离子注入技术在光解水电极材料改性中的应用

半导体光催化分解水制氢是一种装置简单,相对廉价可靠的能源利用方式.开发具有高光制氢效率的光电极材料一直是材料科学研究领域的热点.目前的半导体光催化材料普遍面临缺乏可见光吸收和载流子分离效率低的问题.这些问题导致目前光解水制氢电极材料的效率较低,达不到商业应用的要求.因此,发展改性的光电极材料尤为重要.离子注入技术作为一种重要的半导体改性技术,相对于传统的化学掺杂方法具有诸多优点.离子注入方法能够保证注入离子的纯度,能够通过控制注入离子的能量和剂量从而控制注入杂质的浓度和深度分布.离子注入技术可以使掺杂不受扩散系数和化学结合力等因素的限制,各种元素均可掺杂.因此,离子注入技术在光电极材料改性方面具有很大的应用前景.本文首先介绍了光解水制氢及离子注入技术的基本原理,然后结合本课题组及其他学者的工作,综述了目前离子注入技术改性光电极材料的特点和研究进展,最后展望了离子注入技术在光解水电极改性应用的未来发展方向.     

用离子注入方法在SiO_2中制备纳米α-Fe微晶及其性能研究

纳米微晶材料的制备和它的性能研究,是近几年来迅速发展起来的一门新学科。现有气凝、光化学和非晶晶化等多种制备纳米微晶方法.文献[1]首次报道了用~(57)Fe离子注入Cu中获得了纳米α-Fe微晶。该方法的原理是用强制的方法(离子注入),使两种不固溶的元素镶嵌在一起,然后经高温退火,使其中的注入元素偏析出来.由于注入离子的深度只有几十纳米,所以偏析的微晶颗粒大小也只能在此范围之内.本文报道了Fe离子注入SiO_2,的结果,     

等离子体源离子注入高聚物薄膜电性能的改变

一、引言 离子注入技术及低温等离子体技术都应用于材料的表面改性工作。等离子体源离子注入(PSII)是将二者结合起来的的一种表面改性新方法,它在浸沉于等离子体中的靶极上加负高压脉冲,故正离子可从任意方向打到靶极以达到离子注入的目的。它与常规离子注入相比,既可省离子加速器,又可不用离子束扫描装置及样品转动装置。又因它不是“视线型”的,故对形状复杂的样品,更显其优越性。它注入均匀、效率高且操作方便、成本低,是一种具有发展前途的新技术。     

重离子导致的空洞研究

Chang等在用高剂量(10~(18)cm~(-2))离子辐射材料时观察到空洞。Grant认为空洞形成的温度范围在0.25T_M至0.5T_M之间(T_M是材料的熔化温度)。在温度低于0.25T_M、剂量低于10~(18)cm~(-2)的条件下,至今尚未观察到离子注入导致的空洞。我们采用强束流钨离子注入H13钢(0.35C 6 Cr 1.5MoV),发现当注入束流达到30μA·cm~(-2)时,离子注入能在H13钢表面形成一定尺寸的空洞。实验中所用的H13钢样品在离子注入     

等离子体源离子注入离子鞘层及鞘层扩展动力学计算方法

综述了近年来国内外对等离子体源离子注入离子鞘层理论研究的进展情况. 介绍了研究离子鞘层扩展动力学所常用的几种计算方法并通过比较指出了其各自的优缺点及适用条件. 通过对一些计算结果的分析指出了在PSII实验中常见的样品表面离子注入不均匀等问题出现的原因及解决办法, 介绍了PSII方法用于柱状长管子内表面改性时的计算结果, 并力图展望今后PSII离子鞘层扩展动力学计算的发展趋势.     

Ar离子注入YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜引起的结构相变

自从高T_C氧化物超导体发现以来,已经成功地用各种方法制备出了具有很高临界电流密度J_c的YBa_2Cu_3O_(7-x)高温超导薄膜,这为高温超导体在微电子学领域中的应用奠定了基础。离子注入技术作为材料改性和基础研究的一种手段在材料科学中已经得到了广泛的应用。YBo_2Cu_3O_(7-x)高温超导材料,由于其超导电性对化学无序和结构无序都非常敏感,离子注     

两步氧离子注入工艺制备SOI材料研究

研究了200 keV注入能量下, 单步氧离子注入工艺制备SIMOX材料的剂量窗口. 在此基础上, 提出了一种第一步注入剂量为3.6×1017 cm⁻²、第二步注入剂量为3×1015 cm⁻²的改进型两步氧离子注入工艺, 用于制备高质量的SIMOX材料. 与单步氧离子注入工艺的剂量窗口相比, 注入剂量减少了18.2%. 采用椭圆偏振测试仪测量了所制备样品的埋氧层厚度及均匀性. 通过透射电子显微镜观察到无缺陷的顶层硅以及原子级陡峭的顶层硅/埋氧层界面, 表明两步氧离子注入工艺制备的SIMOX材料具有高的顶层硅晶体质量和剖面结构. 采用原子力显微镜对比研究了单步和两步氧离子注入工艺制备的SIMOX材料顶层硅/埋氧层界面形貌.     

氟化钙单晶中离子注入铕的研究

氟化钙单晶是极为有用的光学基质材料,采用化学方法在CaF_2中掺入稀土离子作为热释光材料,早已有系统研究和广泛应用脚。但是,以离子注入法将原子序数较大的铕(Eu)掺到CaF_2单晶中并对其注入后若干行为的考察,至今尚未见文献报道。本文初步探讨了与此有关的一系列问题。     

金属非晶化的新方法——高功率毫微秒脉冲离子束注入

一、引言 离子注入所产生的离子混和过程是得到多种非晶合金的一种重要手段,而用强流脉冲离子束注入可以产生一般弱流注入不能达到的骤热急冷过程,而且,原子混合的深度可以超过入射离子能量所对应的射程,因此,采用这一注入方式将扩大金属非晶化的研究范围。     

MeV B离子注入铌酸钾晶体形成光波导的微结构研究

ＭｅＶ离子注入已被用于研制光波导,特别是对低温相变材料尚属目前唯一的手段,铌酸钾晶体(ＫＮｂＯ3,简称ＫＮ)即为具有低温相变性质的非线性光学材料,被认为是最有应用前景的波导材料之一.近年来,文献[1,2]报道了利用ＭｅＶ轻离子Ｈ或Ｈｅ注入法研究ＫＮ晶体的光波导特性.我们依据重离子与物质相互作用的特点,能够在降低注入剂量,形成稳定的波导边界和减少光损耗方面较之轻离子注入更为有利.在文献[3]中报道了用60ＭｅＶＢ离子,1×1015ｃｍ-2剂量注入ＫＮ晶体形成非渗漏型光波导的新结果.本文用高分辨ＴＥＭ进一步对样品做了光波导的微结构…     

低能氮离子注入对花粉萌发及微丝骨架的影响

以百合花粉为材料,研究了低能氮离子注入对花粉萌发率及花粉萌发过程中微丝骨架结构的影响．研究结果表明,经１００ ｋｅＶ能量和１０１３离子／ｃｍ２剂量氮离子注入后,花粉萌发率显著增高,从（１６．０±１．６）％增加到（２７．０±２．１）％．进一步的激光共聚焦显微镜观察结果显示,经过处理的花粉粒水合 １０ ｈ后,花粉粒内微丝骨架结构从较为随机的在萌发询处的交叉网状排列状态变为浓密的平行或环形束状结构,并集中于花粉萌发沟处．因此推测,低能氮离子注入对花粉萌发率的影响可能是通过影响微丝骨架结构造成的．     

中等速度的重离子束在固体中的电子阻止本领

研究重离子束在固体中的电子阻止本领对离子注入技术在材料表面改性工艺中的应用有着十分重要的意义。对于低速和高速离子,已有一些可行的理论公式用于计算电子阻止本领。然而在中等速度区间,尚无见到可行的理论研究,基本上都是采用Ziegler,Biersack和Littmark(ZBL)的经验公式来计算重离子的电子阻止本领。这是因为在这个速度区间内,     

北京大学静电加速器及其应用

加速器在核物理、材料科学、考古等领域都有着广泛应用.北京大学在20世纪90年代左右有3台静电加速器投入运行,分别是1.7 MV串列静电加速器、4.5 MV单级静电加速器和6 MV串列静电加速器. 1.7 MV串列静电加速器配备有高频电荷交换负离子源和铯溅射负离子源,可引出从H到Au之间大部分元素的离子,离子能量从几百keV到若干MeV,主要开展室温及高温离子辐照实验、背散射和沟道分析等离子束分析工作.近年,利用离子辐照束线在核材料研究等方面取得了许多重要科研成果. 4.5 MV静电加速器端电压在0.7～3.8 MV连续可调,主要加速氢/氦同位素离子,并可通过辐照靶材料产生准单能直流/脉冲中子场.该中子场主要应用于(n, α)核反应截面的测量.近年,基于4.5 MV静电加速器建立了综合离子束分析系统,可进行卢瑟福背散射、核反应分析和粒子诱发X射线分析3种离子束分析方法的综合应用.利用该方法,对Fe合金样品中杂质元素的含量和部分元素的深度分布进行了测量. 6 MV EN串列加速器是牛津大学赠于北京大学,为许多基础和应用研究提供了支持,其主要用于加速器质谱、离子辐照以及离子束分析工作,也可以...     

室温离子液体: 一类新型的软介质和功能材料

对室温离子液体作为一种新型的介质在催化、有机合成、电化学、分离分析中的应用以及作为功能材料在摩擦与润滑、敏感材料、储能和光电材料等方面的研究进展作了综述, 并对离子液体研究未来的发展作了展望.     

氧对Er离子注入Si发光的影响

硅中掺杂三价稀土离子Er给出1.54μm波段的近红外发光的研究受到人们的重视.这一方面由于这一发射波段恰好落在石英光纤的最低损耗波段;另一方面由于硅器件集成工艺的成熟与完善为光电集成提供了坚实的技术基础.近来人们研究发现,Si中的氧杂质对增强离子注入Er~(3+)的发光有利,同时发现其它一些电负性较大,质量较轻的负离子也会增强Er~(3+)的发光.本文研究了Si中离子注入Er和氧的发光特性,首次报道了氧离子单一注入Si在1.60μm附近存在一宽带发射,并且讨论了Er、氧共注入Si中氧对Er~(3+)发光的影响.     

BF_2~+分子离子注入硅中的硼原子深度分布的核反应分析研究

分子离子注入半导体材料是一个有效的降低杂质原子能量,快速行成非晶层的有效方法。用BF_2~+分子离子注入硅中形成的浅结器件可能较B~+原子离子注入更为有益。测定和研究BF_2~+分子离子注入硅后硼原子的深度分布,并与B~+原子离子注入的深度     

利用离子注入技术制备新型结构SiC器件的展望

作者介绍了SiC MESFET(metal semiconductor field effect transistor,金属半导体场效应晶体管)器件的优点和离子注入技术在SiC器件制备中的发展趋势,提出一种用离子注入技术制备新型结构的SiC MESFET器件的方法,讨论了这种新型结构的优点,最后给出用离子注入技术制备SiC MESFET器件的设计过程。     

第一、二周期元素的同核双原子分子(或离子)及其分子轨道键的参数分析

元素周期律对物性乃至键的性质,都有非常重要的影响。这里我们选取第一、二周期的元素键的参数以及同核双原子分子(或离子)的分子轨道参数,把这两种参数联合起来说     

离子注入前后的FeBSiC非晶合金的穆斯堡尔效应的研究

一、引言 离子注入技术是近年来发展起来的一种新技术,在六十年代开始在半导体器件生产中应用。到目前为止离子注入技术已迅速地扩大应用到固体物理和材料科学等许多领域。但是目前利用此技术对非晶合金材料的研究工作还不是很多。     

超高硫煤的二次离子质谱:多疏离子的发现及其意义

采用高性能静态二次离子质谱研究了一种超高硫煤,结果观察到一类多硫离子(S_(1-12))这些离子经过精确质量分析和同位素模式分析,它们均属于元素硫亦称单质硫分子的合理质谱碎片.由此认为在被分析的这种煤中,尤其在它的有机显微组分中,存在着天然元素硫形态.研究结果还表明,在煤有机相中的硫元素并不一定唯有与煤有机分子结构化合.因而,有必要引入新的专业术语“有机相硫”取代目前使用的“有机硫”,以期科学严谨.