失配性质对二维失配铝膜结构及位错形成的影响

采用三维分子动力学模拟方法,使用Ercolessi和Adams建立的嵌入原子法（EAM）多体势函数,模拟了二维失配铝膜晶体中失配位错的形成过程,研究了失配性质对二维失配铝膜结构及其形核机制的影响.结果显示：同等条件下,负失配度的临界厚度小于正失配度情况;负失配度较易出现失配位错;负失配度下位错的形成始于表层一个倒三角锥形的间隙原子团;正失配度下位错的形成始于表层原子的畸变区;结构稳定后,负失配度体系在表层挤出局部原子层;正失配度体系会出现塌陷.     

Synthesis of gadolinium aluminate thin film by ion beam sputtering sequential deposition

Sequentially deposited by thin film synthesis consisted of multilayer precursor film deposition and thermal treatment. It is especially useful in complex-ingredient or precise stoichoimetric controlling thin film synthesis. Gadolinium aluminate,a new good candidate system for many luminescence usages other than laser crystals,scintillation crystals,phosphors,contains many phases,such as Gd4Al2O9(GAM) ,GdAlO3(GAP) ,Gd3Al5O12(GAG) ,so precise stoichoimetry of the amorphous ingredient layers is very important to the final single phase film synthesis. In our work,Gd2O3 and Al amorphous layers(ingredients for gadolinium aluminate film) were deposited in a certain sequence on MgO(100) and Si(100) substrate by IM100(an ion beam sputtering instrument) . The multi-amorphous-layered precursor was annealed with two-step thermal treatment(diffusion at a low temperature and then crystallization at a high temperature) . The XRD(X-ray diffraction pattern) ,SEM(scanning electron microscope second electron image) and AES(Auger electron spectroscopy depth profiles) analyses were used to detect the film microstructures and properties. The analyses results showed that ion beam sputtering deposition could control ingredient stoichoimetric ratio by an in site depositing thickness measurement. During the two-step thermal treatment,diffusion at a low temperature would cost a rather long time to make the amorphous precursor film uniform(more than 120 h) ,and the suitable diffusion temperature should be around 400 oC. The crystallization temperature should be decided by the gadolinium aluminate phase types and cost rather less time(about 4 h) . The stable phases GAP and GAM should be annealed at 1300 oC or higher temperatures,but the metastable phase GAG should just be annealed at around 1100 °C.     

纳米晶柱热稳定性研究

以纳米晶柱作为表面量子点的模型,以不同截面尺寸的Al纳米晶柱为例,对其在不同温度下的弛豫过程进行了一系列分子动力学模拟,采用了Ercolessi等建立的原子镶嵌势计算原子间的相互作用力.结果表明:对于沿相互垂直的{110}和{211}面切割形成的近正方形截面晶柱.其截面厚度存在一热稳定性转变临界值.小于该值时纳米晶柱迅速失稳,发生熔融-重结晶的过程;大于该值时只发生缓慢的表面原子迁移重组.两种情况下形成的稳定结构均为由{111}和{100}面组成的正多面体纳米岛,只是两种面的相对面积比有所不同;该临界尺寸随温度升高而呈近线性增大.模拟结果还显示,纳米晶柱的高度对其稳定性没有明显影响.     

Al2O3掺杂BaTi0.85Sn0.15O3陶瓷的制备及性能表征

通过传统固相二次烧结法来制备x wt% Al₂O₃（x=0、1.0、1.5）/BaTi_0.85Sn_0.15O₃（BTS）陶瓷。研究了掺杂不同含量Al₂O₃对BTS陶瓷的微观结构、介电性能及挠曲电性能的影响。结果表明,掺杂Al₂O₃的BTS陶瓷不改变陶瓷的晶体结构,仍为标准钙钛矿结构晶型;Al₂O₃的掺入能够有效降低晶粒尺寸,具有明显的细晶作用。随着Al₂O₃含量的增大,Al₂O₃/BTS陶瓷的介电常数减小,介电损耗得到明显改善,居里峰逐渐宽化且向温度高的方向偏移。Al₂O₃/BTS陶瓷的挠曲电系数随着Al₂O₃含量的增加和测试环境温度的升高均减小。此外,Al₂O₃/BTS陶瓷的挠曲电系数和介电常数之间存在一种近线性关系,但当温度非常接近于居里温度时,这种线性关系减弱。     

二酰异羟肟酸萃取法从粉煤灰中提取锗

利用二酰异羟肟酸 (DHYA)的磺化煤油溶液从低酸度粉煤灰浸取液中提取锗。采用相比 1 3～ 1 4 ,水相pH值为1 0 0～ 1 2 5,在室温下进行三级逆流萃取 ,使用NH4 F溶液反萃取 ,最后锗收率可达 99% ,产品纯度在 99 8%以上。     

生长铜膜中孪晶形成与出现几率的分子动力学模拟

运用分子动力学和静力学方法对(111)生长铜膜中孪晶形成的原子过程与能量进行了模拟研究.所用的原子间相互作用势为Finnis-Sinclair型镶嵌原子法(EAM)势.模拟和计算分析结果表明,(111)生长铜膜表面沉积原子在不同局部可形成正常排列的fcc畴或错排的hcp畴;沉积原子处于hcp位置时体系的能量比fcc位置时要高,其增量决定了孪晶面出现几率.沉积原子错排能还受相邻{111}孪晶面的影响,其间距小于3个原子层厚时,沉积原子错排能与不形成孪晶的Al晶体表面沉积原子错排能相当,此时形成孪晶面的几率极低;随间距的增加,表面沉积原子错排能迅速降低,在间距达到约12个原子层厚以后,降到略低于完整Cu晶体{111}表面的沉积原子错排能,这表明此时出现孪晶面的几率比在完整晶体表面形成一个新的孪晶面的几率要大.     

〈111〉生长铜膜中孪晶形成与出现几率的分子动力学模拟

运用分子动力学和静力学方法对〈111〉生长铜膜中孪晶形成的原子过程与能量进行了模拟研究.所用的原子间相互作用势为Finnis-Sinclair型镶嵌原子法(EAM)势.模拟和计算分析结果表明,〈111〉生长铜膜表面沉积原子在不同局部可形成正常排列的fcc畴或错排的hcp畴;沉积原子处于hcp位置时体系的能量比fcc位置时要高,其增量决定了孪晶面出现几率沉积原子错排能还受相邻{111}孪晶面的影响,其间距小于3个原子层厚时,沉积原子错排能与不形成孪晶的Al晶体表面沉积原子错排能相当,此时形成孪晶面的几率极低;随间距的增加,表面沉积原子错排能迅速降低,在间距达到约12个原子层厚以后,降到略低于完整Cu晶体{111}表面的沉积原子错排能,这表明此时出现孪晶面的几率比在完整晶体表面形成一个新的孪晶面的几率要大.     

热丝CVD法沉积超薄α-Si∶H钝化膜

采用热丝化学气相沉积法在n型直拉单晶硅圆片表面双面沉积厚度为10 nm的本征非晶硅(α-Si∶H)薄膜.利用光谱型椭偏测试仪和准稳态光电导法研究热丝电流、H2体积流量和热丝与衬底之间的距离对α-Si∶H薄膜结构和钝化效果的影响.结果表明,热丝电流为21.5～23.5 A时,钝化后硅片的少子寿命随着热丝电流的增加呈现先增加后降低的趋势,热丝电流为23.0A时,钝化效果最好;H2体积流量为5～ 20 cm3/min时,少子寿命随着H2体积流量的增加呈现先增加后降低的规律,体积流量为15 cm3/min时,钝化效果最好;热丝与衬底间距为4～5 cm时,随着间距的增加,薄膜的结构由晶化向非晶化转变,在间距为4.5 cm时硅片的钝化效果达到最优.     

第一性原理铽掺杂钙钛矿型钆铝酸盐的电子结构计算

基于局域密度近似(LSDA,Local spin-density approximation)和有效库仑相关能(U approach),采用第一性原理计算软件VASP,计算了钙钛矿型钆铝酸盐(GdAlO3,GAP)电子结构,并研究了铽离子(Tb3+)掺杂后(GdAlO3∶Tb,GAP∶Tb)对能带带隙(Eg,Energy of gap)的影响。计算结果表明:GAP为直接带隙半导体,带隙宽度主要由价带(VB,Valence band)顶部的O-2p和导带(CB,conduction band)底部Al-3(s+p)、Gd-(s+d)(p)决定,Eg值为4.8eV;随着Tb3+的掺入,当掺入量为1/4原子比时(GAP∶Tb0.25)出现杂质能级,为3eV、2.3eV,分别对应Tb3+的5 D3-7FJ(J=3,4,5,6)电子跃迁和5 D4-7FJ(J=3,4,5,6)电子跃迁。当掺入量为1/16时(GAP∶Tb0.0625),仅杂质能级2.3eV较为明显,这一计算结果与GAP∶Tb0.7荧光粉在紫外激发下绿色荧光发射明显这一实验现象相符合(荧光发射主峰对应5 D4→7F5(544nm))。     

等轴应变作用下Cu,Al薄膜的取向择优生长

用分子动力学方法模拟了Cu双晶和Al双晶薄膜的（111）生长,模拟时假定在薄膜平面内保持恒定的等轴双向应变,薄膜中两晶粒的能量计算表明：不同晶粒的能量存在差异,能量较低的晶粒在沉积中择优生长,逐渐取代能量较高的晶粒,Cu膜择优生长速率显著高于Al膜：两种薄膜择优生长的机制完全不同,Cu膜中处于不利位向的晶粒通过孪晶过渡转变为择优取向,转变完成、晶界湮灭后薄膜中残留的缺陷为位错;而Al膜则是通过无序结构重结晶实现上述转变,转变完成、晶界湮灭后薄膜中残留的缺陷为间隙原子,文中对上述择优生长驱动力的来源、以及在纳米多晶中的重要性进行了讨论。