放电参量对射频容性耦合等离子体电子密度的影响

为了提高射频容性耦合等离子体电子密度,研究放电参量对其的影响。通过采用朗缪双探针法诊断分析了放电气压、气体组分、射频功率以及掺Hg等放电参量对圆柱形射频容性耦合等离子体放电装置的电子密度的影响。结果表明:随放电气压的增加,电子密度呈现出先增大后减小的变化,在30Pa-550Pa下,电子密度随气压的增大而增加,在550Pa-650Pa下,电子密度随气压的增大而减小;往Ar中通入一定体积分数的He,有增加等离子体电子密度的影响,且当He的体积分数为15%时,电子密度最大;等离子体电子密度随射频功率的增大而增加;向Ar中掺少量的Hg,有明显增加等离子体电子密度的效果。     

ECR-MPCVD单晶金刚石外延生长研究北大核心CSCD

借助高速光纤光谱仪对ECR微波等离子体进行实时诊断,研究了等离子体空间分布以及工作气压和甲烷浓度对等离子体发射光谱的影响,并在ECR-MPCVD设备上研究了单晶金刚石同质外延生长工艺。在CH4/H2体系下,ECR微波等离子体与运行于中高气压下等离子体中所含基团种类基本相同。且等离子体各基团谱峰相对强度沿磁场强度梯度下降的方向减弱,在磁场共振区(875 Gs)最强,将基片台置于磁场共振区,则基片台附近各基团谱峰相对强度随气压的升高先增强后减弱,I(H_(α))、I(H_(β))、I(H_(γ))峰值在气压0.6 Pa附近,I(CH)和I(C_(2))峰值在0.8 Pa附近。保持工作气压为0.8 Pa,甲烷浓度从0.5%增加到8%的过程中,I(H_(α))几乎不变,I(H_(β))和I(H_(γ))先降低后趋于饱和,I(CH)和I(C_(2))先增强后趋于饱和;I(H_(α))/I(C_(2))先急剧下降后缓慢减小再趋于饱和,I(H_(α))/I(CH)缓慢减小并趋于饱和,I(CH)/I(C_(2))和I(H_(γ))/I(H_(β))基本不变。以微波功率1200 W,氢气流量50 mL/min,甲烷浓度3%,工作气压0.8 Pa,金刚石种晶温度800℃的条件下生长10 h,在抛光的单晶金刚石表面得到了呈台阶状生长的外延层,生长速率为200 nm/h。     

SiCl4/H2辉光放电等离子体中电子特性的在线检测

SiCl4/H2混合气体被公认为低温沉积纳米晶以及多晶硅薄膜最具潜力的气源之一.首次利用加热可调谐Langmuir探针对等离子体增强化学气相沉积系统中的SiCl4/H2放电等离子体的电子浓度和电子平均能量进行了在线检测,并分析了电子特性随系统各参数:气体压强、射频功率及氢稀释度RH的变化规律.实验结果表明:随着气体压强的升高,电子浓度不断增大而电子平均能量不断减小;增大射频功率或减小氢稀释度RH,电子浓度和电子平均能量都相应增大.此外,并对实验结果进行了定性或半定量分析.本研究工作将有助于更好地理解SiCl4/H2放电机理,改善并优化沉积优质多晶硅薄膜的工艺参数.     

压强对脉冲激光沉积ZnSe:Co薄膜性质的影响研究北大核心CSCD

采用脉冲激光沉积技术在真空腔中制备了ZnSe:Co薄膜。研究了沉积压强对等离子体羽辉传播、薄膜表面形貌,微结构以及光学性质的影响。结果表明,随着压强的增大,等离子体羽辉在空间的传播距离减小,薄膜沉积方式由溅射式沉积转变为吸附式沉积,薄膜的结晶质量得到大幅提升。此外,薄膜的光学带隙随压强的增大而减小,低压条件下制备的薄膜具有较大的带隙值,这与量子限域效应有关。当压强增大到10 Pa时,得到了沿(111)方向择优生长且结晶质量优秀的微晶薄膜。     

射频感应耦合等离子体朗缪双探针诊断分析

采用朗缪探针法对射频感应耦合等离子体进行了诊断分析,得到了圆柱形ICP放电装置的电子密度和电子温度。通过朗缪双探针研究了不同放电气压、不同射频功率、不同放电位置、不同气体组分对等离子体参数的影响。一定功率下,电子密度在30Pa-100Pa之间随气压的增加而增大,在100Pa-160Pa之间随气压的增加而减小,电子温度在30Pa-160Pa之间随气压的增加而减小;一定气压下,电子密度在50W-1900W之间随功率的增加逐渐增大,电子温度在50W-900W之间随功率的增加而减小,在900W-1900W之间随功率的增加而增大。等离子体辉光区域不同位置的电子密度和电子温度各不相同,电子密度大的位置具有较低的电子温度。氩氮混合气体的电子密度随着气压的增加而减小,氮气在混合气体中的比例越高混合气体的电子密度越小;氩氮混合气体相比纯氩有着更高的电子温度,且氮气含量越高混合气体的电子温度也越高。     

大气压双频Ar/O_(2)放电等离子体特性的数值模拟北大核心CSCD

文章采用等离子体流体理论模型,研究了双频容性耦合放电中高频源频率对大气压氩气与氧气混合气体放电等离子体的各类粒子密度与各项等离子体参数的影响。通过模拟不同高频源频率的放电,得到了放电空间中各类粒子的密度、电子温度、电场等参数的一维时空分布,进一步了解了双频放电中高频源频率对等离子体特性的影响作用。研究结果表明:当放电电压固定时,随高频源频率的升高,电子密度逐渐增大;电子温度、电场与电势有下降的趋势;各类氩离子密度与氩原子的亚稳态密度随高频源频率的升高而增大;随高频源频率的升高,各类氧离子密度增大,氧原子密度先减小后增大,氧分子的亚稳态密度先增大后减小。电子压力加热、电子欧姆加热、电子加热和能量损失受高频源频率的影响均逐步升高。此外,有效电流密度与有效功率密度随高频源频率的升高大体增加。     

表面波等离子体天线的能量衰减系数研究

根据功率平衡原理,得到了表面波等离子体天线中等离子体柱长度、等离子体密度与馈入功率的关系,导出了表面波等离子体天线中能量衰减系数沿轴向分布.实验测得充气压强为0.5Pa,6Pa和40Pa时等离子体柱长度、馈入功率和等离子体密度,得到能量衰减系数的实验值.结果表明,等离子体柱上z点的能量衰减系数为该点到等离子体柱顶端距离的倒数,实验所测结果与理论符合得很好.该结论对研究表面波等离子体天线的激励和维持十分重要.     

脉冲调制磁化容性耦合放电中Ar+光谱特性研究

本文在平行平板脉冲调制容性耦合射频放电装置中,采用光学发射谱线诊断的方法,研究了低气压(30 Pa～65 Pa)不同磁场强度条件下氩气(Ar)放电时产生等离子体过程中电子激发温度以及Ar离子的光谱线相对强度随气压、射频功率、调制频率、占空比和磁场强度大小的变化规律.     

低压甲烷等离子体发射光谱诊断

在CH4/He体系下,利用光学发射谱技术,对螺旋波放电产生低压甲烷等离子体内活性粒子的光学发射特征进行了原位测量。根据甲烷离解后产生的所有可能基、团的对称性、构造并分析了甲烷离解的所有可能反应通道,进一步证实了CH、Hα、Hβ以及Hγ等碎片粒子的存在。研究了各实验参量对活性基团CH、Hα、Hβ以及Hγ的发射谱强度的影响。结果表明:CH粒子发射光谱谱线相对强度随着射频功率的增大是先增大而后减小,随工作气压的增大而逐渐减小;随气压及功率的增加,Hα、Hβ以及Hγ相对强度变化的总体趋势都是先增加而后减小的。该结果为等离子体沉积各种薄膜过程的理解及制备工艺参数的调整提供了基础数据。     

激光双面区熔Al2O3/Y3Al5O12共晶自生复合陶瓷的制备与表征

采用激光区熔凝固技术制备大尺寸Al2O3/Y3Al5O12(YAG)共晶自生复合陶瓷,考察双面区熔条件下大尺寸氧化物共晶陶瓷的熔化及凝固成形规律,采用扫描电镜、能谱和X射线衍射对其凝固组织特征进行了表征和分析.研究结果表明:在优化的凝固工艺下,激光双面区熔增加了熔凝层的厚度,获得了熔凝层厚度8.2 mm,长度65.0 mm,致密度达98.5%±1%的Al2O3/YAG共晶陶瓷;共晶熔凝层厚度随激光扫描速率的减小而增加,随激光功率的增大而增大,并且致密度随着激光功率的增大呈现先增大后减小的趋势;双面区熔后的Al2O3/YAG共晶陶瓷微观组织由均一分布、相互交织的Al2O3和YAG共晶相组成,共晶层片间距较小(1.0~3.5μm),且与凝固速度满足Jackson-Hunt公式;共晶间距随扫描速率的增大逐渐减小;双面区熔界面处共晶组织生长具有连续性,界面结合良好;共晶陶瓷的Vickers硬度为(18.6±1.0)GPa.     

纳米-Al2O3/SiO2加入量对MgO-Al2O3-SiO2复相陶瓷烧结机理的影响

为了探究纳米-Al₂O₃/SiO₂加入量对MgO-Al₂O₃-SiO₂复相陶瓷烧结行为的作用机理。以微米级MgO、纳米级Al₂O₃和SiO₂为主要原料制备陶瓷基复合材料。通过XRD和 SEM等检测手段对烧后试样的物相组成和微观结构进行测试与表征,重点研究Al₂O₃/SiO₂的加入对复相陶瓷物相组成、微观结构及烧结性能的影响。结果表明:随着Al₂O₃/SiO₂加入量的增大,试样烧后相对密度和烧后线变化率呈先增大后减小再增大的趋势,加入15%Al₂O₃/SiO₂(质量分数)的试样经1 500 ℃烧结后,其相对密度可以达到94%。引入的Al₂O₃/SiO₂与基体中的MgO生成镁铝尖晶石与镁橄榄石相,原位反应伴随的体积膨胀,抵消部分烧结过程中的体积收缩。Al₂O₃/SiO₂加入量为75%(质量分数)的试样经1 400 ℃烧结后,基体中有大量堇青石相生成,随着煅烧温度提高到1 500 ℃,堇青石分解所产生的高温液相促进了试样的烧结收缩。     

Chemical vapor deposition of NiSi using Ni(PF3)4 and Si3H8

NiSi_x films were deposited using chemical vapor deposition (CVD) with a Ni(PF₃)₄ and Si₃H₈/H₂ gas system. The step coverage quality of deposited NiSi_x was investigated using a horizontal type of hot-wall low pressure CVD reactor, which maintained a constant temperature throughout the deposition area. The step coverage quality improved as a function of the position of the gas flow direction, where PF₃ gas from decomposition of Ni(PF₃)₄ increased. By injecting PF₃ gas into the Ni(PF₃)₄ and Si₃H₈/H₂ gas system, the step coverage quality markedly improved. This improvement in step coverage quality naturally occurred when PF₃ gas was present, indicating a strong relationship. The Si/Ni deposit ratio at 250 °C is larger than at 180 °C. It caused a decreasing relative deposition rate of Ni to Si. PF₃ molecules appear to be adsorbed on the surface of the deposited film and interfere with faster deposition of active Ni deposition species.     

Dielectric and electric studies of the [N(CH3)4][N(C2H5)4]ZnCl4 compound at low temperature

The [N(CH₃)₄][N(C₂H₅)₄]ZnCl₄ compound was prepared and characterized by electrical technique. The temperature dependence of the dielectric permittivity shows that this compound is ferroelectric below T = 268 K. The two semi-circles observed in the complex impedance identify the presence of the grain interior and grain boundary contributions to the electrical response in the material. The equivalent circuit is modeled by a combination series of two parallel R_P–CPE circuits. The frequency dependent conductivity is interpreted in term of Jonscher's law. The modulus plots can be characterized by the empirical Kohlrausch–Williams–Watts (K.W.W.) function: ?(t) = exp [(−t/τ)^β]. The temperature dependence of the alternative current conductivity (σ_p), direct current conductivity (σ_dc) and the relaxation frequency (f_p) confirm the presence of the ferroelectric–paraelectric phase transition.     

机械化学合成Ni2Al3/Al2O3去合金化制备Raney-Ni/Al2O3复合粉体

以NiO粉和Al粉为原料,采用机械球磨诱发化学反应制备了Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体。利用X射线衍射仪(XRD)和附带能量色散谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)对复合粉体球磨过程中的固态反应过程、表面形貌进行表征。将Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体用浓度为20%的NaOH溶液腐蚀2h,可得到纳米晶结构的Ni/Al_2O_3复合粉体。利用XRD和TEM对其物相和结构进行了表征。结果表明,球磨1h后混合粉末仍为NiO粉和Al粉,球磨3h后NiO粉和Al粉在机械力的作用下反应形成Ni_2Al_3和Al_2O_3粉体,机械力诱发的NiO和Al之间的反应属于突发型反应,继续球磨10h后形成Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体。Ni_2Al_3/Al_2O_3复合粉体在70℃、质量比为20%NaOH溶液中刻蚀2h,可获得Ni/Al_2O_3复合粉体。     

La2O3、Nd2O3、Y2O3对高岭石高温相变动力学的影响

利用综合热分析技术、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)研究了La_2O_3、Nd_2O_3、Y_2O_3对高岭石高温条件下转变成莫来石过程的作用,并采用Kissinger方程、Ozawa方程以及JMA修正方程(Ⅰ)和(Ⅱ)分析了La_2O_3、Nd_2O_3、Y_2O_3对高岭石高温相变动力学的影响。结果表明:3种稀土氧化物的掺入对高岭石的相变动力学参数产生了影响,相变活化能和频率因子与未掺入稀土氧化物的高岭石相比有所降低,析晶方式则未发生变化,均属于体积晶化。对比掺入3种稀土氧化物的高岭石相变活化能和频率因子可以看出,Y_2O_3对于高岭石高温条件下相变的促进作用最为明显,相变活化能最低。稀土氧化物对于高岭石高温相变产物影响不大,主晶相为莫来石相,次晶相为方石英相,但稀土氧化物的掺入使得方石英相的结晶度明显提高。     

A New Method for the Estimation of Hc2 Anisotropy in Polycrystalline MgB2 Samples

By using isothermal magnetization measurements in polycrystalline MgB₂ samples, we estimate the H ^c _c2 in the interval [0, T _c]. By combining these measurements to the estimated H ^ab _c2 from the onset of the diamagnetic transition in isofield and isothermal magnetic measurements, an estimation of the anisotropy parameter can be achieved. The H ^c _c2 values coming from high quality polycrystalline samples agrees nicely to those obtained on single crystals. Our results show a temperature variation of the (T ) = H ^ab _c2/H^c2 with (T _c) 3.     

Nanoporous TiO2 thin film based conductometric H2 sensor

Nanoporous titanium dioxide (TiO₂) based conductometric sensors have been fabricated and their sensitivity to hydrogen (H₂) gas has been investigated. A filtered cathodic vacuum arc (FCVA) system was used to deposit ultra-smooth Ti thin films on a transducer having patterned inter-digital gold electrodes (IDTs). Nanoporous TiO₂ films were obtained by anodization of the titanium (Ti) thin films using a neutral 0.5% (wt) NH₄F in ethylene glycol solution at 5 V for 1 h. After anodization, the films were annealed at 600 °C for 8 h to convert the remaining Ti into TiO₂. The scanning electron microscopy (SEM) images revealed that the average diameters of the nanopores are in the range of 20 to 25 nm. The sensor was exposed to different concentrations of H₂ in synthetic air at operating temperatures between 100 °C and 300 °C. The sensor responded with a highest sensitivity of 1.24 to 1% of H₂ gas at 225 °C.     

第一性原理对CaTiO3和CaCu3Ti4O12的对比研究

通过Ca替换CaCu_3Ti_4O_(12)晶胞中的所有Cu,建立了包含TiO6八面体扭转的CaTiO3;通过Cu替换CaTiO32×2×2超胞中3/4的Ca,建立了不包含CuO_4正方形的CaCu_3Ti_4O_(12)。采用Materials Studio软件的CASTEP模块,对比了上述晶体和标准晶体成键状况、能带结构、态密度及介电函数,分析了TiO6八面体扭转和CuO_4正方形的影响,发现了Cu-O键或CuO_4正方形对CaCu_3Ti_4O_(12)光频介电常数的关键性作用。研究结果提供了通过内禀机制优化CaCu_3Ti_4O_(12)材料介电性能的新途径。     

等离子体电解氧化法制备多孔TiO2/V2O5复合物膜层及其增强光催化产氢活性

较差的光催化产氢效率极大地阻碍了TiO₂光催化剂的工业化应用。为此,本文在含有NH₄VO₃的磷酸盐溶液中,采用等离子体电解氧化(PEO)法制备了多孔TiO₂/V₂O₅复合膜光催化剂,通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子谱(XPS)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对其组成、结构及光吸收性质进行了表征,并采用气相色谱评价了薄膜催化剂的光催化产氢性能,研究了电解液中NH₄VO₃含量对膜的结构、组成和光催化产氢性能的影响。结果表明:复合膜催化剂主要由锐钛矿和金红石型TiO₂组成,具有微孔结构,V₂O₅主要以无定形形式存在于膜中,与TiO₂有很强的相互作用,影响TiO₂的晶面间距。研究发现,元素V抑制了TiO₂的结晶和金红石型TiO₂的形成,扩大了薄膜的光学吸收范围。针对Na₂S+ Na₂SO₃溶液中的光催化产氢性能的研究显示,在质量浓度为1 g/L NH₄VO₃的电解液中制备的TiO₂/V₂O₅薄膜的光催化活性最高,优于近年来报道的其他光催化剂。光催化重复实验表明,该复合膜催化剂具有较高的稳定性和较为恒定的光催化活性。     

Formation of nanoparticles and nanorods in a N2-C2H4-H2 atmospheric pressure dielectric barrier Townsend discharge

In the present publication, the effect of the addition of H₂ in an atmospheric pressure Townsend Dielectric Barrier Discharge in an atmosphere of N₂-C₂H₄ is examined with an emphasis put on the evaluation of the surface chemistry and growth mechanisms. Scanning Electron Microscopy, Atomic Force Microscopy, X-Ray Photoelectron Spectroscopy and Fourier Transform Infrared Spectroscopy were used to characterize the coatings. For all H₂ concentrations, films obtained present high N/C ratio (∼ 0.8) with high NH_x and nitrile content. However, when H₂ is added in the discharge, nanoparticles/nanorods are formed imbedded in a smooth film. The average size of the nanorods is 100-200 nm in diameter with length from 1 to 10 μm. A growth mechanism is proposed to explain the formation of the nanorods on the surface of the coating in the presence of H₂.