深过冷条件下三元共晶的快速生长

采用熔融玻璃净化方法进行了大体积Ag_42.4Cu_21.6Sb₃₆三元共晶合金的深过冷实验, 获得最大过冷度为114 K(0.16 T_E). 发现在深过冷非平衡条件下三元共晶由ε(Ag₃Sb), (Sb)和θ(Cu₂Sb)三相组成, 而不是平衡相图中预期的(Ag), (Sb)和θ(Cu₂Sb)相. 小过冷条件下, 合金的凝固组织是初生θ相、(ε+θ)和(ε+Sb)二相共晶以及规则(ε+θ+Sb)三元共晶并存的混合形态. 随着过冷度的增大, 初生相和二相共晶逐渐消失, 而且三元共晶发生从规则共晶向不规则共晶的生长形态转变. 当过冷度超过102 K时, 不规则(ε+θ+Sb)三元共晶成为惟一的组织生长形态. 3个共晶相之间发生的竞争形核与生长是出现复杂生长形态的主要原因. 实验与理论计算结果表明, 金属间化合物θ相是领先形核相.     

三元Sb60Ag20Cu20合金中枝晶与共晶的快速生长

采用深过冷方法实现了三元Sb₆₀Ag₂₀Cu₂₀合金的快速凝固, 最大过冷度达到142 K(0.18T_L). 在40~142 K过冷范围内, 合金凝固组织由(Sb), θ (Cu₂Sb)和 ε (Ag₃Sb)相组成. 深过冷扩大了(Sb)相的固溶度, 从而使其点阵发生膨胀, 点阵参数值增大. 初生(Sb)相存在两种生长方式: 小过冷条件下主要以非小面相枝晶形式生长; 大过冷条件下呈现小面相枝晶生长. (Sb)和θ相的晶体结构差异较大, 使合金熔体到达(θ+Sb)共晶线时不易生成(θ +Sb)二相共晶, 而是形成条状θ 相. θ 和 ε 相具有较强的协同生长趋势, 因此易于形成( ε + θ )二相共晶. 另外, 根据微观组织特征和DSC实验结果确定了合金的快速凝固路径.     

深过冷Pb-Sb-Sn合金中初生相和共晶组织形成规律研究

研究了Pb-Sb-Sn三元系中不同相区的合金在深过冷条件下凝固组织形成规律. 实验发现, 初生(Pb)和SbSn相均以枝晶方式生长, 而初生(Sb)相主要呈现为多边形块状和板条状小面相. (Pb)和SbSn相之间的亲和力较强, 易于形成二相共晶, 组织形态丰富多彩. (Pb)和(Sb)相则是以离异共晶方式生长. (Sb)和SbSn相不易单独形成二相共晶, 但在三元共晶组织中可以相互依附生长. (Pb)+ (Sb)+SbSn三元共晶组织通常呈层片状生长, 当其体积分数较小时会形成不规则共晶组织. EDS分析表明, 在深过冷快速凝固条件下, 三种初生相的溶质固溶度均得以扩展, 表现出显著的溶质截留效应.     

LiF修饰阴极的双层有机电致发光器件发光效率

考虑LiF绝缘缓冲层对电子注入势垒的影响, 给出了LiF/金属复合电极注入势垒的表达式; 基于载流子的注入和复合过程, 建立了双层有机电致发光器件发光效率的理论模型; 讨论了器件效率随电压、注入势垒、内界面势垒、有机层厚度的变化关系. 结果表明: (ⅰ) 当δ_e/δ_h < 2时, 金属/有机物(M/O)界面属于欧姆接触, 当δ_e/δ_h = 2时, M/O界面成为接触限制, 当δ_e/δ_h = 2(Φ_h ≈ 0.2 eV, Φ_e ≈ 0.3 eV)时, M/O界面存在从欧姆接触向接触限制的转变; (ⅱ) η_EL随δ'_e/δ'_h的增大而减小, 但δ'_e/δ'_h>2.5 (H'_h ≈0.2 eV,H'_e >0.4 eV), η_EL的变化趋势变得平缓, 这时载流子注入对器件的η_EL起支配作用; (ⅲ) 逐渐增加L_h/L比值, 较低电压下hR呈下降趋势, 较高电压下η_R则呈上升趋势. 当电压超过启动电压后, 对于给定的L_h/L, 随电压的增大, η_EL是先增加后降低, 且随着L_h/L的增加, η_EL的这种变化趋势更加明显. 这些都与报道的理论及实验结果相符.     

电场、应力和环境对PZT-5铁电陶瓷断裂的耦合作用

用单边缺口试样研究了电场、应力和环境对极化PZT-5铁电陶瓷断裂的耦合作用; 即研究了电场对断裂韧性和硅油中应力腐蚀门槛值的影响, 以及应力对恒电场下滞后断裂门槛电场的影响. 结果表明, 在硅油中加正、负电场均能发生滞后断裂, 电致滞后断裂门槛电场E_DF大约是电致瞬时断裂临界电场EF的70％. 正、负电场均使断裂韧性K_IC下降, 归一化表观断裂韧性K_IC(E)/K_IC随归一化电场E/E_F线性下降, 且和电场符号无关, 即K_IC(E)/K_IC=0.965&#8722;0.951E/E_F. 正、负电场均使硅油中应力腐蚀门槛应力强度因子K_ISCC下降, 归一化应力腐蚀表观门槛值K_ISCC(E)/K_ISCC随归一化电场E/E_DF线性下降, 且和电场符号无关, 即K_ISCC(E)/K_ISCC=1.05&#8722;1.01E/E_DF. 外应力能使正、负恒电场引起的电致滞后断裂门槛电场EDF下降, 归一化门槛电场E_DF(K_I)/E_DF随归一化应力强度因子K_I/K_ISCC线性下降, 即E_DF(K_I)/E_DF=0.988&#8722;1.06K_I/K_ISCC.     

BaB2O4单晶快速生长时的界面形态与表面台阶形貌

利用微分干涉显微镜和原子力显微镜, 分别研究了快速生长的BaB₂O₄单晶固液界面形状的演化和晶体(0001)显露面上的台阶形貌. 结果显示, 在快速生长条件下, 晶体固液界面会由平坦状向骸晶状界面转变; 而晶体表面台阶的形貌与晶体生长的方向密切相关, 沿着<1010>方向运动的台阶束构成台阶流形貌, 而沿着<0110>方向运动的台阶束则表现为台阶片段的形貌. 通过AFM分别计算了表面上不同方向排列的纳米尺度上台阶的高度, 从而估算了晶体生长构造单元的尺寸, 结果说明在快速生长时溶液过饱和场的极度不均匀性造成的构造单元尺度和台阶聚并行为的各向异性是引起台阶流形貌各向异性的主要原因.     

铀与氢气的反应动力学

运用相对论有效原子实模型RECP和B3LYP方法计算了UH和UH₂的结构. 并在此基础上, 利用多体项展式理论方法, 导出三原子分子UH₂的解析势能函数. 根据UH₂势能函数, 采用准经典的Monte-Carlo轨线法研究了U+H₂体系的碰撞过程. 依据反应截面与能量之间的关系, 指出U+H₂(v = j = 0)是无阈能反应, 主要生成UH₂, 而反应H+UH(v = j = 0)生成UH₂的反应截面相对来说要小得多, 可以忽略. 如此证明铀与氢气反应生成UH3的中间产物是UH₂, 而不是UH. 这些结果为金属铀的抗氢化腐蚀研究提供了理论基础.     

汤川势的束缚态和临界行为

用两种算法研究汤川势V(r) = -λexp(-αr)/r的束缚态: 一种是用解Schrödinger方程数值计算方法, 另一种是我们提出的Monte Carlo-Hamiltonian法. 此系统有一临界参数α=α_c, 大于此值系统就不存在束缚态. 我们研究α_c对λ和角动量量子数l的依赖关系, 发现在原子单位下, α_c(l) =λ[A₁exp(-l/B₁) + A₂(-l/B₂)], 其中A₁= 1.020(18), B₁ = 0.443(14), A₂ = 0.170(17), B₂ = 2.490(180).     

基于多相场模型的二元合金共晶层片生长方式数值模拟

基于界面场的多相场模型,模拟研究有机合金CBr4-C2Cl6的层片形貌以及初始层片间距和初始过冷度对其形貌的影响.模拟结果表明:随着初始层片间距增大,共晶层片生长方式依次呈现以下形态:规则形态、低对称性震荡、更低对称性震荡、形核及分叉;在等温凝固条件下,初始过冷度越高,共晶层片生长形态越不稳定.     

随机粗糙面上介质目标差场散射的快速计算方法

用粗糙面上方有目标和无目标时空间散射场的差值计算雷达散射截面, 称为差场雷达散射截面. 推导了 TE波入射时粗糙表面上介质目标表面的感应电流J _o和感应磁流 K_o、导体粗糙面上差值感应电流 J_sd的积分方程, 直接求解散射差场E_sd, 而无需对有无目标两种情况分别求解. 目标表面的积分方程中需要计算目标所在位置处单独由粗糙面贡献的散射场 E_s0, 它主要来自对准目标的镜面方向上的一小段粗糙面的贡献, 此时选取的小段粗糙面减小了计算量. 提出目标与粗糙面散射差场积分方程互耦迭代的求解方法. 由于理想导体粗糙面的强镜面散射特性, 在该迭代计算中的粗糙面的长度与观测散射角有关, 给出了它们之间的解析关系式, 此时选取的粗糙面长度远小于现有的方法, 特别适于低掠角问题. 结合 Monte Carlo 法, 迭代计算了 P-M谱(Pierson-Moskowitz)导体粗糙海面上方不同介质材料的圆柱和方柱目标的差场散射, 并与理想导体柱的散射进行比较. 讨论了介质目标上感应电流、感应磁流, 以及粗糙面上的差值感应电流的分布, 目标差场散射的峰值特征等.     

三量子位Heisenberg XXX链中杂质对

研究了含杂质三量子位Heisenberg XXX链中的纠缠现象, 并给出了纠缠C的解析表达式. 结果发现对杂质格点与正常格点间的纠缠, C只存在于J₁ > J(当J > 0时)和J₁ > 0(当J < 0时)两个区域, 且在这两个区域内纠缠C和纠缠存在的临界温度T_c均随着J₁的增大而增大; 当J₁ >> | J |时, C = 0.5, T_c = 3.41448 J₁. 对正常格点间的纠缠, C只存在于J > 0且-2 J < J₁ < J, 在该区域内随着J₁的增大, 纠缠C和纠缠存在的临界温度T_c均先增大而后逐渐减小为零, 当J₁ = 0时它们分别达到最大值C_max = (e^4J/T - 3)/(e^4J/T + 3)和T_cmax = 4J/ln3.     

用激光分子束外延在Si衬底上外延生长La1-xSrxMnO3单晶薄膜

采用SrO和SrTiO3作为缓冲层, 用激光分子束外延在Si (100)衬底上成功地外延生长出La_1-xSr_xMnO₃ (x=0.1, 0.2, 0.3) (LSMO)单晶薄膜. 锐而清晰的反射式高能电子衍射仪 (RHEED)的衍射条纹和持久的RHEED强度振荡, 表明LSMO薄膜是很好的二维层状外延生长. X射线衍射和高分辨透射电镜分析结果证明, 在Si基底上获得了很好外延生长的LSMO薄膜, LSMO薄膜为C取向的单晶薄膜. 并在室温条件下观测到很好的LSMO/Si p-n结I-V整流特性.     

带电杂质对磁场中3个电子量子点的影响

研究了在磁场B中受杂质影响的二维3个电子量子点基态的特性. 杂质被固定在z轴上且与量子点平面的距离为d. 计算了基态角动量L₀和自旋S₀随B和d的演化, 归纳结果于(L₀, S₀)相图中, 而且探讨了电子的空间分布(量子点的大小、几何结构)和光吸收. (L₀, S₀)图表明: 当d和(或)B变化时, L₀和S₀能够发生跃迁. 我们发现由于对称性限制, 每种对称几何结构只能访问具有特定L₀和S₀的一组态.     

弱相互作用Bose气体在势阱中Bose-Einstein凝聚临界温度

研究了弱相互作用 Bose 气体在指数势场中凝聚在最小动量态上的Bose-Einstein凝聚的临界温度, 以及相对于理想Bose气体临界温度的偏差. 相互作用对临界温度的影响归结为s分波散射长度与临界温度下的De Broglie波长之比α/λ_c. 当α/λ_c<<1/(2p)²时, 相互作用可以忽略. 所给出的三维简谐势场下的临界温度偏差与最近对简谐势阱中⁸⁷Rb Bose气体临界温度测量结果较好符合.     

三元Fe-Sn-Ge和Cu-Pb-Ge偏晶合金相分离与快速凝固研究

采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法研究了三元Fe-43.9%Sn-10%Ge和Cu-35.5%Pb-5%Ge偏晶合金的相分离与枝晶生长特征, 实验中分别获得了245和257 K的最大过冷度. 两种合金熔体均发生液相分离, 快速凝固组织呈现出显著的宏观偏析. X射线衍射分析表明, Fe-43.9%Sn-10%Ge合金的凝固 组织由α-Fe 和(Sn)固溶体以及 FeSn 和 FeSn₂金属间化合物等四相组成, 而Cu-35.5%Pb-5%Ge合金的凝固组织由(Cu)和(Pb)两相组成. 在快速偏晶凝固过程中, α-Fe 和(Cu)相均以枝晶方式生长, 并且深过冷条件下皆发生了“枝晶®偏晶胞”转变. 实验发现, α-Fe 和(Cu)相的枝晶生长速度都随过冷度的增大呈现出指数函数变化规律.     

高温高密度氦流体物态方程

用二级轻气炮作为冲击压缩加载手段和多通道瞬态辐射高温计作为主要测量工具, 测量了冲击压缩下氦气(初始温度293 K, 初始压力为0.6, 1.2和5.0 MPa)的Hugoniot曲线和高达15000 K的冲击温度. 发现用Saha方程和Debye- Hückel修正模型计算初始压力为5 MPa的氦气物态方程与实验数据有较好的符合程度. 理论计算的氦气(初始压力P₀ = 5.0 MPa, 初始温度T₀ = 293 K)在低压条件下冲击波速度与粒子速度关系D = C₀ + λu (u<10 km/s, λ = 1.32)与Nellis液氦实验数据拟合的D-u曲线近似平行(λ = 1.36), 这表明氦流体的Hugoniot参数λ不依赖于初始密度ρ₀;当冲击温度约大于18000 K(冲击压缩氦气电离度达到10^-3量级)后, 气氦D-u曲线很快过渡到λ = 1.2另外一条曲线, 达到了压缩氦气的极限值.     

无扰在位同时测定向列液晶弹性常数和黏滞系数的激光散射技术

利用动态激光散射技术, 实现无扰在位情况下, 对向列液晶的弹性常数和黏滞系数的同时测定. 实验中首先通过分析测定不同散射角下向列液晶的光散射自相关函数, 获得向列液晶展曲和扭曲两种模式的振幅A₁, A₂及所对应的弛豫系数, 从而得出向列液晶的展曲和扭曲弹性常数; 再根据两种模式弛豫系数得出的弹黏比K₁₁/η_展曲和K₂₂/η_扭曲, 确定向列液晶的黏滞系数值η_展曲和η_扭曲.     

氢化非晶硅薄膜红外透射谱与氢含量

研究了用氢化非晶硅薄膜红外透射谱的摇摆模和伸缩模计算氢含量的两种方法, 分析了这两种方法在计算薄膜氢含量时引起差别的原因. 理论推导及实验结果表明, 若将SiH₂和(SiH₂)_n含量大小用结构因子F=(I₈₄₀+I₈₈₀)/I₂₀₀₀来表示, 则在F值较小的情况下, 薄膜折射率接近3.4或拟合厚度值d=0.71~0.89 μm时, 两种计算方法得到的氢含量很接近. 研究还发现, 制备工艺对薄膜的键结构及组分有很大的影响, 不同的制备方法薄膜中形成的SiH₂和(SiH₂)_n含量不同, F值大的样品均匀性差(表现为这些样品实测厚度值与拟合厚度值有较大的差异); 同时在这种情况下, 两种方法计算得到它们的氢含量值相差较大, 但CAT CVD辅助MWECR CVD制备方法, 能有效地抑制SiH₂和(SiH₂)_n的形成.     

近金属表面的Rydberg氢原子的动力学性质

用相空间分析方法和闭合轨道理论研究了近金属表面氢Rydberg原子的动力学性质. 由氢Rydberg原子与金属表面相互作用的Hamilton量, 通过坐标变换发现, 电子运动的相空间可以分为振动区和转动区, 从Poincaré截面和闭合轨道都能很清楚地说明这一点. 选取主量子数n = 20的氢原子, 其动力学行为敏感地依赖于原子与金属表面间的距离 d: 在d较大时, 原子与金属表面间的相互作用表现为经典的van der Waals力, 系统是可积的; d变小时, 存在一个临界值d_c. 当d>d_c时, 系统是近可积的, 接近于规则运动; d<d_c时, 系统是不可积的, 运动是混沌的, 轨道是不稳定的, 电子有可能被金属表面俘获.     

非对称线型四原子分子高激发振动能级的动力学Lie代数方法

利用动力学Lie代数方法研究了非对称线型四原子分子高激发振动能谱, 由四原子分子所满足的对称性U₁(4)Ä U₂(4) ÄU₃(4), 得到了四原子分子的代数Hamiltonian. 通过代数方法求得分子代数Hamiltonian的本征值, 从而得到了四原子分子的振动能谱. 在该Hamiltonian中, 不仅包含了Casimir算子, 而且包含了Majorana算子M₁₂, M₁₃和M₂₃, 这为从Lie代数理论出发, 求四原子分子的势能面和力常数提供了必要的前提. 最后具体计算了C₂HF分子.