镓锌氧化物半导体薄膜的晶粒生长特性及其微结构研究

采用Zn O:Ga3O2高密度陶瓷靶作为溅射源材料,利用射频磁控溅射技术在玻璃基片上制备了镓锌氧化物(Ga Zn O)半导体薄膜.基于X射线衍射仪的测试表征,研究了薄膜厚度对Ga Zn O样品晶粒生长特性和微结构性能的影响.研究结果表明:所制备的Ga Zn O样品为多晶薄膜,并且都具有六角纤锌矿型结构和(002)晶向的择优取向生长特性;其(002)取向程度、结晶性能和微结构参数等均与薄膜厚度密切相关.随着薄膜厚度的增大,Ga Zn O样品的(002)择优取向程度和晶粒尺寸表现为先增大后减小,而位错密度和晶格应变则表现为先减小后增大.当薄膜厚度为510 nm时,Ga Zn O样品具有最大的(002)晶向织构系数(2.959)、最大的晶粒尺寸(97.8 nm)、最小的位错密度(1.044×1014m-2)和最小的晶格应变(5.887×10-4).     

煅后石油焦平均晶粒尺寸的研究

利用X-衍射仪精确测定煅后石油焦（002）品面的衍射峰,通过对于衍射峰的精确计算煅后石油焦平均晶粒尺寸．测定了一些样品品粒尺寸．研究了晶粒尺寸与其它性能的关系．进而反映煅后石油焦平均晶粒尺寸在质量评价中的意义。     

溶胶凝胶法制备(Ba,Pb)TiO3纳米晶粒

采用溶胶－凝胶工艺制备了不同晶粒大小的掺铅钛酸钡纳米晶,用ＸＲＤ,ＴＥＭ和Ｒａｍａｎ研究了ＢＰＴ样品的晶粒大小,结构及其相变特性,结果表明,ＢＰＴ纳米晶最低晶化温度为５５０℃,衙门广泛６５０℃,高于６５０℃热处理的纳米晶ＢＰＴ在常温下为四方相,随着晶粒尺寸的减小,由四方相向立方相过度。     

工艺参数对棒材粗轧过程晶粒尺寸影响模拟

利用商业有限元分析软件MSC．Marc,建立了轴承钢GCr15棒材六道次粗轧过程的三维有限元模型．借助MSC．Marc的二次开发功能,将轴承钢GCr15的微观组织演变模型与棒材粗轧过程的热力耦合有限元模型相结合,模拟了不同工艺参数下奥氏体晶粒尺寸的演变过程．模拟结果表明,粗轧过程中轧件中心奥氏体的晶粒尺寸随着轧制温度的升高而增大;轧制速度对晶粒尺寸的演交基本没有影响;初始晶粒尺寸和轧辊辊缝的大小对奥氏体晶粒尺寸的演变过程有一定影响,但对六道次粗轧后的晶粒尺寸影响不大．实际工艺参数下模拟得到的轧件内部晶粒尺寸与实测值吻合较好．     

a-Si∶H 薄膜固相晶化法制备多晶硅薄膜

利用固相晶化法获得多晶硅薄膜(退火温度700～800℃)，采用XRD、Raman等分析手段进行了表征与分析。研究结果表明：晶粒平均尺寸随着退火温度的降低、掺杂浓度的减少、薄膜厚度的增加而增加；并且退火后薄膜暗电导率提高了2～4个数量级。     

薄膜中正常晶粒生长膜厚效应的理论分析

根据自由表面在晶界处的开槽现象，对薄膜中正常晶粒生长膜厚效应进行了理论分析。结果表明，正常晶粒生长被塞积时的平均晶粒尺寸与膜厚成正比。     

纳米晶体材料不同晶粒尺寸与取向分布下力学性能的有限元分析

基于考虑晶粒尺寸和取向的弹性黏塑性本构模型,针对3组不同尺寸和取向分布的数字化微观结构模型,采用有限元模拟的方法分析晶粒尺寸和取向分布对纳米晶体材料拉伸力学性能的影响。结果表明:晶粒的尺寸和取向对纳米晶体材料的力学性能有着很明显的影响,且晶粒尺寸分布对力学性能的影响比取向分布的影响要显著。同时,尺寸均匀分布的晶粒中产生的剪切带相对于非均匀分布的晶粒中产生的要均匀,可以减小材料软化的局部性,较好地提高了材料的拉伸强度和韧性。     

超声波透射技术无损评价粗晶材料平均晶粒尺寸

利用超声波透射波对粗晶材料的平均晶粒尺寸Ｄ进行了评定。研究结果表明,用超声波衰减变化Δα能够对材料的平均晶粒尺寸的波动进行无损评价,计算机处理曲线的变化特征与样品金相分析的结果符合得很好。     

用Scherrer公式计算晶粒度应注意的几个问题

在XRD谱图中,用Scherrer公式估算晶体尺寸时,应注意半高峰宽βhkl的修正.βhkl由两部分组成,一是晶粒细化,二是仪器或X射线本身所固有的,称为工具宽化.运用Scherrer公式时应扣除工具宽化,否则会引起较大误差,同时应注意Dhkl的方向性,它有时能给出晶体形状的信息.     

三维晶粒尺寸及分布对纳米永磁材料磁性能的影响

本文建立厚度为d的晶粒间界相均匀包围边长为D的三维立方体模型.假定晶粒间界相削弱了晶粒间的交换耦合相互作用.研究了晶粒尺寸及分布对纳米永磁材料有效各向异性及矫顽力的影响.结果表明：单个晶粒的平均各向异性随晶粒尺寸D的增大而增大.且材料的有效各向异性Keff和矫顽力Hc均随平均晶粒尺寸的增大而上升,而上升速率逐渐减慢.Keff和Hc随分布系数的增加而下降,且下降速率逐渐减慢.当Pc=0.7,=1.5,K1（0）=0.2Kh,d=2nm时,我们计算的矫顽力与实验数值符合地很好（Pc是无量纲因子,在0到1之间取值.Kh是晶粒内部正常的磁晶各向异性常数,K1（0）和d分别为晶粒间界相的各向异性常数和厚度）.     

高能球磨纳米镍粉制备块体材料的研究

采用高能球磨法制备了纳米晶Ni粉末,对纳米晶粉末进行预压烧结,获得纳米晶镍块体材料.采用显微分析方法研究了纳米晶粉末和块体材料的显微组织结构.试验结果表明,高能球磨所得镍粉平均晶粒尺寸为10 nm;预压烧结块体的平均晶粒尺寸在100 nm以下;块体相对致密度在烧结温度为0.6Tm时达到最大值.     

Impact of grain size on the Seebeck coefficient of bulk polycrystalline thermoelectric materials

Based on the Boltzmann transport equation of electrons and taking the scattering effect of electrons in the grain boundary as the boundary conditions of electrons transport in the grain, we presented a theoretical model for the Seebeck coefficient of bulk poly- crystalline thermoelectric materials, and applied it to studying the grain size effect on the Seebeck coefficient. Then we discussed the effects of transmissivity, temperature and the mean free path of electrons on the size effect. The results show t...     

衬底温度和退火温度对磁控溅射TiNi合金薄膜组织结构的影响

通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等测试方法研究了不同的衬底加热温度和不同晶化退火温度对磁控溅射法制备的TiNi薄膜组织结构的影响。结果表明:加热衬底可以降低薄膜的晶化温度,通过控制加热温度可以控制晶粒的大小,同时可有效抑制析出相的产生;非晶薄膜在晶化的同时伴随Ti3Ni4相的析出,随晶化温度的升高析出相在长大的同时数量也明显增多。     

Exchange-coupling interaction and effective anisotropy in nanocomposite permanent materials

Taking Nd₂Fe₁₄B/α-Fe as example, the exchange-coupling interactions between magnetically soft and hard grains in nanocomposite permanent materials and their effects on the effective anisotropy of materials were investigated. The calculation results expressed that the exchangecoupling interactions are enhanced with the reduction of grain size, and the effective anisotropy of materials decreases with the reduction of grain size and the increase of magnetically soft phase component. The remanence and the effective anisotropy of materials possess the opposite variation trend with the change of grain size and phase ratio. The mean grain size should be in the range of 10–15 nm and the ratio of soft phase should be less than 50% for getting the magnet with high energy product.     

一维纳米材料中电子局域态分布

从一维纳米随机链模型出发,在考虑近邻、次近邻相互作用的情况下,运用多对角全随机厄米矩阵求解方法计算了一维纳米材料的电子局域态中心位置.针对晶界无序度和晶粒大小,讨论了材料中的电子局域态分布.研究结果表明:局域态中心位置随能量的改变而改变,并且在不同的能量范围内局域态分布不同,在某些能量范围内,能量变化很小而局域位置变化很大,电子跳跃很容易发生,而在另一些能量范围内,能量变化很大但局域位置变化很小,电子跳跃难以发生,因而直接影响材料的导电、导热等性能;晶界无序度和晶粒大小对局域态分布影响很大,当晶界无序度变小时,体系趋向有序,局域态位置随能量的变化呈一定程度的周期性;而当晶粒粒径变小时,晶界的作用增强,无序作用也相应增强,局域态增多,分布密度增大.     

钒和金纳米晶体晶粒长大临界温度的“尺寸—形状”模型

处于亚稳态的纳米晶体中晶粒在一定临界温度开始长大变为粗晶,该临界温度依赖晶粒中原子迁移所需的能量.根据纳米晶体中晶粒长大的微观过程以及晶粒中原子迁移能量状态与晶粒尺寸、形状的相关性,建立了计算纳米晶粒长大临界温度的"尺寸—形状"模型.基于该模型计算了钒和金纳米晶体中晶粒长大的临界温度,结果表明纳米晶粒长大的临界温度随晶粒尺寸的减少而降低,并且与晶粒形状相关,表现了明显的"尺寸—形状"效应.该理论模型计算结果与实验结果相吻合.     

材料凝固时晶粒生长-粗化的二维元胞自动机模型

建立了模拟凝固进行时晶粒成核、生长与粗化过程以及凝固完成后晶粒粗化过程的二维元胞自动机模型,模型中将原子在固/液界面、晶界面的迁移过程以概率的方式表现在元胞网格演化的规则中.模拟结果表明,所建立的模型可以合理地描述晶粒在凝固过程中的生长-粗化过程.应用本模型分析了冷却率、结晶取向数、温度等因素对于晶粒微观结构演化的影响.研究结果表明:大冷却率有助于得到细小的晶粒;当结晶取向数大时晶粒较小;保温温度低会抑制晶粒粗化.     

反应温度对水热合成二氧化钛微粒的影响

采用水热合成工艺,以钛酸丁酯(Ti(OC4H9)4)为前驱体,通过改变水热合成反应的温度,合成了不同晶型和形貌的二氧化钛(TiO2)微粒。使用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对产物进行表征。结果表明:水热反应的温度对TiO2微粒的晶型、晶粒尺寸和形貌有较大影响。随着水热反应温度的增加,二氧化钛微粒的晶粒粒径越来越大,结晶程度越来越完整,形貌也越来越规则。当水热反应温度较低时(80℃),晶型以锐钛矿为主,衍射峰峰宽较宽,峰强也较弱,晶粒刚开始发育;随着反应温度增加,开始出现金红石晶型,衍射峰锐化,峰的强度增强,晶粒粒径增大,晶粒逐渐发育完全;当反应温度达到160℃时,以金红石晶型为主,晶粒发育完全,结晶完善。     

两种晶化方法制备SnO2纳米粉体的比较及表征

以SnCl₄·5H₂O为源物质,氨水为沉淀剂,将采用化学沉淀过程制备得到的前驱体分别采用水热晶化和焙烧晶化两种方法晶化,在不同晶化温度下制备得到SnO₂纳米粉体。研究了晶化方式和晶化温度对产品的结构、组成、形貌及分散性能的影响。用X 射线衍射（XRD）、X射线能谱（EDS）、透射电子显微镜（TEM）和激光粒度分析等方法表征了产品的性能。结果表明,两种晶化方法制备得到的产品均为结晶状态完好的四方金红石型、纯度较高的SnO₂纳米粉体,粉体的晶粒尺寸随着晶化温度的升高逐步增大,随粒径的增大产品的分散性得到较好的改善。与焙烧晶化相比,水热晶化制备得到的样品粒径较小,样品的氧空位浓度较高,粉体粒径的均匀性较好,粒度分布范围较窄。