GaN／Al2O3（0001）的匹配机制及氮化的作用

在Al2O3(0001）衬底上用MOCDVD方法进行了GaN的外延生长，通过X射线衍射（同步辐射源）研究了GaN和Al2O3(0001）的匹配关系。结果表明，经充分氮化的衬底上，GaN以单一的匹配方式沿[0001]方向生长：在Al2O3(0001）衬底未经氮化或氮化不充分时，不同程度地出现了其它三种绕<11-20>晶带轴倾斜一定角度的匹配位向。指出了GaN/Al2O3(0001）的几种匹配方式的晶体学规律。GaN绕<11-20>晶带轴倾斜的匹配方式是其外延生长过程中降低和Al2O3(0001）的晶格失配、释放界面应变的重要机制之一。     

横向外延GaN结晶质量的同步辐射研究

采用同步辐射X光衍射技术研究了α-Al2O3(0001）衬底上横向外延GaN的结构特征。发现横向生长区的GaN（0001）晶面与窗口区的GaN(0001)晶面在垂直掩模方向上存在取向差。ω/2θ联动扫描发现横向生长区的GaN的衍射峰半高宽约为窗口区GaN的一半，这表明横向外延生长技术在降低GaN穿透位错密度的同时，还能大幅度提高GaN的晶粒尺寸。     

Si缓冲层生长温度对SiGe外延层结构的影响

用X射线摇摆曲线和掠入射衍射、透射电镜、原子力显微镜等实验技术研究了MBE方法生长的Si缓冲层生长温度对SiGe／Si异质结结构的影响。结果表明，所研究的SiGe外延层晶格发生完全弛豫，但表面粗糙度和界面失配位错随Si缓冲层的生长温度而变化，最佳生长温度为450℃；缓冲层晶格应变是达到高质量SiGe外延层的主要原因。     

分子束外延生长ZnO薄膜的XAFS研究

利用同步辐射广延X射线吸收精细结构(EXAFS),研究在不同条件下分子束外延制备的ZnO薄膜,如分别在蓝宝石(0001)、Si(100)衬底上,生长温度为200℃或300℃下得到样品的局域结构。发现这些ZnO薄膜的EXAFS函数(k^2x(k))谱形状相似,说明各个样品都具有较为相近的基本局域结构。对生长温度为200℃的ZnO／Al2O3(0001)和ZnO／Si(100)样品,其Zn-O第一配位峰的无序度仃。分别为0．0054A^2和0．0080A^2,当生长温度从200℃提高到300℃时,ZnO／Al2O3(0001)样品的Zn-O第一配位峰的无序度仃。降为0．0039A^2。结果表明衬底与ZnO的晶格失配度和生长温度对ZnO薄膜的配位数、Zn-O键长影响不大,但较小的晶格失配度和较高的生长温度下得到的ZnO薄膜局域有序性较高;且样品的局域结构越有序,相应的配位峰幅度也越高。     

分子束外延生长ZnO薄膜及性能研究

用分子束外延（MBE）和氧气氛方法，并改变束源炉和衬底生长温度，在Si(100)衬底上，采用Zn作缓冲层以解决ZnO层与衬底间的晶格失配问题，生长得到ZnO薄膜。在ZnO/Zn/Si(100)薄膜样品的X射线衍射（XRD）谱中，观测到ZnO的（100）、（200）、（101）和（103）等衍射峰；用原子力显微镜（AFM）观测ZnO薄膜的表面形貌，为直径约80－90mm的量子点，表明已得到具有纳米结构的ZnO薄膜。用同步辐射EXAFS技术研究了ZnO薄膜的局域结构，得到有关的几个结构参数。     

GaN外延衬底材料LiGaO2晶体的生长缺陷

LiGaO2与GaN的晶格失配率只有0．2％，是一很有潜力的蓝光衬底材料。本利用化学侵蚀、光学显微镜、透射电子显微镜对晶体中的缺陷进行了分析，研究了生长参数、原料化学配比对晶体质量的影响及其和晶体中缺陷形成的关系。TEM分析表明，由于原料近非化学计量比挥发致使组份偏离，容易产生γ－Ga2O3包裹物。包裹物和位错形成具有一定的相互促进作用。X射线貌相分析发现提拉法生长LiGaO2晶体中易于形成平行于（001）面的亚晶界，这可能和其沿[001]方向的极性有关。     

Na_2O-CaO-Al_2O_3-SiO_2-H_2O系胶凝材料水化物对锶离子的吸附性研究

在35℃恒温水化反应90天条件下,制备了Na2O-CaO-Al2O3-SiO2-H2O系胶凝材料体系水化物,用X射线衍射法(XRD)对水化物进行了表征;用静态吸附法研究了该胶凝材料的化学组成,即(Ca+Na)-(Si+Al)摩尔比C(Ca+Na)/(Si+Al)、Al-Si摩尔比CAl/Si对Sr吸附性能的影响。结果表明,在实验条件下,制备的水化物主要是结晶程度差的C-S-H凝胶;当有Al存在时,生成少量的水化钙铝黄长石。当水化物中C(Ca+Na)/(Si+Al)=0.8时,吸附性能最佳;CAl/Si增大,吸附量增加。当C(Ca+Na)/(Si+Al)=0.8,CAl/Si=0.6时,水化物对Sr2+72h的吸附量可达0.0922mmol.g-1。     

同步辐射X射线驻波实验技术研究半导体超薄异质外延层

利用双晶单色器和精密二圆衍射仪,在北京同步辐射装置建立了同步辐射X射线驻波实验技术,并用这一实验技术结合X射线衍射方法,研究了Si晶体中外延生长的超薄Ge原子层的微结构。实验结果表明,由于Ge原子的偏析,在Si晶体样品中形成了共格生长的GexSi1-x合金层,浓度平均值为X=0．13;650℃退火会使Ge原子向表面扩散,Si晶体中的合金层消失,在晶体表面形成接近纯Ge的单原子层。     

Na_2O/Al_2O_3摩尔比对模拟高放废液硼硅酸盐玻璃固化体结构和性能的影响

研究了Na2O/Al2O3摩尔比(n)对模拟高放废液硼硅酸盐玻璃固化体结构和性能的影响。利用红外光谱分析了不同Na2O/Al2O3摩尔比时硼硅酸盐玻璃固化体的结构变化,并用溶解速率法(DR)和全谱直读等离子发射光谱(ICP-OES)表征了所制备出固化体的化学稳定性。结果表明:在研究组分范围内,当n1.0时,硼硅酸盐玻璃固化体结构中Al以[AlO4]四面体的形式存在,但[BO3]三角体的量较大;随着Na2O/Al2O3摩尔比的增加(n=1.0),固化体结构中[BO3]三角体向[BO4]四面体转变,Al仍以[AlO4]四面体的形式存在,固化体结构稳定性增加;Na2O/Al2O3摩尔比继续增加(n=1.5或2.0),固化体成分中由于Al含量已很少而使[AlO4]含量过少,对固化体结构网络致密性的影响起主要作用,且此时成分中存在过多的碱金属离子在结构中起断网作用,玻璃固化体网络结构变疏松。在Na2O/Al2O3摩尔比为1.0时,玻璃固化体有相对较佳的结构稳定性和化学稳定性,浸泡56d后的失重速率为10-9 g/(cm2·min)数量级,且浸出液中各浸出离子的平均浓度最低。     

NiW／γ—Al2O3催化剂加氢脱硫活性和EXAFS研究

评价了具有不同Ni/(Ni W）原子比的NiW/γ－Al2O3催化剂加氢脱硫活性，对硫化态催化剂进行了EXAFS表征。结果表明，Ni(Ni W)原子比为0．23的催化剂表面上WS2颗粒最小，有利于形成Ni-W-S加氢脱硫活性相，其反应活性最高。     

~(60)Coγ射线中Al_2O_3剂量计大小对吸收剂量的影响

用蒙特卡洛程序EGSnrc/DOSRZnrc模拟研究60Coγ射线中Al2O3剂量计的大小对吸收剂量的影响。结果表明,在准直60Coγ射线照射中,Al2O3剂量计的大小对剂量计的吸收剂量比率因子有明显的影响。Al2O3剂量计的半径或厚度不一样,吸收剂量比率因子也不一样,差异可达6%。而大小一定的Al2O3剂量计在水体模中不同深度(0.5~8.0 cm)处吸收剂量比率因子的值变化很小,与平均值的最大偏差不大于1%。     

模拟高放玻璃固化体在低氧地下水中的长期蚀变行为研究

高放废物玻璃固化体的长期蚀变行为对深地质处置场的安全评价非常重要。玻璃蚀变在正常条件下发展缓慢,为了能够预测玻璃的长期蚀变行为,本研究采用了150℃下,玻璃体表面积与浸泡溶液体积比(S/V)为6 000 m-1的粉末静态浸泡法(PCT法)来加快腐蚀进度,用扫描电子显微镜-X射线能谱仪(SEM-EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了固体样品表面形貌和二次矿物相,用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)分析了浸出液中的元素含量。结果表明,模拟高放废物玻璃体在遭受苦咸地下水长期浸泡的后果是表面生成蜂窝状富Mg和Fe的页硅酸盐和铝硅酸盐矿相,这些二次矿相主要是绿脱石[Na0.3Fe2Si4O1(0OH)2.4H2O]、蒙脱石[Ca0.(2Al,Mg)2Si4O1(0OH)2.4H2O]、发光沸石([Na2,K2,Ca)Al2Si10O24.7H2O]和斜发沸石([Na,K,Ca)5Al6Si30O7.218H2O]等矿物。玻璃的溶解进一步加深后,B和Na会以硼砂形式浸出。页硅酸盐矿物的形成会加快玻璃的溶解速度,重新恢复的最大速率要比之前稳定的速率高出约4倍。     

单能窄束γ射线法检测U_3Si_2-Al燃料元件U_3Si_2均匀性

为进一步提高U3Si2-Al燃料元件U3Si2均匀性检测结果的可靠性,文章建立了一种检测U3Si2-Al燃料元件U3Si2均匀性的"单能窄束γ射线法"。该方法利用γ谱仪测量241Am的59.5 ke Vγ射线穿透燃料元件前后的透射强度,再根据物质的γ射线吸收公式和单次测量区域内U3Si2、Al总体积恒定的特性建立方程组,求解方程组得出U3Si2、Al各自的体积百分数进而得出分布均匀性。文章利用MCNP法和实测法对该检测方法进行了验证,结果表明:该方法具有工程可行性且实验检测相对精度达到3.99%。该方法为燃料元件燃料均匀性检测提供了一种新思路。     

U-Mo合金γ相稳定性研究

研究了U-Mo、U-Mo-X（X＝Ti、V、Si）合金及U-Mo/Al、U-Mo-X/Al扩散偶界面层的γ相稳定性,探讨了合金元素和退火工艺对γ相稳定性的影响。结果表明：Mo含量越高,U-Mo合金的γ相稳定性就越高;U-6.5Mo-0.5Si合金的γ相稳定性较高,是因为U Si混合焓较低,但加入Si易导致形成USi_x脆性相;而U-6.5Mo-0.5Ti和U-6.5Mo-0.5V合金的γ相稳定性较差,是因为Mo在Ti、V体系内具有较低的混合焓,易形成固溶体或金属间化合物,导致γ相贫Mo;随着退火温度从500℃升高至600℃,γ相发生共析分解,扩散层的γ相数量减少,α相增多,α相成为Al的快速扩散通道,促使形成UAl₄、UMo₂Al₂₀和U₆Mo₄Al₄₃等富Al相。     

镍增进无定形硅低温固相外延生长

离子注入形成的无定形硅在可形成硅化物杂质镍作用下，促使无定形层硅在低温时发生了固相外延生长。注入杂质镍浓度为１×１０＾１２－２．５×１０＾１７Ｎｉ／ｃｍ＾２，卢瑟福背散射和沟道测量表明，６个量级剂量注入并经４３０℃退火后的样品都发生了不同程度的固相外延生长，且比通常固相外延生长约加快了二个数量级，其外延生长速度与镍浓度相关。     

Al2O3晶体的亚晶粒结构的同步辐射形貌分析

本通过比较两个不同晶体生长历史的温梯法Al2O3晶体，通过同步辐射衍射形貌相研究了晶体内部的完整性，在正常晶体生长条件下Al2O3晶体的FWHM仅为10弧秒，而在正常晶体生长受到间停电破坏时，Al2O3晶体内易出现亚晶粒等缺陷。其内在原因与温梯法晶体生长工艺有关系。     

强流脉冲电子束轰击对单晶Si表面形貌的影响

用强流脉冲电子束技术对两种取向的单晶Si片进行了表面轰击,对电子束诱发的表面形貌进行了分析.实验结果表明,当能量密度～3 J/cm2时,轰击表面开始形成大量的熔坑.能量密度～4 J/cm2时,表面开始出现微裂纹,微裂纹的形态与单晶Si的晶体取向密切相关;强流脉冲电子束轰击能够诱发表层强烈的塑性变形,[111]取向单晶Si表面出现剪切带结构,而[001]取向单晶Si表面变形结构则以微条带为主;此外,变形区域内还出现大量<100 nm的微孔洞形貌,这些微孔洞的形成为制备表面多孔材料提供了可能.     

低温条件下金属薄膜外延生长过程中瞬时扩散机制的研究

采用分子动力学方法和混合的紧束缚势模拟了Ｃｕ在Ｃｕ（１００）表面外延生长过程的初始阶段段。重点研究低温上外延表面原子的瞬时扩散机制，对瞬时扩散运动进行分类检验，并定量报道了各类瞬时扩散过程在低温条件下的相对发生比例，由此得知，轰击引起的级联扩散机制对外延表面原子的扩散活动起重要作用，同时在模拟在还观察到了温度低至１００Ｋ时的衍射强度振荡，显示了该成膜初始阶段是一个以原子层为尺度的准逐层生长过程。     

用共振核反应~(27)Al(p,γ)~(28)Si和SOS样品研究质子在固体Si中能损的同素异形效应

本文首次用具有衬底的薄膜Si样品SOS和共振核反应~(27)Al(p,γ)~(26)Si,于能量E_p=774keV和992keV,系统地研究了质子在固体中能损的结构效应问题。实验结果表明,对于MeV级的质子束,在Si元素固体的单晶、多晶、非晶中电子阻止本领有明显的差别,相对偏差至少大于5％,这个实验的测量误差小于3％。     

嫦娥一号和嫦娥二号月球γ能谱解析

为了从嫦娥系列绕月γ能谱测量实验获取月表γ能谱特征,应用CE1-GRS和CE2-GRSγ能谱2C级科学数据,首先从散射本底扣除后的谱线中提取出弱特征峰信息,然后对嫦娥系列仪器谱进行定性分析,推定月表存在的可能元素种类。结果表明:(1)从CE1-GRSγ能谱能识别U、Th、K、Fe、Mg、Si、Al和O等8种月表可能元素,从CE2-GRSγ能谱能识别U、Th、K、Fe、Mg、Si、Al、O、Ti和Ca等10种月表可能元素;(2)卫星绕行轨道距月表距离越近、探测器的能量分辨率越高,得到的月球轨道γ能谱将更精细,从而能获取更准确的月表元素种类及其分布特征。