与聚集,改变了泥沙颗粒的表面形貌特征,而生物膜与腐殖质的存在增强了泥沙颗粒的界面作用能力,界面作用特征由物理吸附作用转变为化学吸附作用。     

非离子Gemini表面活性剂在固-液界面吸附的Monte Carlo模拟

利用Monte Carlo方法对非离子Gemini表面活性剂在固-液界面的吸附进行了模拟,得到了吸附层厚度、吸附量和链节密度分布,并用两阶段吸附模型拟合了吸附等温线。同时,对Gemini表面活性剂和传统表面活性剂在界面的竞争吸附进行了模拟。结果表明:随着对比温度的升高,单一非离子Gemini表面活性剂在疏水性界面的吸附层厚度减小,吸附量降低,吸附等温线符合两阶段吸附模型。在相同能量参数下,Gemini表面活性剂在界面吸附的能力远比传统表面活性剂在界面吸附的能力强,它可将表面上已吸附的传统表面活性剂解吸下来,从而影响界面性质。     

AlGaAs/GaAs多量子阱表面光伏的真空特性

测量AlGaAs/GaAs多量子阱在不同真空度中的表面光伏谱,研究半导体量子阱表面态的真空敏感机理.半导体量子阱表面光伏与真空度有关,主要是由于表面吸附的氧原子的作用.     

三元复合驱中碱提高采收率作用机理

研究三元复合驱中碱提高采收率作用机理,对更好地应用其具有重要技术指导作用。设计了界面张力、吸附、乳化、润湿性等多组单一变量对比实验及微观模型、天然岩心驱油实验,研究了碱提高采收率作用机理。结果表明:碱与原油反应生成的表面活性剂。快速地吸附在油水界面上;碱迫使更多的外加表面活性剂进入油水界面,从而增加了界面层中表面活性剂浓度,达到了协同降低油水界面张力作用。碱电离的阴离子与外加表面活性剂在储层基质表面竞争吸附,增加了基质表面负电荷,使其对外加表面活性剂静电斥力加大,降低了外加表面活性剂吸附量。生成的表面活性剂乳化油相,使碱具备了乳化作用。在流动剪切作用下,生成的表面活性剂不断渗入膜状残余油与基质之间,改变了油/基质间、水/基质间界面张力,破坏了油-水-基质之间的原平衡体系,使润湿性由憎水亲油变成亲水憎油。碱提高采收率幅度可达近5%,具备显著提高采收率效应。     

固体表面上液氮膜的界面张力与间隙孔径

根据表面热力学原理,本文导出从无孔固体吸附氮气的等温线计算其表面上吸附生成的液氮膜界面张力方程式;还导出计算固体中圆筒形间隙孔径方程式。计算结果表明:在77.3K,绝大多数无孔固体表面上吸附液氮膜的界面张力与液氮的界面张力相差很大;本文方法计算出固体中圆筒形间隙孔径比用Kelvin公式计算结果大。     

嵌段型超分散剂在固/液界面的吸附机理

嵌段型超分散剂PSE是一种新型、高效分散剂.作者通过吸附等温线、红外光谱分析等测试手段及理论计算,研究了PSE在SiO2和滑石固/液界面的吸附特性及吸附形态.研究结果表明,PSE在SiO2表面发生了化学吸附,其作用模型为SiO2表面的-OH与PSE的硅醇基化学键合形成桥氧键;PSE在滑石解离面的主要吸附机理是PSE的硅醇基与滑石解理面上的氧原子形成氢键;当PSE浓度低时,超分散剂PSE在颗粒表面发生多位吸附,即锚固段和溶剂化段同时吸附在颗粒表面;当PSE浓度高时,超分散剂PSE锚固段卧式吸附在颗粒表面,溶剂化段伸入水中,属于单层吸附.     

酸碱性对H2TPP吸附在Ag溶胶表面化学反应的影响

卟啉是一类重要化合物，九十年代中期卟啉化合物在半导体和金属表面上行为的研究引起了人们极大的兴趣．对于光电化学电池中卟啉的敏化和催化功能以及对于界面作为卟啉在生物模型中刚性环境的模拟的研究，具有重要的意义．以下用吸收光谱研究了卟啉吸附在Ａｇ溶胶表面上的...     

用同步辐射光电子谱研究氧对GaAs-Al和GaAs-Au界面形成的影响

用同步辐射光电子谱研究了吸附于清洁的GaAs(110)解理面上的约0.7个单原子层的氧对Al—GaAs以及Au—GaAs界面形成的影响.初始淀积的铝(1ML)倾向于夺取As—O键中的氧,随后淀积的铝(>1ML)又从Ga—O键中夺取氧,形成Al—O键;Al的进一步增加使Al与次层GaAa的置换反应变得明显,其结果生成AlAs,同时被置换出来的Ga穿界面而出现在表面.微量的Au(<1ML)与O—GaAs之间只有微弱的相互作用.随后淀积的Au破坏As—O键并促使形成较稳定的Ga的氧化物,Ga的氧化物层阻止Ga进入Au,但不能阻止As分聚于Au层的表面.     

非离子型Gemini表面活性剂的表面活性与固液界面吸附特性研究

利用最大泡压法和静态吸附实验测定了烷基酚聚氧乙烯醚型Gemini表面活性剂(GSmn)和壬基酚聚氧乙烯(10)醚(S910)在40℃下的表面张力,考察了Gemini表面活性剂的分子结构对其表面活性及其在固液界面吸附特性的影响.实验结果表明,在一定温度下,当GSmn的亲水基团相同时,其临界胶束浓度和最低表面张力均随烷基链长的增加而降低;疏水基相同时,GSmn的氧乙烯基数越多,临界胶束浓度越高,最低表面张力越低.S910与GS910的界面活性相近,但后者更易在溶液表面吸附.GSmn在高岭土上的饱和吸附量随GSmn烷基链长度的增加而增加,随氧乙烯基数增加而降低;GS910在高岭土上的饱和吸附量比S910低.     

复配表面活性剂对布敦岩沥青与水界面性质的影响

目的将两种表面活性剂复配,拟减少碱用量,研究表面活性剂在布敦岩沥青与水界面的吸附性能,为热碱水洗分离布敦岩沥青技术的应用提供指导.方法采用热碱水洗法分离天然沥青油,分析碱度、固液比、温度、吸附时间等条件对布敦岩沥青与水界面吸附性能的影响.结果复配表面活性剂质量分数为2%时,在p H值为8、固液比为1∶40、温度为75℃、吸附时间为90 min等条件下吸附效果较好.结论吸附动力学表明,p H值为8时吸附速率常数Ka比p H值为4时大,而吸附活化能Ea却比p H值为4时小,说明p H值为8时更利于反应的进行.吸附热力学表明,表面活性剂在布敦岩沥青与水界面的吸附过程是吸热、且自发的过程.红外光谱显示,表面活性剂在布敦岩沥青与水界面的吸附是物理吸附.     

煤炭表面吸附甲烷的第一性原理研究

为了研究煤炭表面吸附甲烷的一般规律,从原子层面研究煤炭表面吸附甲烷分子的微观机理。先简化煤炭表面的分子模型,用Materials Studio软件建立煤体表面吸附甲烷的数值模型,用第一性原理方法的VASP软件计算了石墨烯在弛豫和非弛豫状态下吸附甲烷的电荷密度、吸附能等,同时计算了不同甲烷分子在石墨烯顶位和间隙位置的吸附能和态密度。计算结果表明:石墨烯吸附甲烷时,首选在C原子顶位吸附;吸附甲烷以后,石墨烯的导电性能消失,由导体变成了半导体或绝缘体;可以通过吸附以后的DOS图中能隙宽度预测吸附能的高低;随着吸附甲烷浓度的增大,体系吸附能逐渐降低,稳定性也降低。     

Ag在Si(100)表面化学吸附特性研究

本文应用自洽TB-LMTO方法研究银原子在理想Si（100）表面的化学吸附,计算不同位置的吸附能量（Ead）,发现相比Si（100）表面其他吸附位置而言被吸附的银原子更趋附于C位置（四重位）,在Ag原子和表面Si原子之间形成极性共价健,在Ag-Si（100）界面不存在Ag和Si的混合层而是形成突变界面,这与实验结果是一致,计算了层投影态密度并与清洁表面比较,对电子转移情况也进行了研究.相对Au/Si（100）而言,Ag和Si相互作用比Au和Si相互作用要弱.     

Ge微簇表面氧化层厚度的确定及光致发光现象

半导体微簇光致发光现象是目前物理学的研究热点之一。从光电子能普的基本原理出发，提出了一种确定IVA族元素半导体纳米微微的表面氧化层厚度的有效方法并应用于对Ge微族构成纳米组装薄膜的光学性质和光致发光机制的解释。直径为10nm和微簇由2nm厚的表面氧化层及直径为6nm的未氧化中心构成。该中心具有强的量子约束效应导致的基本带隙展宽（光学吸收边蓝移），氧化层、中心及其组合在紫光的激发下产生复杂的光致发光现象。实验结果与文中所提出的理论模型吻合。     

溶氧水在Fe（001）表面吸附的第一性原理研究

为了研究溶解氧含量对Fe基换热表面腐蚀行为的影响机理,根据第一性原理,对O2单分子、H2O单分子和溶氧水体系在Fe基换热表面的吸附进行了研究,采用GGA/PBE,近似计算吸附过程中的吸附能量、态密度及布居数变化。计算结果表明:含氧水溶液中溶液与Fe基表面存在表面吸附,水分子趋向于顶位吸附,氧分子趋向于Griffiths吸附;H2O分子在Fe(001)表面吸附而相互作用时,引起了界面双电层电荷分布的变化,使Fe原子失去电子带正电,导致表面电位发生变化;O2分子在Fe(001)晶面吸附时,促使Fe(001)表面原子失去电子,表面电位增加,O2分子与表面Fe原子易于发生电子转移,其中O原子的2p轨道对于O2分子在Fe(001)晶面的吸附起主要作用;随着溶氧水体系中O2分子所占比例的增大,吸附能的绝对值也随之增加,Fe基换热表面相互作用更强。研究探明了不同溶氧量对Fe基换热表面腐蚀的影响规律,为实验研究金属基体腐蚀机理提供了理论参考。     

纳米颗粒间相互作用对油-水界面张力的影响机制

为了研究油-水界面上纳米颗粒的动态吸附过程及其对界面张力的影响,采用耗散粒子动力学模拟方法,建立纳米颗粒在油-水界面物理模型,研究单颗粒的吸附动力学过程及多颗粒相互作用对界面张力的影响机制。结果表明：单颗粒在油-水界面的吸附分为自由扩散、界面吸附、动态平衡3个阶段;单颗粒吸附过程自由能变化远大于颗粒的动能,颗粒吸附可自发、快速进行,且吸附后能稳定在界面上;多颗粒间的相互作用力随颗粒间距离的增大而振荡衰减,这是由颗粒间的溶剂粒子所产生的溶剂化效应所致;当颗粒间相互作用为引力时,界面张力增大,当颗粒间相互作用为斥力时,界面张力减小。