准晶：奇特而又平凡的晶体—— 2011年诺贝尔化学奖简介

准晶是具有长程准周期性平移序和非晶体学旋转对称的固态有序相。它的出现导致了晶体学与凝聚态物质结构理论的一次革命，极大推动了相关学科的完善和发展。其发现者Daniel Shechtman因此获得2011年度诺贝尔化学奖。本文简介了准晶的发现、结构特征和发展现状，同时介绍了中国科学家在这一领域的独特贡献。     

射频磁控溅射参数对A1N薄膜光学性能的影响

采用高真空射频磁控溅射技术,在玻璃基片上,分别于不同沉积条件下制备了A1N系列薄膜,测量了从紫外到近红外波段A1N系列薄膜的透射率谱线,利用一种较简单的透射谱包络线法,对薄膜的光学常数进行拟合分析。研究表明,气体流量和工作气压是影响薄膜光学性能的重要参数;在镀膜过程中,增加氮气流量能使铝充分地与氮气结合,有利于薄膜折射率的提高,而在较低的工作气压下获得的薄膜的折射率较大。     

多组元合金成分设计方法

合金成分设计是发展新型复杂合金材料的关键步骤。系统总结了在材料研发过程中常用的合金设计方法,如Hume-Rothery规则、当量法、电子理论、计算机模拟计算等,并详细介绍了各设计方法的理论基础和适用范围。同时指出了基于原子团簇的合金设计方法——“团簇加连接原子”结构模型,得出了该方法在不同合金材料领域中的应用具有普适性的结论,为多元复杂合金成分设计提供了一个更为简单的途径。     

Zr-Al-Ni-Cu系统中非晶合金

Zr-Al-Ni-Cu系及共亚组元体系中非晶合金是由二元合金系开始，发展到今日的四元和五元合金，其形状也从薄带、丝等发展为块体，以源自准晶的等电子浓度理论和等原子尺寸理论为判据设计合金成分，并制备了系列大块非晶合金，它们的△Tx在100k左右，同时具有大的约化玻璃转变温度Trg。     

基于频响分析法的脉冲电源与容性负载间匹配电路设计

为克服传统的基于负载匹配法设计的匹配电路存在导致容性负载上脉冲电压上升率明显降低的不足，提高脉冲电源在容性负载下的应用效果，提出了将频响分析用于设计脉冲电源与容性负载问匹配电路的方法．基于此法设计了一种由电感（Lm）支路和与其并联的阻-容（Rm-Cm）串联支路构成的匹配电路，当Lm、Rm和Cm满足使容性负载上的脉冲电压（u2）与脉冲电源输出的脉冲电压（u1）之比（u2/u1）的频响特性，在脉冲电源输出的脉冲电压的有效频谱范围内接近不失真系统频响特性的条件时，可在容性负载上得到既无振荡，且上升率高的脉冲电压．实验验证该匹配电路是有效的．     

N离子注入金刚石膜方法合成的CN_x膜的成键结构

使用 N离子 (能量分别为 1 0 ke V,60 ke V)注入金刚石膜方法合成 CNx 膜 ,用 Raman光谱和 XPS光谱研究注入前后金刚石膜的成键结构 .结果表明 ,金刚石膜经 1 0 ke V N离子注入后 ,在 Raman光谱中出现一个较强的金刚石峰 (1 332 cm- 1)和一个弱的石墨峰 (G带 ,～ 1 550 cm- 1) .而 XPS N1s资料显示两个主峰分别位于～ 398.5e V和～ 40 0 .0 e V.金刚石膜经 60 ke V N离子注入后 ,N1s XPS光谱中的主峰位于～ 40 0 .0 e V;相应地 ,Raman光谱中的石墨峰变得较强 .通过比较 ,对注入样品的 XPS谱中 N1s的成键结构作如下归属 :～ 40 0 .0e V属于 sp2 C— N键 ;～ 398.5e V则属于 sp3C—N键 .     

基于团簇的Fe-B-Y-Nb四元块体非晶合金

利用团簇线和微合金化方法研究了Fe-B-Y-Nb四元合金体系中块体非晶合金形成. 选取Fe-B-Y三元体系作为基础体系, 将两条团簇线的交点成分定为基础成分; 然后添加少量的 Nb 对其进行微合金化. 结果表明, 由密堆团簇Fe₈B₃得到的三元基础成分Fe_68.6B_25.7Y_5.7, 在3%~5%(原子单位, 以下同)Nb微合金化后, 形成了Φ 3 mm的块体非晶合金棒. 这些块体非晶合金(Fe_68.6B_25.7Y_5.7)_100-xNb_x (x = 3%~5%)近似可表达为(Fe₈B₃)₁(Y,Nb)₁, 其中(Fe_68.6B_25.7Y_5.7)₉₇Nb₃块体非晶具有最大的玻璃形成能力, 其特征参数分别为: T_g = 907 K, T_x = 1006 K, T_g /T_l = 0.644, γ = 0.434, 长度t = 22 mm. 团簇线与微合金化相结合有望成为非晶合金成分设计的有效方法.     

磁控溅射工艺中靶材溅射功率对BCMg薄膜性能影响

采用多靶磁控共溅射技术,利用高纯B、C及Mg单质靶材为溅射源,573K下在单晶Si(001)表面成功制备硬质非晶态BCMg薄膜.背散射扫描电镜(SEM)图显示薄膜成分均匀,与基体Si片结合良好.X射线光电子能谱(XPS)分析表明薄膜中存在B—B、B—C、C—Mg等键态.X射线衍射仪(XRD)及高分辨透射电镜(HRTEM)测试结果表明薄膜为非晶态结构.某单质靶材溅射功率提高时,沉积速率及相应元素在薄膜中的含量随之上升.随着薄膜中B含量增加,薄膜中B—B共价键数量增多,BCMg薄膜硬度与断裂韧性均上升.B含量为85%时,BCMg薄膜硬度及断裂韧性分别达到33.9GPa及3MPa·m1/2.