液态硅动力学性质的激活弛豫研究

利用激活弛豫技术研究了液态硅的激活能与温度之间的关系.结果表明激活能在较高的温度区间为0.2～0.3eV,几乎不随温度变化而变化;而在靠近熔点处出现陡峭的增加,增至1.0eV.与此相应,激活弛豫事件的大小随温度变化呈现相同的变化规律.这一结果在一定程度上较好地解释了实验上观察到液态硅粘度随温度异常变化的现象,同时它也表明液态硅的整体结构将在低温处出现异常变化.     

三公分微带型硅超突变结变容二极管

本文介绍了用平面工艺，用液态源气相扩散的方法试制的三公分微带型硅超突变结变容二极管。它具有结电容小，电容变化比大，电压与频率的线性关系较好等优点，与砷化镓变容二极管相比它的工艺简单。     

液态泡沫铝合金泡孔长大与析液过程的数值模拟

建立了一个描述液态泡沫铝合金中气泡分布随时间变化的数学模型,其中同时考虑了气泡间气体扩散和析液过程的影响,即耦合求解泡沫尺寸分布方程和一维析液方程,从而得出泡沫中气泡孔径分布随时间的变化规律.通过与液态铝泡沫试验结果的对比验证了该模型的正确性.计算结果表明泡径随时间以指数规律增长,这与MacPherson等人新近的理论结果相符合.研究了初始液体体积分数、表面张力、亨利常数、扩散率等因素对泡沫尺寸分布演化的影响.结果表明:表面张力越大、亨利常数越大,泡沫尺寸演化过程越剧烈.     

脉冲电流对铜热浸镀铝界面扩散行为的影响机理分析

以铜热浸镀铝界面扩散层调控问题为对象,通过在制备过程中施加不同强度和频率的脉冲电流,研究了脉冲电流参数及电极连接方式对铜/铝复合界面扩散行为的影响规律和作用机理。结果表明,电流密度由0.9×10~6A/m~2提高至2.84×10~6 A/m~2,无论铜基体接正极还是负极,扩散层厚度先减小再增大;电流密度不变,将脉冲频率从400 Hz逐渐增加至600 Hz,扩散层厚度有所减薄。电子风力和原子的电阻差异是影响电场中液态金属原子间相互扩散的主要原因,因此,通过调整脉冲参数可以实现扩散层厚度的定量化控制,研究结果为调控层状复合材料结合性能和导电性能提供了一种新的可选方案。     

固相辅助电极型传感器的物理模型

用研制的Mg2SiO4(s) MgO(s)硅传感器,对高碳冶金熔液中的硅进行了测量,发现辅助电极的物相结构和熔体中的氧含量对测量结果有明显的影响.首先提出了辅助电极型传感器的物理模型,导出了辅助电极的局域平衡氧势与熔体氧势和硅传感器测量结果的关系式,给出了覆盖常数和结构常数的物理意义.用实验数据拟合得到了该传感器的结构常数为6.66;用该模型对小于1的不同覆盖常数的硅传感器测得同一熔体的氧势进行了校正,得到了一致的局域平衡氧势值,证明了模型与实际吻合得相当好.     

双模SU(1,1)相干态场与2原子相互作用过程中的保真度

运用全量子理论,研究了双模SU(1,1)光场和2原子相互作用模型中保真度的演化特性.结果表明,平均光子数越大,2模光子数差越大,原子和光场之间的相互作用就越大,保真度越小;原子间的耦合常数影响系统、光场和原子的崩溃和回复周期,原子间的耦合常数越大,崩溃周期越短.     

单分子分解反应的统计力学方法

将键级守恒应用于单分子分解反应,即认为 CH_3-OH 分子由初态到过渡态 CH_3…OH 变化期间键级守恒,对要分离的两原子间的 Morse 势做了修正,并将转动对单分子分解反应的影响考虑进去,利用统计力学得到了临界键长的分布函数。对反应速率常数进行了计算,得到了较好的计算结果。     

基于第一原理计算拟合Ag、Si和C原子间作用势的研究

为了实现Ag在SiC晶体中扩散的分子动力学模拟,根据第一性原理计算结果,采用"力匹配"方法对Ag、Si和C原子间相互作用势进行拟合,并用晶格常数、内聚能、体弹性模量、弹性常数和缺陷形成能等进行了势函数的验证.结果表明,拟合所得的势对Si、C和SiC晶体的内聚能、晶格常数和体弹性模量的计算非常准确,最大误差不超过0.6%;并且,该势对Si和C晶体中空位与间隙形成能及SiC晶体中Si与C空位形成能的计算值比采用J.Tersoff给出的势的计算值更精确;此外,该势对16种AgSiC三原子体系缺陷形成能的计算也比较精确.     

基于Voronoi微观晶粒结构确定Fe-Si合金中硅的晶界扩散系数

铁基体中渗硅是生成高硅钢材料的主要方法,但现有的硅扩散过程分析往往只考虑整体的扩散效果,忽略了微观晶粒间与晶粒内的扩散差异。为了研究晶界对于扩散的影响,本文基于Voronoi图建立三维微观模型模拟了晶粒间与晶粒内的硅扩散行为。通过化学气相沉积实验、扫描电镜以及能谱元素分析测量计算得到材料微观结构参数和晶粒内的体扩散系数Dg。通过实验得到晶界宽度、晶粒尺寸等材料微观结构,在此基础上用有限元计算获得微观体积元中晶界的扩散系数Dgb。实验与模拟结果均表明硅在铁晶粒与晶界内的扩散存在明显差异,晶界扩散速率为3.3×10-3 mm2/s,大致是体扩散速率的103~104倍,通过晶界扩散入基体的硅通量达到总通量的近三分之一,因此增大晶界体积分数对提高CVD渗硅效率和渗硅量有着重要作用。     

毫秒激光与硅靶相互作用靶材后表面温度的干涉法测量

研究了毫秒激光与硅靶相互作用后表面的蒸气速度和后表面温度变化。由实验得到了脉宽为1 ms、能量密度为5.82×10~3J/cm~2的激光与厚度为0.3 mm的硅靶相互作用过程的序列干涉图。观察该序列干涉图发现,激光辐射466μs时,硅靶的前表面和后表面均产生了气化现象;激光作用699μs后,硅靶的前表面和后表面均有液态喷溅物出现。通过相邻两幅干涉图的干涉条纹位置变化及时间间隔,计算得到了激光辐射466~699μs时后表面蒸气的膨胀速度为20.47±0.08 m/s。根据Rankine-Hugoniot关系、气体动力学理论以及Knudsen层的质量、动量、能量守恒方程,计算得到硅靶后表面附近的蒸气压强。考虑物质蒸气压强满足克拉伯龙—克劳修斯方程,计算得到激光作用466~699μs时硅靶后表面的平均温度为3551.2±2 K,计算结果与文献基本吻合。最后,根据计算的温度分析了熔融喷溅的产生机理。     

DFT/B3LYP方法探索C6H5(CH3)2SiOH的结构和化学键特性

二甲基苯基硅醇易通过蒸馏的方法进行分离提纯,进而制备高纯硅,但其化学键特性的实验数据较为缺乏,笔者运用密度泛函理论DFT/B3LYP方法,采用6-311++G**基组进行计算,首先对二甲基苯基硅醇的初始构型进行完全开放的几何构型全优化,之后结合能量分析、电荷分析和自然键轨道分析(NBO)考察了二甲基苯基硅醇平衡构型的分子性质,得出二甲基苯基硅醇分子的化学键特性：1）苯基和甲基对羟基上的O-H键影响甚微,但使Si-O键有所增强;2）Si与苯环上C原子间的键强度较弱,Si-O键相对较强,O-H键最弱;3）苯环上C原子间电子离域化程度相对较高,O的孤对电子流向Si-C反键轨道,可略为削弱Si-C键强度。填补了其化学键特性方面的空白,为涉及二甲基苯基硅醇的化学反应提供了理论基础。     

硅粉常压直接氮化过程的非催化气固反应模型

以平均粒径2.2μm、纯度99.99%的硅粉为原料,采用纯度99.993%的高纯氮气作为反应气体,在1350和1400℃下进行了氮化时间为10～30 min的氮化实验,得出了不同温度下硅粉转化率随反应时间的变化关系.将硅氮反应看成非催化气固反应,建立了硅颗粒氮化动力学模型.通过对实验数据的拟合,得出两个模型参数:硅氮反应速率常数和氮气在产物层中的扩散系数.假定反应速率常数和扩散系数均满足阿伦尼乌斯公式,求得化学反应激活能和指前因子分别为2.71×104J·mol-1和3.07×10-5m·s-1,扩散激活能和指前因子分别为1.06×105J·mol-1和1.12×10-9m2·s-1.利用本文得出的氮化动力学模型对各温度下不同粒径硅粉的转化曲线进行了预测,预测曲线与文献中的实验数据在趋势上吻合较好.     

硅粉常压直接氮化过程的非催化气固反应模型

以平均粒径2.2μm、纯度99.99%的硅粉为原料,采用纯度99.993%的高纯氮气作为反应气体,在1350和1400℃下进行了氮化时间为10～30 min 的氮化实验,得出了不同温度下硅粉转化率随反应时间的变化关系.将硅氮反应看成非催化气固反应,建立了硅颗粒氮化动力学模型.通过对实验数据的拟合,得出两个模型参数：硅氮反应速率常数和氮气在产物层中的扩散系数.假定反应速率常数和扩散系数均满足阿伦尼乌斯公式,求得化学反应激活能和指前因子分别为2.71×104 J·mol?1和3.07×10?5 m·s?1,扩散激活能和指前因子分别为1.06×105 J·mol?1和1.12×10?9 m2·s?1.利用本文得出的氮化动力学模型对各温度下不同粒径硅粉的转化曲线进行了预测,预测曲线与文献中的实验数据在趋势上吻合较好.     

原子间偶极相互作用对双光子T-C模型中纠缠度的影响

研究了原子-光场间的耦合常数ε和原子间偶极-偶极相互作用强度η对双光子T-C模型中各纠缠度的影响.当系统初态为∣ 2,g1,g2〉时,光场和两个原子间的纠缠度是光场和其中任意一个原子间的纠缠度的两倍;当系统初态为γ∣ 0,g1,e2〉+√/1-γ2∣0,e1,g2〉时,若γ两次取值分别为γ1、γ2,在满足γ1+γ2=1条件下,其纠缠度满足原子间的交换对称性.     

分子动力学方法模拟Be高温和高压的状态方程和力学性质

利用分子动力学方法,采用修正镶嵌原子势函数,在两组势参数下模拟Be单晶的等温、等压状态方程.通过径向分布函数,均方根位移随时间的变化分析Be的结构信息.比较两组参数的模拟结果,第一组势参数作用下体系原子间作用较小,较易压缩.两组势参数300K等温压率比较,第二组势参数的模拟结果与实验符合的更好.对于弹性常数,第二组势参数不能考虑温度和压强的影响.用第一组势参数计算Be单晶的弹性常数,根据弹性常数随压强的变化判断材料的低温相变,相变压强为320GPa,与第一性原理计算符合较好;弹性常数随温度增加而减小,与实验结果相符.总体而言,第一组势函数能更全面的反映Be单晶的结构特点.     

双分数跳-扩散过程下汇率连动期权定价

假定股价和汇率分别满足双分数跳-扩散过程,期望收益率、无风险利率和波动率均为常数,建立双分数跳-扩散过程下金融市场数学模型,运用保险精算方法,得到了双分数跳-扩散过程下汇率连动期权定价公式.     

单晶硅纳米级压痕过程分子动力学仿真

对内部无缺陷的单晶硅纳米级压痕过程进行了分子动力学仿真,从原子空间角度分析了单晶硅纳米级压痕过程的瞬间原子位置、作用力和势能等变化,解释了压痕过程.研究表明:磨粒逐渐向单晶硅片的逼进和压入,使得磨粒下方的硅晶格在磨粒的作用下发生了剪切挤压变形,磨粒作用产生的能量以晶格应变能的形式贮存在单晶硅的晶格中(即硅原子间势能),因此硅原子间势能随着力的增加而不断增加,当超过一定值且不足以形成位错时,硅的原子键就会断裂,形成非晶层,堆积在金刚石磨粒的下方.当磨粒逐渐离开单晶硅片时,非晶层原子进行重构,释放部分能量,从而达到新的平衡状态.     

Bi熔体粘滞性的非连续变化现象

金属熔体的粘滞性是液态金属原子迁移能力的一种表现，反映了原子间结合力的大小，是重要的熔体敏感物理性质之一，从中能得到许多关于液态结构的信息，同时也是重要的铸造工艺参数。Bi熔体的粘度一温度曲线关系表明，粘度随着温度的降低而增加，但并不连续，计算可知，高温区域的粘流活化能E值最小，低温区域的最大，中温区域的处于两者之间。随温度升高，流团尺寸vm在减小。结合DSC曲线分析认为，粘度异常变化区域是Bi熔体由不均匀向均匀原子结构非连续变化所引起的，与熔体中原子健的转变密切相关。     

水敏性泥页岩地层与钻井液接触时水化能力的实验研究

地层与泥浆组成体系的扩散吸附常数及井眼围岩吸附水增量分布是水敏性泥岩地层井壁稳定性研究所需的重要参数,其影响因素相当复杂,很难通过室内简单实验进行测定。本文从室内长岩心岩电流动实验出发,对利用测井参数确定扩散吸附常数及井眼围岩吸附水增量分布的方法进行了研究,结果表明通过对静滤失状态下侵入方向电阻率剖面的定量分析,可以使扩散吸附常数及井眼围岩吸附水增量分布得到唯一确定。而且该方法较之目前所见方法简单且容易操作。     

分子筛催化剂结晶度和硅铝比的X射线分析

用Ｘ射线衍射法测定分子筛催化剂的硅铝比（ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３）是通过准确测定分子筛晶体的点阵常数来完成的。分子筛晶格骨架中,硅氧四面体（ＳｉＯ４）中ＳｉＯ键长小于铝氧四面体（ＡｌＯ４）中ＡｌＯ的键长,分子筛晶体的组成不同,其晶胞的点阵常数将随之变化。点阵常数与硅铝比的变化关系可用经验公式表达。测定分子筛晶体的点阵常数采用内标法,该法比化学分析法要简便、快捷。由于分子筛催化剂的不稳定性,用Ｘ射线衍射法测定结晶度和硅铝比,必须对分析样品进行稳定性处理。为了保证测量精度,应严格控制测试条件,以减少各种因素的影响。用积分计数法测量结晶度,其结果优于峰高法和半高宽法。ＣＲＣ１分子筛催化剂随老化处理温度的升高和时间的增长而降低,分子筛的点阵常数则随之减小,硅铝比则随之增大。在老化温度为７５０℃以下进行处理时,结晶度和硅铝比的变化不太明显。