纳米Cu/SiO2薄膜制备及其性能

采用热蒸发在载玻片和SiO_2衬底上沉积约5. 12 nm的Cu薄膜,再用退火炉分别进行100、200、300、400和500℃等5个温度退火,得到不同温度下的纳米Cu薄膜.用原子力显微镜和紫外-可见分光光度计研究不同退火温度对纳米Cu薄膜表面形貌、粒子分布和光学性质的影响.实验结果表明:当纳米Cu薄膜在载玻片上生长Cu颗粒阵列时,需要将退火温度控制在200℃左右;若使纳米Cu薄膜在SiO_2薄膜表面也能生长Cu颗粒阵列,退火温度比没有沉积SiO_2薄膜的衬底高100℃,此时纳米Cu颗粒对应方均根粗糙度为7. 20 nm、峰高(Skewness)为1. 75,以及偏态(Kurtosis)为5. 67,仅透射率略低9%.这样的Cu颗粒阵列更利于做超结构薄膜与完美吸收的顶层纳米金属颗粒.当退火温度为500℃时,载玻片上生长Cu薄膜的透射率出现一个相对稳定的波段,该工艺条件制备出来的纳米Cu薄膜,可以用来制作一些微型芯片,而SiO_2薄膜表面生长使纳米Cu薄膜对应方均根粗糙度为6. 25 nm、峰高为0. 57,以及偏态为2. 66.这样的Cu颗粒阵列不仅能够做大频率光电波吸收,还可以用作全固态电池中电解质上层的导电层.     

嵌入SiO2薄膜中的GeO和Ge纳米晶光致发光的研究

作者通过离子注入法得到了镶嵌于SiO2薄膜中的Ge纳米晶，并通过系统的氧化性或还原性退火处理，以改变样品中Ge的氧化物成分组成．分析了不同样品在室温下的光致发光(PL)特性，并结合XRD分析表明：300与400nm附近的荧光峰的发光机制是GeO(nc-GeO)纳米晶发光，而不是GeO的缺陷发光；570nm附近的荧光峰的发光机制为Ge纳米晶(nc-Ge)发光，而不是Ge及Si界面的缺陷发光．     

用脉冲激光沉积技术制备与分析嵌入非晶SiO2中的锗纳米粒子

介绍了Ge纳米粒子的特性,及利用脉冲激光沉积系统（PLD）制备Ge纳米粒子嵌入非晶SiO2薄膜中的方法、理论依据和工艺条件及结果。X射线衍射及晶体分析软件确定了锗纳米粒子在600℃中退火时的晶格常数变小而衍射强度增加,其晶格常数减小可能是由于锗的周围氧化生成氧化锗壳层包围并挤压Ge纳米粒子所致。     

硅衬底上多层Ge/ZnO纳米晶薄膜的制备及光学特性

采用射频磁控溅射技术和快速热退火方法在Si(100)衬底上制备多层Ge/ZnO纳米晶薄膜.Ge纳米晶的大小随着退火温度的增加,从2.9nm增加到5.3nm.光致发光谱测试发现两个发光峰,分别位于1.48,1.60eV左右.研究发现:位于1.48eV处的发光峰来源于ZnO相关的氧空位或富锌结构的缺陷发光,位于1.60eV处的发光峰随着退火温度的增大向短波长移动,该发光峰应该来源于GeO发光中心.     

锗晶的零维纳米结构的光致发光模型

采用氧化和析出的方法在氧化硅中凝聚生成锗纳米晶体量子点结构.对比了在长时间高温退火氧化条件下和在短时间低温退火用激光照射氧化条件下所生成的锗纳米晶体结构的PL光谱和对应的锗纳米晶体团簇的尺寸分布.为了解释605nm波长处的很强的光致发光峰,在Ge纳晶团簇与SiO2的界面处建立起三能级受激光致发光模型.这为锗的集成激光元器件的开发提供了一条新思路.     

利用脉冲激光沉积技术制备镍纳米颗粒及其生长过程中的应变场模拟

利用脉冲激光沉积技术和快速退火成功地制备了镶嵌在非晶Al2O3薄膜中的Ni纳米颗粒,用高分辨率透射电子显微镜观察到镶嵌在非晶Al2O3薄膜中的Ni纳米颗粒,用有限元算法系统地模拟了Ni纳米颗粒生长过程中的应变场分布.研究发现:在Ni纳米颗粒的生长过程中,纳米颗粒受到母体A12O3材料的非均匀的偏应变的作用,而且随着Ni纳米颗粒的长大,纳米颗粒受到母体Al2O3材料的非均匀偏应变也逐渐增加.这种非均匀偏应变对于纳米颗粒的晶格结构和形貌有较大的影响,可以通过调节Ni纳米颗粒生长过程中的应变场来实现对Ni纳米颗粒界面态的调控,从而进一步优化Ni纳米颗粒的物理性能.     

天然锗纳米晶的制备与中子嬗变掺杂研究

采用离子注入法及退火工艺,在硅基二氧化硅薄膜中制备了镶嵌结构的天然Ge纳米晶样品. 通过退火实验研究,发现随着退火温度的升高,纳米晶的晶态峰峰位红移,这意味着Ge纳米晶受到的应力减小. 当退火温度达到 700 ℃时,纳米晶的晶态峰强度显著增强,而且薄膜中与Ge有关的缺陷发光减弱. 采用中子嬗变掺杂法对天然Ge纳米晶进行了掺杂,X射线荧光光谱数据表明,样品中成功的引入了Ga杂质和As杂质. 薄膜中形成的与Ge有关的缺陷具有稳定的结构,中子辐照之后其发光仍然存在,而且,掺杂后的样品中没有发现与Ga或As有关的     

TiO_(2-x)纳米粒子薄膜型氧敏元件的性能

以钛酸丁酯和无水乙醇分别为前驱体和溶剂 ,添加适量稳定剂制成稳定溶胶 ,用浸涂法在 Al2 O3基片上制备 Ti O2 薄膜 ,经在 10 0 0℃氢气氛下还原制得 Ti O2 - x薄膜 .通过 SEM照片发现薄膜颗粒在几十纳米左右 ,颗粒分布均匀 .由 XRD分析 ,薄膜的 x值在 0～ 0 .5之间 .实验结果表明 ,Ti O2 - x薄膜在 80 0℃下具有良好的氧敏感性和响应特性 ,薄膜在 N2 条件下具有很好的电阻 -温度特性     

基底材料对嵌入型Fe_3O_4纳米颗粒的应变场影响

埋嵌型纳米颗粒在生长的过程中会受到周围基质材料对其施加的应力作用,应力的大小不仅会对纳米颗粒的晶格结构和物理性能产生影响,还与纳米颗粒的尺寸大小息息相关.因此,研究埋嵌在不同薄膜材料中的纳米颗粒生长过程中的应变场分布对于调控纳米颗粒的物理性能有着重要的意义.该文利用脉冲激光沉积和快速退火技术成功地制备了分别镶嵌在非晶氧化铝薄膜、非晶氧化镥薄膜和非晶二氧化硅薄膜中的Fe_3O_4纳米颗粒,并利用透射电子显微镜观察这些球形纳米颗粒.为了研究纳米颗粒的尺寸与应力大小之间的关系,采用有限元算法分别模拟仿真了这些纳米颗粒的应变场分布,并对结果进行了系统的分析.研究发现:Fe_3O_4纳米颗粒在不同薄膜材料生长过程中均受到非均匀偏应变作用,而且纳米颗粒的尺寸及应变场分布与纳米颗粒周围基质材料的杨氏模量和泊松比密切相关.在不同基质材料中生长的纳米颗粒所受到的应变场分布也有所不同,这为调控纳米颗粒的晶格结构和形貌以及物理性能提供了一个新思路.     

Ge/Al-SiO2薄膜材料的非线性光学特性

采用磁控共溅射及后退火技术制备Ge,Al共掺SiO2薄膜,通过X射线衍射谱和傅里叶红外吸收谱对样品进行表征,并采用皮秒脉冲激光器的单光束Z扫描技术研究薄膜的三阶非线性光学特性.研究结果表明:薄膜材料对1 064nm的光具有自散焦和双光子吸收效应,薄膜的三阶极化率χ(3)为3.84×10-16 m2.V-2.薄膜材料的三阶非线性极化率比SiO2和GeO2均有显著的提高,说明薄膜材料中的纳米Ge颗粒的量子限域效应及双光子吸收效应是其产生非线性光学效应增强的主要原因,同时Al的掺杂也促进了材料的三阶非线性光学效应的增强.     

SiGe合金氧化层中的纳米结构

我们在硅锗合金衬底上采用氧化等制膜方式生成零维和三维的纳米结构样品，用高精度椭偏仪(HPE)、卢瑟福背散射谱仪(RBS)和高分辨率扫描透射电子显微镜(HR-STEM)测量样品的纳米结构。并采用美国威思康新州立大学开发的Rump模拟软件对卢瑟福背散射谱(RBS)中的CHANNEL谱和RANDOM谱分别进行精细结构模拟。计算且测量出纳米氧化层与锗的纳米薄膜结构分布，并且反馈控制加工过程。优化硅锗半导体材料纳米结构样品的加工条件。我们在硅锗合金的氧化层表面中首次发现纳米锗量子点和量子层结构，我们首次提出的生成硅锗纳米结构的优化加工条件的氧化时间和氧化温度的匹配公式和理论模型与实验结果拟合得很好。     

MECHANISM OF NANOSTRUCTURE IN OXIDATION OF Si1-xGex AL-LOYS

我们在硅锗合金衬底上采用氧化等制膜方式生成零维和三维的纳米结构样品,用高精度椭偏仪(HPE)、卢瑟福背散射谱仪(RBS)和高分辨率扫描透射电子显微镜(HR-STEM)测量样品的纳米结构,并采用美国威思康新州立大学开发的Rump模拟软件对卢瑟福背散射谱(RBS)中的CHANNEL谱和RANDOM谱分别进行精细结构模拟,计算且测量出纳米氧化层与锗的纳米薄膜结构分布,并且反馈控制加工过程,优化硅锗半导体材料纳米结构样品的加工条件.我们在硅锗合金的氧化层表面中首次发现纳米锗量子点和量子层结构,我们首次提出的生成硅锗纳米结构的优化加工条件的氧化时间和氧化温度的匹配公式和理论模型与实验结果拟合得很好.     

Growth of Ge Layer on Relaxed Ge-Rich SiGe by Ultrahigh Vacuum Chemical Vapor Deposition

The paper describes the growth of a germanium (Ge) film on a thin relaxed Ge-rich SiGe buffer. The thin Ge-rich SiGe buffer layer was achieved through a combination of ultrahigh vacuum chemical vapor deposition (UHVCVD) SiGe epitaxial growth and SiGe oxidation. A lower Ge content strained SiGe layer was first grown on the Si (001) substrate and then the Ge mole fraction was increased by oxidation. After removal of the surface oxide, a higher Ge content SiGe layer was grown and oxidized again. The Ge mole fraction was increased to 0.8 in the 50 nm thick SiGe layer. Finally a 150 nm thick pure Ge film was grown on the SiGe buffer layer using the UHVCVD system. This technique produces a much thinner buffer than the conventional compositionally graded relaxed SiGe method with the same order of magnitude threading dis- location density.     

硅锗合金氧化层中纳米结构的量子受限分析

在硅锗合金氧化层中发现锗纳米表层结构，并分析了其时应的PL谱结构。提出相对应的量子受限模型计算公式和算法，理论分析结果与实验结果拟合较好。     

硅锗合金氧化纳米结构的光致发光谱

首次发现硅锗合金氧化纳米结构中的锗纳米层的PL谱(5410A波长处的谱峰),采用量子受限模型分析PL谱结构得到的计算方法和结果与实验拟合较好.     

Insight into the effect of Ge modification on the oxidation of NbSi2 from first-principles calculations

The effect of Ge modification on the oxidation of NbSi₂ was performed by using the first-principles method based on Density Functional Theory (DFT). The O₂ molecule absorption configurations on the ideal NbSi₂ (001) surface with and without Ge substitution was constructed to study the initial oxidation behavior as well as oxygen diffusion in the bulk NbSi₂ cell in the late oxidation stage. Ge substitution was found to decrease the absorption energy of O₂ molecule on the NbSi₂ (001) surface and therefore reduce the oxidation rate in the initial oxidation stage. The further linear synchronous transit (LST) calculation revealed that Ge substitution increased the energy barrier of O atom diffusion in the bulk NbSi₂ cell and decreased the oxidation rate in the late stage.     

Reaction behavior of trace oxygen during combustion of falling FeSi75 powder in a nitrogen flow

To explore the reaction behavior of trace oxygen during the flash combustion process of falling FeSi75 powder in a nitrogen flow, a flash-combustion-synthesized Fe-Si₃N₄ sample was heat-treated to remove SiO₂. The samples before and after the treatment were investigated by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy, and the formation mechanism of SiO₂ was investigated. The results show that SiO₂ in the Fe-Si₃N₄ is mainly located on the surface or around the Si₃N₄ particles in dense areas, existing in both crystalline and amorphous states; when the FeSi75 particles, which are less than 0.074 mm in size, fell in up-flowing hot N₂ stream, trace oxygen in the N₂ stream did not significantly hinder the nitridation of FeSi75 particles as it was consumed by the surface oxidation of the generated Si₃N₄ particles to form SiO₂. At the reaction zone, the oxidation of Si₃N₄ particles decreased the oxygen partial pressure in the N₂ stream and greatly reduced the opportunity for FeSi75 particles to be oxidized into SiO₂; by virtue of the SiO₂ film developed on the surface, the Si₃N₄ particles adhered to each other and formed dense areas in the material.     

室内土体单向冻结水分迁移的试验研究

以江苏镇江、扬州等地区具有代表性的表层黏土为研究对象,对土体进行了单向冻结实验,研究了不同饱和度、不同温度梯度、不同冻结速率及不同补水条件下土体中水分迁移的现象.实验结果表明:在有外界水源补给的条件下,土体冻结时间越长,非饱和土中水分迁移现象范围越大,对于饱和土每层含水率基本波动范围不大;温度梯度越大,土体完全冻结且水分迁移达到稳定状态所需时间越短,水分迁移的范围越广;在无水源补给的条件下,冻结速率越大,土试样中水分迁移分布曲线变得越平缓;相对于无外界水源补给条件下,有外界水源补给的试样最终完全冻结时水通量更大,土样中水分迁移分布的范围更明显.     

新型定向凝固高温合金750℃抗热腐蚀性能

研究了涂有75%Na2SO4+25%NaCl盐膜的新型定向凝固镍基高温合金在750℃的热腐蚀行为,采用X射线衍射仪和带能谱的扫描电镜分析腐蚀产物相组成以及微观结构.结果表明:该合金在开始阶段腐蚀速率较大,随着腐蚀时间的延长以及合金腐蚀层厚度的增加,腐蚀速率降低.腐蚀层可分为3个区域:外层是以TiO2和Cr2O3为主相对疏松的氧化层,中间层具有保护性的是富Cr层,内层是以Al,Ti为主的氧化物以及点状分布的硫化物.合金的热腐蚀主要由氧化-硫化共存伴随着表面腐蚀物挥发形成,在此过程中腐蚀持续向合金基体推进,使得腐蚀层不断增厚.     

聚丙烯薄膜表面改性的X射线光电子能谱研究

用二射线光电子能谱技术(MSCA或XPS)研究了在纯氧和纯氮气中,用射频辉光放电等离子体激发,使聚丙烯薄膜表面改性;在空气中用紫外光长期照射聚丙烯薄膜使其表面氧化.结果表明,后者与前者的氧化情况类似.氧化速率不同。在纯氧气氛中所获得的聚丙烯薄膜除了在最初阶段其表面含氧官能团主要是单键氧外,随着处理时间的增长,含双键氧的官能团显著增加.经长时期放置后,含氧官能团(主要是含双键氧官能团)减少.用曲线拟合方式,研究了在3种情况下所获得的聚丙烯薄膜的表面光电子能谱团,对其氧化机理进行了讨论。