超薄Al_2O_3绝缘栅AlGaN/GaN MOS-HEMT器件研究

采用原子层淀积(ALD),实现超薄(3.5nm)Al2O3为栅介质的高性能AlGaN/GaN金属氧化物半导体高电子迁移率晶体管(MOS-HEMT).新型AlGaN/GaN MOS-HEMT器件栅长0.8μm,栅宽60μm,栅压为+3.0V时最大饱和输出电流达到800mA/mm,最大跨导达到150ms/mm,与同样尺寸的AlGaN/GaNHEMT器件相比,栅泄漏电流比MES结构的HEMT降低两个数量级,开启电压保持在?5.0V.C-V测量表明Al2O3能够与AlGaN形成高质量的Al2O3/AlGaN界面.     

Al_2O_3/TiAl基复合材料在空气中的高温氧化行为

研究了热压烧结的Al2O3/TiAl基复合材料在900℃静止空气中的断续氧化行为.结果表明,随着Nb2O5掺量的增加,氧化增重减小,氧化抗力明显改善,其初始氧化动力学符合线性规律,断续氧化动力学服从抛物线规律.Nb2O5掺量大的材料,因氧化产物中含有TiAl和Ti2AlN相,显示其良好的抗高温氧化性.在900℃温度断续氧化120h后,氧化膜主要由TiO2外表层、Al2O3次表层以及TiO2和Al2O3的混合内层构成,由外向内为富Al向富Ti的氧化物混合层过渡.靠近基体TiO2和Al2O3混合内层为多孔疏松状结构,孔洞是由于形成Ti的氧化物后生成的.整个氧化层厚约20μm.氧化膜表面均未形成均一的Al2O3保护膜,但形成的内层Al2O3膜与外层TiO2膜粘附性高,没有发生氧化膜脱落现象.原位自生的Al2O3微细颗粒,高温下促使其本身成核与生长,使得热力学形成其膜所需的最低Al含量降低;同时,增加了Ti离子由M/MO界面向O/MO界面扩散的势垒,从而降低了TiO2的生成率,提高了抗氧化性能;另外,形成从外向内由富Al向富Ti氧化物混合层过渡的复层结构,降低了O2?的内扩散,改善了复合材料的抗氧化性能.     

电场对Al2O3／Cu摩擦磨损特性的影响及其机理研究

使用自制面接触往复式滑动摩擦磨损实验机,采用质量分数为１％硬脂酸锌水基乳化液作为润滑剂,研究了边界润滑状态下外加直流电场对Ａｌ２Ｏ３／Ｃｕ摩擦副在低速滑动时的摩擦系数和磨损量的影响。实验结果显示：正向电压的施加能够显著地改变摩擦副的摩擦系数,外加电压＋２０Ｖ可使摩擦系数增加约２００％,摩擦系数的改变与外加直流电压的通断是对应的,平均响应时间大约为１ｍｉｎ,初步分析结果表明：外加电场的存在改变了摩擦     

热液条件下BaTiO3纳米晶的形成机理

研究了热液条件下ＢａＴｉＯ３纳米晶的生长基元与结晶习性，提出ＢａＴｉＯ３的生长基元为Ｔｉ（ＯＨ）６＾２－八面体，表面均ＯＨ＾－化，通过对溶液中ＯＨ＾－量的测定和在高压釜内加直流电场的实验，得出了溶液中电流强度的变化和晶体形貌之间的关系。根据对生长基元稳定能的计算得出了不同条件下有利的生长基元和晶粒结晶形貌之间的关系，从结晶化学角度提出锐钛矿与ＢａＴｉＯ３的结构具有相似相容性，从而合理地解释了在常温     

Al2O3-SiC纳米复合陶瓷中的残余应力分析

用Ｘ射线衍射的方法测定了Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＣ纳米复合陶瓷的残余应力,建立模型,计算了残余应力,并与实验测定结果吻合,探讨了纳米复合陶瓷的增韧补强机理。     

阳极氧化制备新颖的TiO_2多孔纳米结构膜及其形成机理与应用

采用两步阳极氧化法在钛箔片上制备了TiO_2多孔薄膜,随着阳极氧化的进行,Ti片表面依次出现上下双层纳米多孔结构、内外双层(芯壳)纳米管阵列结构和单层纳米管阵列结构等典型形貌,结合不同时间段的阳极氧化膜的表面形貌、晶体结构、X射线光电子能谱、电流密度随时间变化曲线等,分析了随着氧化进行钛片表面多孔TiO_2纳米膜典型形貌可能的形成机理.上下双层结构纳米多孔膜可能是因为纳米孔孔径强烈依赖于电流密度,而起始阶段的电流密度大小指数下降导致出现上层大孔下层小孔的双层结构;内外双层结构纳米多孔膜的形态可能来自于氧化钛纳米多孔膜从内至外由成分和可溶性不同的氧化钛构成导致;随着氧化进行,内层可溶性大的氧化钛结构逐渐溶解,形成的常见的TiO_2纳米管阵列结构.将阳极氧化得到的稳定的TiO_2纳米管薄膜作为光阳极组装成染料敏化太阳能电池,研究了其光电性能.基于未经修饰处理的TiO_2纳米管阵列光阳极,其组装电池的能量转换效率(η)可达5.88%,将TiO_2纳米管阵列光阳极进一步采用常用的TiCl_4溶胶处理后,其效率提高到8.47%,在能源转化方面展现了较好的应用前景.     

海胆状α-Fe_2O_3纳米材料的制备与电化学性能

采用葡萄糖引导水解-热处理工艺,通过调节热处理温度制备了不同形貌和结构的海胆状α-Fe_2O_3,并研究了其电化学特性.结果表明,改变热处理温度可有效地调节产物的结构和电化学性能.在300℃热处理获得由梭形纤维束组成的海胆状α-Fe_2O_3电极材料具有高的初始放电容量(1475.0mAhg~(-1),这明显高于700℃热处理获得由高结晶度的纳米棒组成的低比表面积的海胆状α-Fe_2O_3电极材料的931.2mAhg~(-1).这是由于低结晶度、高比表面积和有序的双模式孔有益于电解液的吸附和锂离子的传输,使电化学反应活性提高.     

水稻控制灌溉对稻田N_2O排放的影响机理研究

为了揭示水稻控制灌溉对稻田N2O排放的影响机理,采用静态暗箱-气相色谱法对控制灌溉稻田N2O排放进行原位观测,同时观测土壤水分状况、表层土温和土壤氧化还原电位(Eh)等影响因子,分析控制灌溉稻田N2O排放通量与影响因子间的定量关系.结果表明,与常规灌溉稻田相比,控制灌溉稻田土壤脱水促进了稻田N2O排放,而复水则导致N2O排放通量迅速减小;控制灌溉稻田N2O排放通量的峰值均出现在肥后8~10 d土壤脱水至土壤充水孔隙度WFPS为78.1%~85.3%时;表层土温不是控制灌溉稻田N2O排放的决定性因素,两者之间无显著相关关系(p0.05);控制灌溉稻田N2O排放通量的峰值主要出现在土壤Eh为+207.5~+275.2m V,低于+120或高于+300 m V时没有明显的N2O排放.将施肥后控制灌溉稻田的WFPS保持在85.3%以上能有效地减少其N2O排放,从而降低其温室效应.     

CeO_2对锂离子电池正极材料LiMn_(1/3)Co_(1/3)Ni_(1/3)O_2的包覆改性

采用溶胶凝胶法对LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2表面包覆了1.0wt%的CeO2.采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),循环伏安(CV)和恒流充放电对包覆和未包覆的LiMn1/3Co1/3Ni1/3O2进行了结构表征与性能测试分析.研究显示,CeO2并没有改变电极材料的晶体结构,仅在电极材料表面形成均匀的包覆层.包覆1.0wt%CeO2后的材料的放电容量和循环性能均明显优于未包覆的材料.在20mA·g-1的电流密度下,包覆1.0wt%CeO2后的材料的放电容量为182.5mAh·g-1而未包覆的材料仅为165.8mAh·g-1.包覆1.0wt%CeO2后的材料在3.0C下循环12周后的容量保持率达93.2%,而未包覆的材料的容量保持率仅为86.6%.CV测试表明,CeO2包覆层可以有效的防止正极材料与电解液的直接接触,抑制了材料结构的转变或抑制了与电解液的副反应,从而提高了材料的电化学性能.     

La和Nd掺杂的硅基Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的无疲劳特性及其机理的比较研究

采用优化的溶胶-凝胶(Sol-gel)技术,同一工艺条件下在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上成功地制备了Bi3.25La0.75Ti3O12(BLT)和Bi3.15Nd0.85Ti3O12(BNT)铁电薄膜.X射线衍射(XRD)测试表明BLT和BNT薄膜具有单相的取向随机的多晶微结构;扫描电镜(SEM)的观测显示了这些薄膜具有50~100nm晶粒构成的均匀致密的表面形貌.利用铁电测试仪测定了以Cu为上电极而形成的金属-铁电薄膜-金属结构的电容器的铁电性能,得到了很好的饱和电滞回线.在最大外加场强为400kV/cm时,BLT和BNT薄膜的剩余极化强度(2Pr)和矫顽电场(2Ec)分别为25.1μC/cm2,203kV/cm和44.2μC/cm2,296kV/cm.疲劳测试表明,在1MHz频率测试下经过1.75×1010次读写循环后,由BLT和BNT薄膜组成的电容器几乎没有表现出疲劳,呈现很好的抗疲劳特性.分析比较了La和Nd掺杂对薄膜结构及铁电性能的影响及其机理.     

稀土-金属共掺杂纳米TiO2的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备了稀土La3 、Ce3 单掺杂及La-Fe、Ce-Fe共掺杂TiO2光催化剂,利用XRD、FE-SEM等手段对样品的结构、形貌进行了表征.以甲基橙为光催化反应模型化舍物,考察了掺杂对光催化活性的影响.实验结果表明:稀土-金属掺杂抑制了TiO2锐钛矿相向金红石相的转变,抑制了纳米晶体的生长.掺杂后TiO2光催化荆的光催化性能有明显提高,共掺杂TiO2光催化剂产生了协同效应,其光催化性能优于单掺杂样品,以La 0.5%-Fe 0.05%共掺杂效果最佳.     

Sb2Te3纳米薄膜的ECALE法制备

研究了利用电化学原子层外延法(electrochemical atomic layer epitaxy, ECALE)在Pt电极上生长Sb₂Te₃化合物半导体薄膜热电材料的过程. 采用循环伏安扫描分别研究了Te和Sb在Pt衬底上以及在覆盖了一层元素之上的电沉积特性, 在此基础上使用自动沉积系统交替电化学沉积了400个Te和Sb原子层. 采用XRD, FESEM和FTIR等多种分析测试手段对沉积薄膜的结构、形貌、禁带 宽等进行了表征. XRD结果表明, 沉积物是Sb₂Te₃化合物, 与EDX定量分析和 电量计算结果吻合; FESEM对薄膜表面及断面形貌检测表明沉积颗粒排列紧 密、大小均匀, 平均粒径约为20 nm, 薄膜均匀平坦, 膜厚约190 nm; 由于沉积薄膜的纳米结构, FTIR吸收谱出现蓝移, 测得Sb₂Te₃薄膜禁带宽为0.42 eV.     

姜黄素诱导肝癌HepG2细胞凋亡及其对bcl-2及survivin蛋白表达的影响

目的 研究姜黄素对HepG2细胞凋亡的促进作用,并探讨其可能的的作用机制.方法 实验分为空白对照组、1 mg/ml、1.5mg/ml、2mg/ml的姜黄素处理组,MTT法检测不同浓度姜黄素对细胞增殖抑制情况;电镜观察细胞形态及其结构变化;流式细胞术检测凋亡率;Western blot检测各组作用24 h后细胞中bcl-...     

WO3-Bi2WO6基气体传感器的构建及其对三乙胺气敏性能优化的作用机理

三乙胺气体是工业中和腐败食品中常见的有毒有害气体,对人体和环境危害较大,因此对三乙胺气体的检测十分有必要.Bi₂WO₆和WO₃由于其优秀的物理和化学特性,被广泛用于气体传感领域.本文通过水热法制备了Bi₂WO₆,WO₃和WO₃-Bi₂WO₆气敏材料,采用一系列表征方法,对所制备样品的晶体结构、元素组成、形貌、光学和电化学性质进行了分析,并对气敏材料的最佳工作温度、选择性、响应恢复时间、稳定性及抗湿能力进行了全面的研究.结果表明,0.5 WO₃-Bi₂WO₆样品在300℃下对30 ppm三乙胺气体表现出最高的灵敏度(33.0),较短的响应恢复时间(12 s/36 s),同时也表现出良好的稳定性和选择性.根据以上分析,提出了0.5 WO₃-Bi₂WO₆的气敏性能增强...     

微结构对中碳马氏体钢纳米硬度分布的影响

利用纳米力学探针对传统的淬火-回火中碳马氏体钢的微观硬度分布进行了评价. 在1000 mN载荷下, 硬度的标准偏差与平均值之比为15.4%, 而在9.8 N下的维氏硬度该比值为1.5%. 结合电子背散射分析和扫描电子显微镜观察表明, 纳米硬度值的分散并非主要来源于马氏体板条的晶体取向, 而是由于在亚微米尺度上微结构(如渗碳体的分布)的不均匀造成的. 对具有不同取向的钨单晶(001), (101)和(111)的纳米力学探针测量表明, 晶体取向造成的纳米硬度值分散性很小. 对另一种具有相同化学成分但经过热轧变形导致渗碳体分布更加细小而均匀的马氏体钢的纳米力学探针测量表明, 其纳米硬度值分散性比传统的马氏体钢要小得多. 这两个结果都进一步佐证了上述结论.     

CeO2对锂离子电池正极材料LiMn1/3CO1/3Ni/3O2的包覆改性

采用溶胶凝胶法对LiMn1/3CO1/3Ni/3O2表面包覆了1．0wt％的CeO2．采用X射线衍射（XRD）,扫描电镜（SEM）,循环伏安（CV）和恒流充放电对包覆和未包覆的LiMn1/3CO1/3Ni/3O2进行了结构表征与性能测试分析．研究显示,CeO2并没有改变电极材料的晶体结构,仅在电极材料表面形成均匀的包覆层．包覆1．0wt％CeO2后的材料的放电容量和循环性能均明显优于未包覆的材料．在20mA·g^-1的电流密度下,包覆1．0wt％CeO2后的材料的放电容量为182．5mAh·g^-1而未包覆的材料仅为165．8mAh·g-1．包覆1．0wt％CeO2后的材料在3．0C下循环12周后的容量保持率达93．2％,而未包覆的材料的容量保持率仅为86．6％．CV测试表明,CeO2包覆层可以有效的防止正极材料与电解液的直接接触,抑制了材料结构的转变或抑制了与电解液的副反应,从而提高了材料的电化学性能．     

不同合金元素对钛合金绝热剪切敏感性的影响机理

在相同的切削条件下对工业纯钛(TA2)和钛合金(TC4)进行切削试验,获得了不同形态的切屑.从价电子结构角度研究不同合金元素对绝热剪切敏感性的作用机理.研究结果表明,绝热剪切敏感性与界面电子密度和晶格电子密度有关,界面电子密度越大,结合强度越大,绝热剪切敏感性越高,晶格电子密度小,热导率低,绝热剪切敏感性亦高.TA2界面电子密度小,晶格电子密度大,绝热剪切敏感性低,切屑形态近似带状,TC4由于加入了合金元素Al和V,产生异相界面,界面电子密度增大,同时降低了晶格电子密度,使TC4有较高的绝热剪切敏感性,产生由绝热剪切带均匀间隔的锯齿形切屑.从价电子结构角度研究具体合金元素对绝热剪切敏感性的影响规律,可从一定程度上预测切屑形态,为设计、选择具有不同切削性能的材料,优化工艺参数提供参考依据.     

TiO_2纳米阵列的制备、表面修饰及其在钙钛矿太阳电池中的应用

一维TiO_2纳米阵列具有直接的电子传输通道,在太阳电池中作为电子传导材料引起了广泛的关注.以水热法制备的金红石相TiO_2纳米阵列作为有机无机杂化钙钛矿太阳电池电子传导支架,系统研究了TiO_2致密层引入对纳米阵列生长和组装器件光电性能的影响;考察了TiO_2纳米棒棒长和TiCl_4水浴处理等对纳米阵列微结构和组装电池光电性能的影响.致密层的引入有利于获得垂直取向TiO_2纳米阵列,纳米棒棒长的优化有利于光生载流子的快速分离和传导,而采用TiCl_4水浴处理TiO_2纳米阵列,不仅增大了纳米阵列的比表面积,有利于吸附更多的钙钛矿晶体和提升电池对光的俘获,同时TiCl_4水浴处理产生的小纳米颗粒有助于填补钙钛矿晶体与纳米阵列间的缝隙,促进更好的界面接触,从而抑制载流子传导过程中的复合,提升电池性能.在引入TiO_2致密层后,进一步采用0.1 mol/L TiCl_4处理的TiO_2纳米阵列组装的电池展现最优的光电性能,其短路电流密度、开路电压、填充因子分别达到22.88 mA/cm~2,1.04 V和63.58%,电池的能量转化效率达到15.11%.     

CO、H_2混合气体对瓦斯爆炸的协同作用机理研究

为进一步研究多种可燃性气体对瓦斯爆炸的影响,选取CO、H_2混合气体并改变其构成组分,用CH_4燃烧化学动力学详细机理对其进行数值模拟,详细分析其对瓦斯爆炸的协同作用机理,并分析各组分下反应物浓度的变化趋势及影响瓦斯爆炸的关键链式反应的变化。研究结果表明:当CO浓度远大于H_2浓度时,随着CO浓度的增加,瓦斯爆炸反应物浓度变化时间会略有提前,且促进CH_4生成的链式反应敏感性会略微下降,其对瓦斯爆炸的影响不明显,但仍有一定的协同促进作用;当H_2浓度大于CO浓度时,随着H_2浓度的增加,瓦斯爆炸反应物浓度变化时间会快速提前,促进CH_4生成的链式反应敏感性会大幅下降,协同促进瓦斯爆炸。     

多孔介质非均质性对水油非混相驱替的影响及机理分析

深入理解水油两相在多孔介质内的非混相驱替过程对于水驱油藏开发具有至关重要的意义.为摸清水油两相流动模式,本研究基于Navier-Stokes (N-S)方程模拟水油两相在微观多孔介质中的非混相驱替过程,采用相场方法实时描述两相界面变化.并对比了均质多孔介质模型与非均质多孔介质模型内的水驱油过程,研究了多孔介质非均质性对于水油非混相驱替模式、驱替效率及出口端见水时间的影响.两相流体的非混相驱替模式通常可分为三种类型:毛管指进、稳定驱替、黏性指进.其流动模式通常取决于两个无量纲数,毛管数和黏度比.本研究结果表明,多孔介质非均质性会增强水油两相驱替过程界面的不稳定性,使得非均质模型内的非混相驱替更易向黏性指进发展,降低黏性指进产生的临界毛管数;非均质模型的无水采收率较均质模型低,多孔介质无水采收率并不随毛管数的增大而增大,当驱替模式由毛管指进向黏性指进转变时,无水采收率随毛管数的增大而减小;相同毛管数条件下,非均质模型出口端的见水时间比均质模型早,黏性指进的形成会减小均质与非均质模型见水时间差异.该研究初步揭示了多孔介质非均质性对于水油非混相驱的影响,为深入理解油气储层中水油两相流动规律提供...