纳米TiO_2粉末的溶胶-凝胶法制备及结构分析

采用溶胶-凝胶法制备了纳米晶TiO2粉末。TiO2粉末的X射线衍射结果表明,所制样品的平均晶粒粒径随焙烧温度的升高而增大,在400℃以下焙烧的样品晶粒大小为4.7～10.6nm,500℃以上晶粒很快长大,600℃基本完成了从锐钛矿型向金红石型的转变。透射电镜结果显示400℃处理后晶粒尺寸为7～8nm;700℃处理后的晶粒尺寸达150nm。运用相变理论计算了晶粒长大激活能,结合晶界结构弛豫解释了粒径随热处理温度变化关系。     

纳米TiO2粉末的溶胶-凝胶法制备及结构分析

采用溶肢-凝肢法制备了纳米晶TiO2粉末.TiO2粉末的X射线衍射结果表明,所制样品的平均晶粒粒径随焙烧温度的升高而增大,在400℃以下焙烧的样品晶粒大小为4.7-1 0.6nm,500℃以上晶粒很快长大,600℃基本完成了从锐钛矿型向金红石型的转变.透射电镜结果显示400℃处理后晶粒尺寸为7-8nm;700℃处理后的晶粒尺寸达150nm.运用相变理论计算了晶粒长大激活能,结合晶界结构弛豫解释了粒径随热处理温度变化关系.     

CuAlSe2在高压下结构、弹性、热学性质的第一性原理计算

本文中我们运用第一性原理平面赝势密度泛函理论,研究了四方晶体CuAlSe2的结构、弹性性质以及热力学性质。首先通过状态方程拟合找到零温零压时的平衡体积、晶格常数、体弹模量B0以及其对压强的一阶导数 。接着分析了相对晶格常数a/a0 、c/c0以及相对体积V/ V0随压强的变化趋势。我们也研究了弹性常数随压强增大的变化趋势,C11、C33、C12、C13随着压强的增大而增大,C44和C66确随着压强的增加保持一个平稳的值基本不变。计算也表明在15GPa以前CuAlSe2的弹性常数都满足力学稳定性,表明在15GPa以前都不发生相变,与实验结果相吻合。在零温零压下我们计算得到的弹性常数和体弹模量和其它理论值实验值都比较符合。然后根据准谐德拜模型,我们分析了热膨胀系数以及比热容随压强和温度的变化关系。最后我们分析了CuAlSe2晶体在零温零压和高压下的态密度图,简单了解了一下电子结构的变化情况。     

溶胶凝胶法制备ZnO薄膜及性质研究

以二水醋酸锌为原料,使用溶胶凝胶法在(100)Si衬底上旋转涂敷得到ZnO薄膜.采用傅立叶变换红外光谱和X射线衍射(XRD)分析经N2、空气、O2不同气氛400℃退火ZnO薄膜的成分和结构差异.使用XRD、原子力显微镜和光致发光手段重点研究了N2气氛条件下,ZnO薄膜结构与发光特性随退火温度的变化规律,发现400℃下退火更适于干凝胶薄膜经历结构弛豫,生成具有(002)择优取向、性质优良的纳米晶ZnO薄膜.计算该样品的晶粒尺寸为41.6 nm,晶格常数a=0.325 3 nm,c=0.521 nm,其PL光谱出现495 nm附近强的绿光发射峰,可能源于ZnO纳米晶粒表面缺陷氧空位(Vo).随着退火温度升高,ZnO生成量减少、晶粒体表面积比(S/V)减小共同作用导致绿光峰强度变弱.     

Cr-Si-Al薄膜微观结构及电阻率分析

采用磁控溅射方法制备Cr-Si-Al电阻薄膜，以X射线衍射仪和透射电镜研究薄膜在不同温度退火处理后微观结构的变化，并利用四探针法测量薄膜的电阻值．结果表明：薄膜在低于250℃热处理时均为非晶态；退火温度大于300℃时．薄膜中开始析出尺寸约l0～l5nm的Cr(Si，Al)2晶粒．其后，在退火温度为350～450℃时．析出的晶粒大小没有明显变化．当退火温度为600℃时，析出的晶粒大小及数量急剧增大，平均尺寸接近15nm．随着退火温度的上升，薄膜电阻率先上升、后下降；薄膜电性能变化与微观结构的关系可以用活化隧道理论解释．     

含铜低温热轧取向硅钢初次再结晶组织研究

为研究含铜低温热轧取向硅钢再结晶组织,采用3种不同的初次再结晶退火工艺进行热处理.结果表明,脱碳退火前的高温退火工艺有助于增加硅钢初次再结晶组织中20°～45°晶界比率;采用渗氮工艺,可在大幅提高∑5晶界比率的同时增大晶粒尺寸.应用晶粒尺寸阈值公式计算出的初次晶粒大小约为8μm,计算结果与试验数据相符.     

脉冲激光烧蚀制备纳米硅晶粒过程中稳定晶核大小研究

采用蒙特卡罗方法,模拟了脉冲激光烧蚀制备纳米硅晶粒的动力学过程.在模拟中采用了成核长大模型,对室温下的硅晶粒成核过程中稳定晶核所含硅原子数目进行了研究.经过大量的计算以及与实验数据的比较,发现当稳定晶核所含硅原子数目为6时,计算得出的纳米硅晶粒平均尺寸分布规律与实验数据符合较好.     

Ag和Au弹性常数对纳米器件的适用性研究

通过对Ag和Au这2种典型面心立方晶体的分子动力学模拟计算,得到了它们的弹性常数,并与文献中的实验结果进行了对比,取得了较好的一致性.在此基础上,以纳米杆和纳米薄膜为例,用分子动力学模拟研究了弹性常数对纳米器件的适用性问题.研究结果表明,弹性常数不能直接应用于尺寸很小的纳米杆,而对于纳米薄膜,直接应用这些弹性常数所引起的误差很小,因此可以直接应用于此类纳米器件的应力应变分析.     

NaH高压相变、弹性和热力学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论,通过平面波赝势方法计算研究了NaH的高压结构相变、弹性和热力学性质.详细计算了NaH的平衡晶格常数a0,弹性常数Cij,体积弹性模量B0及其导数B0′.结果显示:本文计算值与实验值和其他理论值一致.利用吉布斯自由能等熵条件计算发现,NaH从B1结构向B2结构发生相变时的相变压为30.5GPa,体积塌缩率为4.5%,与实验值(29.3±0.9)GPa接近,但小于其他理论计算值(37.0GPa).采用静水有限应变技术计算研究了弹性常数Cij、弹性波速、德拜温度ΘD、弹性各向异性因子随压力的变化关系.根据准谐德拜模型,计算研究了NaH的热容Cv和热吸收系数α等热力学性质.所选择的压力范围为0~50GPa,温度范围为0~1500K.     

二氮化铂高压结构相变,弹性和热力学性质的第一性原理计算（英文）

运用密度泛函理论广义梯度近似方法计算了PtN_2在莹石结构(C1),黄铁矿结构(C2),白铁矿结构(C18),CoSb_2结构,简单六角结构(SH),简单四角结构(ST)和层状结构(LS)的结构参数,弹性性质,电子结构和热力学性质.计算了平衡态晶格参数,体模量和它的一阶导数.计算得到人焓表明,最稳定的结构为C2结构,其他的为亚稳态结构.而在我们研究的压强范围内没有发生相变.C2结构的态密度表明它是一种具有1.5eV带隙的半导体.另外,我们还预测了杨氏模量,泊松比和各向异性因子.弹性常数,体模量,切变模量,横向声速和剪切声速随着压强的增大而单调增大.德拜温度,热膨胀系数和热容随压强增大而增大.     

CuAlSe_2在高压下结构、弹性、热学性质的第一性原理计算（英文）

本文中我们运用第一性原理平面赝势密度泛函理论,研究了四方晶体CuAlSe_2的结构、弹性性质以及热力学性质.首先通过状态方程拟合找到零温零压时的平衡体积、晶格常数、体弹模量B0以及其对压强的一阶导数B0′.接着分析了相对晶格常数a/a0、c/c0以及相对体积V/V0随压强的变化趋势.我们也研究了弹性常数随压强增大的变化趋势.计算也表明在15GPa以前CuAlSe2的弹性常数都满足力学稳定性,在15GPa以前都不发生相变,与实验结果相吻合.在零温零压下我们计算得到的弹性常数和体弹模量和其它理论值实验值都比较符合.然后根据准谐德拜模型,我们分析了热膨胀系数以及比热容随压强和温度的变化关系.最后我们分析了CuAlSe_2晶体在零温零压和高压下的态密度图,简单了解了一下电子结构的变化情况.     

退火对表面纳米化纯钛热稳定性的影响

采用表面机械研磨技术实现纯钛材料表面纳米化,并研究了纳米化处理后的材料表层组织结构,详细分析了样品表层纳米晶组织在不同温度、不同时间退火后的热稳定性.结果表明:纯钛TA2经过表面机械研磨处理后可以在表面形成等轴且取向随机的纳米晶层,晶粒尺寸约为12nm.对表面纳米化样品退火后发现,表层纳米晶组织在773 K以下温度退火后具有良好的热稳定性,晶粒尺寸没有明显增大;在773 K温度退火150min后晶粒尺寸稍有增大,而在773 K温度退火240min后晶粒尺寸明显增大,且横截面显微硬度也比表面纳米化后未退火样品显著下降,良好的热稳定性消失.     

低频内耗方法研究纳米晶Al块体材料的退火效应

运用低频内耗温度谱和TEM显微观察,系统研究了由含H等离子蒸发制备的粉料经冷压得到的纳米晶Al试样的滞弹性行为及结构演化过程.结果表明当T预退火＜823K时,内耗Q-1随温度指数增加;当823K≤T预退火≤893K时,内耗Q-1的温度谱在指数背景上出现分布很宽的弛豫峰Pn.该峰远低于经典的粗晶Al的晶界峰;峰的激活能为(1.20±0.05)eV,介于粗晶Al沿晶界扩散的激活能与晶格扩散激活能之间.893K预退火40min后进行85%冷轧量变形并经727K退火60min的纳米晶Al,内耗Q-1随温度的变化表现为双弛豫峰P1和P2.P1蜂的激活能为(1.22±0.18)eV,P2峰的激活能为(1.53±16)eV.P1峰温和激活能与P0峰相当,P2峰温和激活能与粗晶Al晶界峰相当.TEM显微观察表明纳米晶Al的晶间结构及晶粒形状随预退火和冷变形处理发生了改变.根据上述结果,对预退火及冷变形处理引起的纳米晶Al的结构变化和内耗本质进行了探讨.     

二氮化铂高压结构相变，弹性和热力学性质的第一性原理计算

运用密度泛函理论广义梯度近似方法计算了PtN2在莹石结构（C1）,黄铁矿结构（C2）,白铁矿结构（C18）,CoSb2结构,简单六角结构（SH）,简单四角结构（ST）和层状结构（LS）的结构参数,弹性性质,电子结构和热力学性质。计算了平衡态晶格参数,体模量 和它的一阶导数。计算得到人焓表明,最稳定的结构为C2结构,其他的为亚稳态结构。而在我们研究的压强范围内没有发生相变。C2结构的态密度表明它是一种具有1.5eV带隙的半导体。另外,我们还预测了杨氏模量,泊松比和各向异性因子。弹性常数,体模量,切变模量,横向声速和剪切声速随着压强的增大而单调增大。德拜温度,热膨胀系数和热容随压强增大而增大。     

PbTiO3纳米粉体的制备与X射线衍射分析

以醋酸铅和钛酸丁酯为原料,甲醇为溶剂,冰醋酸为催化剂,采用溶胶-凝胶法制备出PbT iO3干凝胶粉体,在高于450℃的不同温度下空气气氛中焙烧,得到PbT iO3纳米粉体.用X射线粉末衍射仪对粉体的晶态进行了表征,计算了不同焙烧温度下PbT iO3纳米晶的晶格常数和平均晶粒大小.分析表明:焙烧温度高于600℃时可形成单一四方相钙钛矿结构的PbT iO3纳米粉体,并且随热处理温度的升高,晶粒度增加.在450℃~800℃区间时,平均晶粒大小在35 nm~50 nm左右.     

不同晶粒度的La0.67Sr0.33MnO3的吸波性能研究

用溶胶-凝胶法合成了不同晶粒度的La0.67Sr0.33MnO3样本,研究了不同晶粒度材料的结构、磁性和微波吸收性质之间的关联.实验结果表明,可以通过改变烧结温度实现La0.67Sr0.33MnO3样品晶粒大小的控制;在一定的纳米尺度范围内,随着晶粒度的不断增大,吸波峰值逐渐向高频方向移动;晶粒度为58.5nm的样品在...     

［111］晶向银纳米杆结构稳定性的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法,以超细［111］晶向银纳米杆为研究对象,基于Finnis-Sinclair型多体势,模拟研究了纳米杆在不同温度弛豫过程中的动态平衡变化过程,分析研究了弛豫后银纳米杆的稳态结构变化、平均势能的变化及其在不同时刻结构的演变过程。结果表明温度对［111］晶向银纳米杆结构稳定性将产生重大影响,［111］晶向银纳米杆存在一临界失稳温度,当温度小于临界失稳温度时,体系保持完好线状晶态,当温度大于临界失稳温度小于熔点时,体系坍塌熔化后发生重结晶,截面面积增大,长度明显缩短,随温度增加此特征更加显著,接近熔点时,体系形成由(111)和(100)面围成的多面体且势能最低;当温度大于熔点时,体系变成高度无序的球状团簇。     

ITO薄膜的微结构及其分形表征

采用直流磁控溅射法制备氧化铟锡（ITO）薄膜,用XRD、TEM和分形理论测试和分析了不同退火时间ITO薄膜的微结构。XRD分析表明：退火时间持续增加,薄膜的晶格常数先减小后略有增大,这是薄膜中Sn~（4＋）取代Sn~（2＋）导致晶格常数减小和压应力不断释放导致晶格常数增大共同作用的结果。分形研究表明：分形维数随退火时间的延长先减小后增大,说明薄膜中平均晶粒尺寸先减小后增大,与XRD的研究结果一致。     

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）.     

用有效介质理论模拟Ag/AAO纳米有序阵列复合结构光学常数

运用Maxwell—Garnett有效介质理论，计算了Ag／阳极氧化铝（AAO）纳米有序阵列复合结构的光学常数（250～2000nm波段），探讨了Ag组分的体积分数对Ag／AAO光学常数的调制作用和Ag纳米粒子的长径比对其表面等离子共振吸收的影响．模拟结果表明，随着Ag组分体积分数的增加，在小于450nm波段，Ag／AAO复合结构的介电函数实部和折射率均逐渐减小，而介电函数虚部和消光系数逐渐增大；在大于450nm波段，Ag／AAO复合结构的介电函数实部、介电函数虚部及折射率均逐渐增大，消光系数则变化较小．模拟结果显示出Ag纳米粒子的长径比与复合结构表面等离子共振吸收峰位有较强的相关性．另外，理论模拟预期透射谱也与实验透射谱变化趋势一致．