亚波长微纳光学的前沿研究(一)

材料与结构在微纳米尺度展现了许多不同于宏观尺度的新特征,微纳加工技术已经成为当前科学研究与工业开发的热门领域之一。笔者简要介绍了负折射材料和黑硅这两种微纳光学材料的制备及其特性,展示了微纳光学材料在新技术中的广阔前景和科技创新中的重要作用。     

TiO2-SiO2复合气凝胶的常压干燥制备及光催化降解含油污水活性

以钛酸四丁酯和正硅酸乙酯为原料,利用溶胶凝胶工艺制备出不同硅含量的TiO2-SiO2复合醇凝胶.结合老化液浸泡和小孔干燥工艺,在常压下干燥得到完整的TiO2-SiO2复合气凝胶块体.采用扫描电子显微镜、BET比表面积测试、X射线粉末衍射等测试手段对复合气凝胶的微观结构和物化性能进行了测试和表征.测试结果表明,复合气凝胶具有良好的性能,Ti和Si元素在气凝胶中分布均匀.随着SiO2含量的增加,复合气凝胶的密度逐渐变小,比表面积增大,孔隙率增加,转变为锐钛矿相的相变温度升高.经高温煅烧晶化处理,复合气凝胶转变为锐钛矿相结构.以乳化后的渤海原油水溶液作为含油污水模拟溶液,测试了复合气凝胶对含油污水的催化降解性能.污水降解结果显示复合气凝胶对渤海原油污水具有较好的催化降解活性.在SiO2摩尔分数低于30％时,随着硅含量的增加,复合气凝胶的光催化降解率升高;但当SiO2摩尔分数高于30％后,继续增加SiO2掺入量,反而造成复合气凝胶催化能力下降.对于SiO2摩尔分数为30％的复合气凝胶,获得了最佳的催化降解效果,90 min催化降解率达95％.     

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.     

基于复用测试逻辑方法的集成电路硅调试设计方案

提出了一种集成电路芯片的硅调试设计方案.采用具有短链扫描结构的扫描链复用方法,以提高对芯片触发器类信息的读写速度,为存储器内建自测试（MBIST）控制器增加异步通信调试接口,以提高静态存储器类信息的访问速度,同时,简化了MBIST控制器的物理设计难度.结果表明,所提出的硅调试设计方法可以降低硬件资源的消耗,使得调试软件设计的难度和复杂度显著降低,并使得硅调试的相关操作更加简便.     

制绒参数对单晶硅太阳电池制绒效果的影响

本文以金相显微镜（放大倍数分别为800X,400X）为观测手段,研究了NaOH溶液浓度、反应时间、温度和IPA浓度等参数对单晶硅制绒效果的影响,通过金相显微镜显微图像的对比分析发现：当NaOH溶液浓度大于2％条件时,温度小于75℃时,单晶硅表面的绒面效果较差．当制绒液中NaOH和IPA的浓度分别为1．57％和5％,且制绒时间和制绒温度分别为25min和80℃时,制备的绒面结构均匀,金字塔的覆盖率约为100％,即可实现最优的制绒效果．     

数字式气压传感器静态性能测试与评估

为了掌握硅压阻、数字式振筒和硅电容3种气压传感器的静态性能,进行了2次静态性能测试（非线性、迟滞、重复性）、温度测试和长期稳定性试验,并对相应各项性能进行了评估和比较。结果表明,硅电容式传感器静态特性和温度稳定性均优于其他2种;振筒式静态特性在不同环境温度下均表现良好且较稳定;常温下,硅压阻传感器表现良好,性能与振筒式接近,但低温条件下,性能下降明显,温度系数达0.002 1 hPa/℃。3种传感器长期稳定性比较结果说明了引入年漂移量作为周期检定的必检项目的必要性,测试结果也证明硅电容式气压传感器已达到了气象观测业务使用要求。     

人工免疫的神经网络预报方法及其应用

针对RBF(radial basis function)神经网络在预测铁水含硅量中出现的预测精度低,收敛速度慢的问题,提出了一种基于免疫识别原理的径向基函数神经网络的学习算法.该算法利用人工免疫原理确定高斯基函数的中心和宽度参数,同时将所识别的数据作为抗原,抗体作为抗原的压缩映射并作为神经网络的隐层中心,利用递推最小二乘法(recursion least square, RLS)确定连接权值,提高了RBF神经网络的收敛速度和精度.应用该模型于某大型钢铁厂高炉铁水硅含量预报的实例中, 实验结果表明, 该模型具有更高的预测精度和更短的训练时间.     

单晶硅微观力学性能研究

本文介绍了在纳米硬度计上进行的单晶硅微压痕测试实验及结果分析,以对单晶硅的微观力学性能有所认识。微压痕测试表明：单晶硅的弹性模量在压入载荷小于2400μN的范围内随载荷变化而波动变化：而在压入哉荷大于2400μN后保持相对的稳定值（约为214GPa）;单晶硅的表面硬度在压入栽荷小于1000μN的范围内随载荷变化而线性增大,而后突然降低并保持相对的稳定值（135GPa-15GPa）;单晶硅在纳米压入过程中,材料的破坏形式为脆性破裂,并且随压入载荷的增大而在压痕边沿产生堆积,堆积程度亦逐渐增大。     

石墨电极制备多孔硅的蓝光发射研究

采用自制的双电解槽、高纯石墨电极,在一定浓度的氢氟酸乙醇溶液中阳极氧化腐蚀硅片制备一定孔隙度的多孔硅．利用荧光分析仪（激发波长250nm）分析了样品的光学特性,在470nm处观测到明显的蓝光发射峰．改变阳极腐蚀电流密度和腐蚀时间,研究腐蚀参数对光学特性的影响,结果表明：改变阳极电流密度和腐蚀时间不能引起470nm处峰位的蓝移或者红移;随着电流密度的增强,波长470nm峰值和半宽积分值先增大后减小;延长腐蚀时间,峰值和半宽积分值不断变大．同时,对实验现象进行了初步的理论解释．     

溶胶-凝胶法制备(Ba,Sr)TiO3超细粉体的研究

以硝酸锶、硝酸钡、钛酸四丁酯、氨水、柠檬酸为前驱体原料,采用溶胶-凝胶法制备超细Ba0.7Sr0.3TiO3（BST）陶瓷粉体,详细研究了柠檬酸量、溶液pH值、分散剂、热处理温度对BST粉体粒径的影响。结果表明：通过控制前驱体溶液pH值可以得到均匀的溶胶。当溶液的pH值为7,分散剂含量为2.5 ml,热处理温度为800℃时,得到了性能较好的BST粉体。相比于传统工艺,热处理温度大大降低,粉体粒度分布较窄,平均粒径约为100 nm。