CoFeCrGa1-xAlx合金的电子结构、磁性和自旋零带隙半导体特性研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,研究了Al掺杂对CoFeCrGa1-x Alx(x=0、0.25、0.5、0.75)合金电子结构、磁性、自旋零带隙半导体特性的影响.结果表明,随着Al掺杂浓度的增加,合金晶格常数减小,总磁矩符合Slater-Pauling规则.在整个研究范围内,CoFeCrGa1-x Alx...     

分数维方法研究Alx Ga1-x As衬底上GaAs薄膜中极化子特性随Al浓度的变化

用分数维方法研究AlxGa1-x As衬底上GaAs薄膜中的极化子,得到了衬底中Al摩尔分数x对GaAs薄膜中极化子的结合能和有效质量的影响,极化子的结合能和有效质量的相对变化(mass shift)都随着Al摩尔分数的增大而单调增大;AlxGa1-x As衬底中Al摩尔分数对不同厚度的GaAs薄膜中极化子的影响程度不同,GaAs薄膜的厚度越小,衬底中Al摩尔分数对GaAs薄膜中极化子的影响越显著.     

TiN缓冲层厚度对立方AlN薄膜显微组织结构的影响

为了提高亚稳立方Al N薄膜的外延质量,采用激光分子束外延法,以Ti N为缓冲层在Si(100)衬底上制备立方Al N薄膜,主要研究了Ti N缓冲层厚度对立方Al N薄膜结晶质量和表面形貌的影响。结果表明,以Ti N为缓冲层可制备出高取向度的立方Al N薄膜,当缓冲层沉积时间为30 min时,立方Al N薄膜的结晶质量最好,表面最平整。     

Fe3(Si1-x,Alx)金属间化合物的制备及其力学性能研究

采用真空电弧熔炼退火制备了Fe3(Si1-x,Alx)(x=0.2,0.4,0.6)Fe3Si基金属间化合物.通过XRD和SEM对制备出的试样进行表征,同时对其显微硬度、压缩强度及弯曲强度等力学性能进行了综合分析.结果表明,Fe3(Si1-x,Alx)金属间化合物仍然保持Fe3Si物相不变.Al的合金化改性降低了Fe3Si金属间化合物的显微硬度,有利于改善Fe3Si的脆性.Fe3(Si0.67,Al0.33)表现出较Fe3Si高的抗压和抗弯强度,这是其适中的有序度值与变形过程中加工硬化作用的综合结果.Fe3(Si1-x,Alx)表现出明显的二次解理特征,这利于断裂过程中裂纹能量的释放,从而提高其强度.     

流体静压力对AlyGa1-yN/AlxGa1-xN三角量子阱中磁极化子回旋频率与回旋质量的影响

运用Larsen的微扰方法,研究纤锌矿Aly Ga1-y N/Alx Ga1-x N三角量子阱与GaN/Alx Ga1-x N方量子阱中磁极化子回旋频率与回旋质量随流体静压力、外磁场强度及组分的变化关系.在理论推导中,计入声子频率、介电常数、电子有效质量对压力P和坐标z的依赖性,并考虑其各向异性.结果显示,在外磁场强度...     

低碳Nb--Ti二元微合金钢析出过程的演变

建立规则溶液亚点阵模型计算了不同温度(1073～1523 K)下低碳Nb--Ti二元微合金钢(Nb质量分数为0.023%,Ti质量分数为0.012%)中碳氮化物析出相的平衡摩尔分数、化学驱动力和各组元摩尔分数,对微合金钢中析出粒子演变规律进行研究,并利用透射电镜观察及能谱分析验证这种析出模式.计算结果表明,1523 K下析出粒子化学式组成为(Nb0.15Ti0.85)(C0.16N0.84),由富Ti的析出物逐渐过渡至Nb--Ti均匀析出,析出粒子演变顺序为(Nb0.15Ti0.85)(C0.16N0.84)、(NbxTi1-x)(CyN1-y)和(Nb0.5Ti0.5)(C0.56N0.44),与实验结果符合较好.随着温度降低,Ti/Nb质量比逐渐减小,得到的TiC比NbC更难溶.对均匀形核及位错处形核的临界核心尺寸和相对形核速率进行计算,得到最大形核率即可获得最细小第二相尺寸的温度.     

La对AlSi10Cu0.2Mg0.2Mn和ZnAl12Cu1(Mg)铸造合金力学性能的影响

利用Al-La中间合金制备了AlSi10Cu0.2Mg0.2Mn-x La和Zn Al12Cu1(Mg)-x La铸造合金,考察了不同的La含量对合金组织和抗拉强度、伸长率、冲击强度等性能的影响.研究结果表明:微量稀土La可以细化合金的晶粒,改变Si相晶粒大小和形状.与未添加La的合金相比,含有微量稀土La的AlSi10Cu0.2Mg0.2Mn-x La合金和Zn Al12Cu1(Mg)-x La合金具有更优良的力学性能.当AlSi10Cu0.2Mg0.2Mn铸造合金中La添加量为0.15%(质量分数)时,铸造合金的伸长率增加2.7倍.含有0.1%(质量分数)La的Zn Al12Cu1(M g)-x La合金抗拉强度和伸长率相比于未添加稀土La的合金,分别增强1.3倍和3.2倍.含有0.3%(质量分数)La时Zn Al12Cu1(Mg)-x La的硬度增强1.8倍,但冲击强度是含有0.15%(质量分数)La时最高.综合考虑Zn Al12Cu1(Mg)-x La铸造合金的机械性能,稀土La的最优添加量为0.1%~0.2%(质量分数).     

电弧离子镀(Ti,Cr)N硬质薄膜的成分、结构与硬度

用Bulat6型电弧离子镀设备在高速钢表面沉积合成(Ti,Cr)N硬质薄膜。通过改变分离靶弧电流的配置来调节薄膜成分，制取了x=0.62-0.83的（TixCr1-x)N薄膜；考察了薄膜的成分、结构与硬度间的相互关系，明确了Cr在TiN基薄膜中使硬度提高的合金强化作用；结合元素周期律中的基本性质和热力学特征，讨论了Ti,Cr两种元素在（Ti,Cr)N薄膜的相结构（fcc)形成与合金强化中的作用。     

(Ti_(1-x),W_x)C基金属陶瓷制备、组织与性能

采用碳热还原法制备了不同W含量的(Ti1-x,Wx)C固溶体(摩尔分数x=0.00,0.07,0.17,0.32),研究了反应温度对产物的物相组成和(Ti,W)C粉末特性的影响,并以(Ti1-x,Wx)C为硬质相制备了(Ti1-x,Wx)C-20Ni金属陶瓷,对其组织和力学性能进行表征.结果表明:随着温度升高,TiO2和WO3被逐步还原并碳化;(Ti1-x,Wx)C固溶体粉末的晶粒尺寸和晶格参数均随W含量的提高而降低;(Ti1-x,Wx)C基金属陶瓷组织中无明显芯/环结构,随着W含量的提高,陶瓷晶粒细化、孔洞数量减少、组织更均匀;当W含量为x=0.17,0.32时,其综合力学性能较好.     

稀土钇及复合稀土对Al3Ti/7055复合材料微观组织的影响

采用熔体反应法,以Al - K2TiF6为反应体系,原位合成Al3Ti/7055复合材料采用X射线衍射仪、扫描电镜等试验手段,研究了合金元素Mg、稀土钇(质量分数为0.25％)及复合稀土(0.1％Y +0.15％Ce)对Al3Ti/7055复合材料微观组织的影响.结果表明:合金元素Mg对Al3Ti增强相的形貌、尺寸有重...     

铝掺杂氧化锌薄膜电学特性的研究

利用脉冲激光沉积法,在氧气氛下(氧分压为20 Pa)以硅为基体制备了ZnO:Al透明导电膜.靶材选用(ZnO)1-x(Al2O3)x陶瓷靶,沉积过程中基体温度保持在600℃.通过对膜进行霍尔效应测量及SEM、XRD测试分析,研究了靶材中的化学配比(掺杂比)对膜的电学特性的影响.结果表明:掺杂比影响着膜的电学性能和膜的结晶状况.掺杂铝的质量分数为1.37%时所获得的ZnO薄膜具有最小的电阻率.     

VN/(Ti,Al)N纳米多层膜的共格生长与超硬效应

采用反应磁控溅射技术制备了一系列具有不同调制周期的VN/(Ti,Al) N纳米多层膜.利用高分辨透射电子显微镜、X-射线衍射仪和微力学探针表征了纳米多层膜的微结构和力学性能,从而研究其微结构与力学性能之间的关系.结果表明,小调制周期时,VN/(Ti,Al) N纳米多层膜沿薄膜生长方向呈现出具有面心立方(111)晶面择优取向的共格外延生长结构.由于存在晶格错配,在共格界面作用下,VN和(Ti,Al)N调制层分别受到拉、压应力,在多层膜中产生以调制周期为周期的交变应力场.这种应力场大大阻碍了薄膜中位错穿过界面的运动,从而导致薄膜产生硬度和弹性模量异常升高的超硬效应,并在调制周期为5.6 nm时,达到硬度和弹性模量的最高值38.4GPa和421 GPa.进一步增加调制周期,两调制层之间产生非共格界面,破坏了薄膜中的交变应力场,薄膜的硬度和弹性模量也随之降低.     

Al含量对TiAlN涂层热稳定性能的影响

采用阴极电弧蒸镀在WC-Co硬质合金基体上沉积Ti1-xAlxN涂层(x=0.5、0.55和0.6),并对涂层试样在900℃下真空退火0.5～4 h.采用X线衍射仪(XRD)和显微维氏硬度计分析比较退火前后TiAlN涂层物相及硬度,研究Al含量对涂层结构、硬度和热稳定性能的影响.研究结果表明:Ti0.5Al0.5N和Ti0.45Al0.55N为单相面心立方结构,Ti0.4Al0.6N为面心立方(fcc)TiAlN和密排六方(hcp)AlN双相结构.涂层退火时发生分解,先析出介稳相fcc-AlN,再转变为稳定相hcp-AlN和fcc-TiN,硬度逐渐下降.Ti0.45Al0.55N涂层高温下能保持较长时间的稳定,退火后仍具有最高的硬度,表现出优异的热稳定性;而Ti0.4Al0.6N涂层中因存在hcp-AlN硬度略低,分解最早,热稳定性最差.当x=0.55时为最佳涂层成分.     

Al_2O_3基和Al_xTi_(1-x)N基复合涂层的电化学研究

采用动电位极化曲线和电化学阻抗谱方法,研究化学气相沉积方法制备的TiN/TiCN/TiAlCNO/Al_2O_3(简称Al_2O_3基)复合涂层,阴极电弧离子镀方法制备的Al_(0.55)Ti_(0.45)N/TiN(简称Al_(0.55)Ti_(0.45)N基)和Al_(0.67)Ti_(0.33)N/TiN(简称Al0.67Ti0.33N基)复合涂层在3.5%NaCl(质量分数)溶液中的电化学腐蚀行为。研究结果表明:Al_2O_3基、Al0.67Ti0.33N基和Al0.55Ti0.45N基复合涂层的孔隙率依次为0.34%,0.33%和0.02%,对基体的保护率依次为99.63%～99.91%,99.75%～99.93%和99.96%～99.99%;涂层合金耐腐蚀性能之间的差异实质上是涂层之间的差异;涂层耐腐蚀性能从高到低为Al0.55Ti0.45N(总厚度3.8μm),Al0.67Ti0.33N(总厚度6.3μm),Al_2O_3(总厚度15.1μm),其中总厚度最小的Al0.55Ti0.45N基涂层的耐腐蚀性能明显优于其他2种涂层的耐腐蚀性能;继续增大涂层厚度并不能进一步改善涂层对基体的保护效果和涂层的耐腐蚀性能。     

新型存储材料BIT铁电薄膜B位双掺杂初探

利用化学溶液沉积法，在Pt／Ti／SiO2／Si（100）基底上和700℃条件下分别制备了Nd和（Al，Sc）共掺杂的钛酸铋薄膜（Bi3.15，Nd0.85）（Ti3-x（Alx，scx））O12[记做BNT（AI（x），sc（x））]（x=0．015，0．030，0．045，0．060），并进行了这一系列薄膜的微结构、表面形貌、铁电等特性的研究．发现当掺杂含量为x=0．030时，薄膜具有较高的剩余极化强度（2Pr=24．80／2C／cm2）．讨论了相关的物理机制．     

实验参数和Al质量分数对燃烧合成Ti3AlC2的影响

以Ti、Al和C粉为原料,采用XRD、SEM方法研究压坯压力、保护气氛以及不同Al质量分数对自蔓延燃烧合成Ti3AlC2的影响.结果表明,在150 MPa压力下的试样生成主晶相Ti3AlC2,且其质量分数明显高于过高和过低压力下的试样.其他实验条件相同时氩气保护更有利于主晶相Ti3AlC2的生成.Ti/C=1.5时,Ti3AlC2的衍射峰强度随着原料中Al质量分数的增加而加强.     

含硼微合金钢中硼氮化物形成的热力学分析

应用合金元素在奥氏体中的固溶度积公式,对含硼铝镇静钢,Ti-B和Ti-Nb-V-B系微合金钢中各种析出相的析出关系和析出量及其对奥氏体中固溶硼质量分数的影响进行了热力学分析.结果表明:含硼铝镇静钢中BN的析出优先于Al N的析出,使增加奥氏体稳定性的B的有效质量分数减少;提高含硼钢中的固溶B质量分数的有效方法是加入比B与N的结合力强的Ti;复合微合金钢中Nb,V的质量分数对固溶B的质量分数几乎没有影响,只与钢中加入Ti的质量分数有关,Ti-B和Ti-Nb-V-B系微合金钢中Ti的质量分数最少为钢中N质量分数的3.4~3.8倍.     

退火温度对用PⅢ方法制备共掺杂p型ZnO薄膜结构和性能的影响

采用射频磁控共溅射的方法制备出ZnO:Al薄膜,以NO和O2为源气体(V(O2)/V(O2+NO)=75%),采用等离子体浸没离子注入(PⅢ)方法对薄膜进行注入得到ZnO:Al:N薄膜,注入剂量为2.23×1015 cm-2,并在N2氛围下对样品进行了不同温度的退火处理.通过XRD图谱、霍尔效应(Hall)测试结果、紫外-可见光透射光谱等对样品的结构和性能进行了分析,着重研究了退火温度对ZnO:Al:N薄膜性质的影响.结果表明,退火可以使注人产生的ZnO(N2)3团簇分解,并且使N以替位O的方式存在.当退火温度达到850℃时,ZnO薄膜实现了p型反转,实现p型反转的ZnO:AliN薄膜载流子浓度可达3.68×1012cm-3,电阻率为11.2 Ω·cm,霍耳迁移率为31.4 cm2·V-1·s-1.     

基于氮化铝薄膜的压电水听器的研制

为将氮化铝(Al N)的压电特性与微电子机械系统(microelectro mechonical system,MEMS)的微加工技术相结合,研制基于Al N压电薄膜结构的单电极水听器。通过采用COMSOL仿真方法研究了器件在20～100 Hz低频范围内谐振特性,结果表明压电薄膜优化厚度0. 8～1. 0μm,振动薄膜直径100μm。给出了器件制备工艺流程,采用感应耦合等离子体(inductively coupled plasma,ICP)精准刻蚀A1N薄膜提高成品率,并对实际样品进行高静水压等环境适应性测试。单个水听器阵列结构是40×40,实际尺寸为7 mm×7 mm,可见Al N薄膜可以用来制备高性能的水听器集成系统。     

N掺杂TiO_2复合膜中N晶格位置转变

采用磁过滤真空直流阴极弧蒸发工艺在石英基底上沉积N掺杂Ti薄膜,随后将其在马弗炉中以不同的退火温度(100~700℃)热处理制备N掺杂TiO_2薄膜,采用X线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、X线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)分析表征。结果表明:初始态N掺杂Ti薄膜为包含少量TiN相的Ti薄膜,在300℃退火处理时,N掺杂Ti薄膜直接氧化生成N掺杂金红石相TiO_2薄膜。初始态的N掺杂Ti薄膜表面平整、颗粒细密,与基底附着牢固,经700℃退火处理后,TiO_2颗粒得到了良好的结晶生长,薄膜厚度增加了60%。当热处理温度为600℃时,N掺杂TiO_2复合膜中替代型N开始转变为填隙型N,由于填隙型N具有更高的能级,这种N位置的转变进一步窄化了N掺杂TiO_2的能带宽度,提高了对可见光的利用率。