硅基光电子发光材料与器件

用光子作为信息载体的光互连是硅集成电路的发展趋势之一,而硅基光互连的实现,必须发展与当前集成电路制造工艺兼容的高效硅基光源.本文概述了近年来国际上硅基光源的主要研究成果,重点介绍了我们研究组在硅量子点、硅晶体缺陷、硅基氮氧化物薄膜和硅基氧化物半导体薄膜发光材料与器件等方面的研究进展.     

高场作用下有机单层器件的复合发光

考虑载流子经过体材料内部所受限制对Fowler-Nordheim隧穿电流密度的影响, 建立了高电场下有机单层器件的复合发光模型, 并求出了复合电流密度和复合效率以及电导率的数学表达式, 很好地解释了电场强度对迁移率和复合区域的调制作用. 载流子的平衡注入以及复合区域的尽可能靠近器件中部以减少漏电流, 都是提高器件发光效率的重要条件. 只有当电压增大到某一数值时, 由于注入的载流子多于器件实际输运载流子的能力, 才会出现空间电荷限制电流.     

温室春石斛兰花期与外观品质温度调控模型

低温春化处理是保证春石斛兰开花和外观品质的关键技术.针对我国温室春石斛兰生产中普遍存在的因春化阶段温度控制不当,导致不能及时开花和外观品质下降或成为盲花的问题,文中通过不同定植期和不同温度春化处理实验,定量分析了温度对春石斛兰春化进程和产品外观品质的影响,并进一步建立了温室春石斛兰花期与外观品质温度调控模型.用独立的实验资料对模型进行检验,结果表明,模型对不同温度条件下春石斛兰完成春化阶段所需天数、到达采收所需天数和外观品质的预测效果较好.模型对各个生育时期(从春化开始到花芽生长.花芽生长到现蕾,现蕾到始花,始花到采收期)预测值与实测值之间的决定系数R。为0.97,回归统计标准误RMSE分别为1 d(从春化开始到花芽生长)、1.58 d(花芽生长到现蕾)、4 d(现蕾到始花)、6.52 d(始花到采收期).采收时单株花蕾节数与单株花蕾数预测值与实测值之间的R~2分别为0.81和0.84,RMSE分别为0.62/plant和0.65/plant.对不同白天和夜间温度控制目标下,春石斛兰完成春化阶段所需的天数、到达采收所需天数和外观品质的模拟分析结果表明,当夜间温度为9～14℃,白天温度为18～28℃时,春石斛兰产品可以最快上市且外观品质最优.文中建立的模型可以为温室春石斛兰花期与外观品质的温度精准调控提供理论依据和决策支持.     

支取发射电流过程对热阴极温度影响的研究

从理查森方程出发，分析了阴极温度的变化对阴极饱和发射电流密度的影响，提出了研究阴极工作状态对阴极初始温度影响的重要性。对热阴极支取电流时造成阴极温度下降的现象进行了实验研究和机理分析。实验表明阴极在支取2．92A／cm^2的电流时将会使阴极温度下降30℃左右。用热电子发射理论对实验结果进行了分析，推导出阴极温度随支取发射电流变化的关系公式。从公式出发分析了影响阴极温度下降的各种因素，并对其影响进行了理论分析，分析结果与实验非常相符。     

微流控器件中血细胞行为的研究与分离技术

近年来,微流控器件在细胞分离和筛选中的应用发展迅速.一方面,微流控器件可以是研究血细胞运动、变形和黏附等行为的有力手段;另一方面,血细胞的这些流动行为也为微流控器件检测、筛选细胞提供了设计依据,二者密不可分.本文从血细胞,尤其是红细胞的流动行为出发,首先介绍产生变形、黏附等行为的基本机理,然后重点介绍和分析基于血细胞流动行为特点进行细胞筛选和分离的微流控器件及其功能特点.     

掺稀土光子玻璃近中红外发光与激光

掺稀土光子玻璃在光纤通信、激光雷达、远程遥感、红外探测以及生物医疗等领域有着重要的应用前景.目前,所广泛采用的石英基光子玻璃存在稀土掺杂量低、发光带宽窄、声子能量大和增益系数低等本征因素,制约着相关材料和元器件的发展.因此,研究和发展新型光子玻璃和光纤以适应新波段尤其是近中红外材料与器件的需求非常必要.本文概述了掺稀土光子玻璃在光纤放大器和光纤激光器中的重要应用,归纳了实现近中红外发光与激光对稀土离子和基质材料的基本要求,重点阐述了发射波长在1.0,1.5,2.0和3.0?m波段掺稀土光子玻璃及光纤与元器件的最新研究进展,指出了掺稀土光子玻璃近中红外发光与激光所面临的挑战,对其未来的应用和发展方向做出了展望.     

光网络中关键性光子集成器件的研究进展

从高速率大容量光纤网络体系基本功能构架(即信息的超大容量传输、灵活的上下载路分插复用、快速的交换共享和高效经济的路由选择)的需求出发, 指出光子集成是实现上述功能构架的关键硬件, 包括高速响应的集成激光源、波导光栅阵列密集波分复用器、窄带响应集成光电探测器、路由选择的波长变换器、快速响应光开关矩阵以及低损耗多址波导分束器等, 并对发展趋向作出评论.     

薄膜电致发光器件中电子输运的瞬态过程

利用ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ方法,研究了薄膜电致发光器件中电子输运的瞬态过程,得出了电子平均动能、,平均漂移速度及能谷转移过程随时间的变化规律,电子输运的瞬态时间约为２００ｆｓ,瞬态长度约为３０－４０ｎｍ。界面发射出的电子平均劝能只影响瞬态过程,对稳态的动能无影响。进而提出了死层现象是由于电子输运的瞬态性质形成的,是这类器件的本征性的特点,并对漂移速度尖峰的形成原因给出了新的解释。     

有机发光二极管中多种微观机制共存的有机磁效应

为了探究有机发光二极管(OLEDs)中三重态激子参与的多种机制共同作用下磁场效应的变化规律,揭示复杂环境下OLEDs的性能变化规律,本文在具有较高三重态激子能量的磷光材料m CP中掺入单重态与三重态激子能量共振(ES≈2ET)的荧光染料Rubrene,制备了Rubrene掺杂型的OLEDs.实验发现,掺杂器件的电致发光磁场效应(MEL)表现出了复杂变化,且MEL的低场(B≤5 m T)和高场(5 m T≤B≤500 m T)部分随着掺杂浓度的改变都发生了明显的变化.这些MEL曲线可归结为掺杂体系内超精细相互作用、单重态激子裂变和三重态-三重态激子淬灭三种微观过程共同作用的结果;而不直接产生荧光的三重态激子,可以通过一些自旋混合过程,改变单重态激子的比例,从而对器件发光产生重要影响.器件的工作温度和注入电流密度对磁场效应的影响进一步证实了本研究组的观点.     

固态表面的分子纳米构筑与功能器件

分子纳米构筑与功能器件研制是极有意义的研究课题。本文总结了利用分子自组装构筑多层异质纳米结构、有机金属卟啉络合物的隧道电子诱导分子发光和轨道媒介分离作用、生物分子DNA的创造设计和微观结构、光电材料的本征性集成与功能器件研制。重点介绍了作者在相关课题研究方面所做的工作和最新研究结果。     

混凝土中钢筋腐蚀早期过程宏观腐蚀电池与微观腐蚀电池相互作用

建立一种阵列电极技术,通过测量不同时空的微电极腐蚀电位、电偶电流及其动态变化,研究了在腐蚀介质作用下,混凝土中钢筋腐蚀发生、发展早期过程阳极区和阴极区分布特征,探讨了钢筋腐蚀过程宏观腐蚀电池与微观腐蚀电池的相互作用机制.结果表明,伴随着点腐蚀的发生、发展过程,在钢筋/混凝土界面宏观腐蚀电池的作用明显,宏观腐蚀电池电流分布与腐蚀电位有密切的对应关系.混凝土中钢筋腐蚀过程总是存在着宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池,二者密切相关、相互作用,对钢筋局部腐蚀的发生、发展过程有重要影响.     

磁流体微观结构的模拟与控制方法研究

考虑磁流体中粒子受力及运动特性, 运用分子动力学模拟方法研究了磁流体的三维微观结构, 计算模拟了磁流体在有、无外加磁场作用下的微观结构, 分析了粒子体积份额、磁偶极子作用势以及外加磁场作用势对磁流体微观结构的影响. 结果表明在无外加磁场作用时, 磁流体中的磁性粒子呈现无序状态, 粒子会聚集成团; 在外加磁场条件下, 磁流体中的磁性粒子沿磁场方向取向形成链状结构, 且随着粒子体积份额的增加、磁偶极子作用势以及外加磁场作用势的增大, 链状结构更为明显.     

人工微结构材料与热的调控

人类目前利用能源的效率还很低,大量的能源以废热的形式被浪费掉了,因此对废热的处理和利用是关系到国民经济和环境保护的重大问题.通过人工微纳结构材料实现热能的转换及控制是近年来兴起的一个交叉领域,它涵盖了物理学、化学、材料科学、工程等诸多学科.本文综述了该领域的最新发展情况:包括微纳米结构对热电材料的热电优值的提升,声子晶体中热导率的急剧减小,热二极管等声子热能器件对热能的调控、以及热学隐身衣等热超构材料的理论设想和实验实现.最后,总结了中国在这个领域的研究现状,并展望了未来的发展方向和趋势.     

AgCu合金的内氧化的微观结构与机制

研究了Ｃｕ含量（原子分数）分别为０．８％，３．３％，６．３％和９．５％的ＡｇＣｕ合金在７５０℃以及在８５０℃的内氧化。发现ＣｕＯ颗粒能在含有０．８％，３．３％和６．３％Ｃｕ的合金表面较均匀形核析出，而Ａｇ－９．５％Ｃｕ合金表面有ＣｕＯ颗粒簇集中析出的现象；并且，内氧化的形核与长大情况随Ｃｕ含量或氧化温度的变化而明显不同，氧化温度及Ｃｕ含量低时，ＣｕＯ的析出与长大规律符合Ｂｏｈｍ－Ｋａｈｌｗｅｉｔ经     

国际器件与系统路线图对我国科技规划的启示

对国际器件与系统路线图(IRDS)及其前身国际半导体技术发展路线图(ITRS)的诞生背景、内容选择、组织结构、运作模式及特点进行分析和研究,总结凝练其在组织和内容方面可供借鉴的经验启示。建议我国积极参与国际合作、学习科技规划制定的先进经验;适时提出和主导软科技类重大国际合作项目;在制定新一轮中长期科技发展规划时,对半导体芯片等战略必争领域采取研究编制技术路线图的模式和方法,发挥多领域专家主体作用;持续进行科技规划研究,合理安排规划周期,及时调整规划内容;突出科学引领和协同创新,使得规划达到科学前瞻、指引发展的功能。     

论技术吸纳能力与产业主体的微观基础

本文从产业主体的技术存量、组织形态、财力状况及产业规模等四个方面,分别对其制约技术人能力的微观基础作用进行了客观的剖析,并系统论证了基础变量之间的辩证关系,为提升产业主体技术吸纳能力提供了基本思路。     

微观结构与生物降解性能可控的热塑性聚酯弹性体

应用富马酸、癸二酸、丁二酸、丙二醇和丁二醇等为原料,采用熔融缩聚和扩链方法合成具有可生物降解性能的热塑性聚酯弹性体(BTPE),红外谱图(FTIR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)等实验结果表明,BTPE大分子由结晶性的硬段聚酯结构和非结晶性的软段聚酯结构嵌段而成,原子力显微镜(AFM)照片显示了BTPE中硬段相区与软段相区的微观形貌.BTPE具有良好的机械性能,拉伸强度可达13 MPa,断裂伸长率在800%以上;差示扫描量热(DSC)和热重分析(TGA)的结果表明,BTPE具有良好的热性能,热分解温度高于300℃,熔点(Tm)超过100℃;在脂肪酶溶液中,BTPE的降解性能随分子结构中的软段聚酯含量增加而增大.     

超流氦噪声沸腾中温度振荡的瞬态测量

噪声沸腾现象是发生在超流氦中的一个特殊现象,在沸腾过程中伴随着巨大的噪声和剧烈的机械振动,通过改变加热脉冲时间th和热流密度q,在不同的工况下进行了实验研究。在超流氦浴中使用超导温度传感器对噪声沸腾过程的湿度振荡进行了瞬态测量,实验结果表明噪声沸腾中的温度振荡是由热边界层的传播才（或）气泡的膨胀所致。     

GeO2纳米线的原位热氧化法制备与发光性质

以Au作催化剂通过金属锗与纯氧在600～800℃的氧化反应,在单质锗表面原位大面积生长出了GeO2纳米线．采用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜对产物进行了表征分析．结果表明,GeO2纳米线为六方相单晶结构,其直径在65～600nm范围内,长度达50gm．研究了反应温度和喷金时间对纳米线直径的影响,提出了可能的生长机理．实现了不同直径GeO2纳米线的可控合成．发现发光峰位于355nm强的紫外光发光和发光峰位于400nm和485nm弱的蓝光发光,这两种发光可能分别起源于GeO2纳米线中氧空位与间隙氧之间的跃迁和氧空位中的电子与锗．氧空穴中心的空穴复合．