Si纳米线表面Ni薄膜生长工艺

研究了Si纳米线表面Ni薄膜生长工艺。采用热蒸发法以SiO为起始原料制备自组生长的Si纳米线,再以5%(体积分数)HF剔除Si纳米线表面硅氧化合物,采用氩离子磁控溅射的方法在Si纳米线表面溅射一定厚度的无定形Ni颗粒,此后对镀Ni的Si纳米线进行完整晶体结构的退火处理。应用高分辨透射电镜(HRTEM)等结构表征工具分析了Si纳米线表面Ni薄膜的形成过程,HRTEM结果表明,在350℃左右退火得到的Si纳米线表面能形成连续的、结构完整的Ni薄膜;退火温度低于300℃时,表面溅射的Ni结晶效果较差;退火温度在800℃时,表面Ni薄膜发生团聚,形成了分立的纳米颗粒。     

Fe纳米线的制备及其磁性能研究

采用电化学沉积法封装阳极氧化铝(AAO)模板,制备出不同直径的Fe纳米线阵列。Fe纳米线阵列的形貌、组成、晶型、磁学性能分别通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能谱仪(EDS)、X-射线衍射仪(XRD)、震动样品磁强计(VSM)进行表征。结果表明:电化学沉积法可以制备出直径为33~95 nm的Fe纳米线;纳米线排列有序,粗细均匀,具有明显的[110]择优取向。VSM测试结果表明纳米线的直径对其磁性能影响很大。当纳米线直径为33~40 nm时,纳米线具有明显的磁各向异性,垂直模板表面的方向为易磁化方向,该方向上矫顽力达112 745.4 A/m以上,矩形比达0.43以上;当纳米纤维直径为75~95 nm时,纳米线的磁各向异性较弱,轴向上矫顽力和矩形比也较小。     

用AAO为模板组装磁性金属Ni纳米线阵列

以多孔阳极氧化铝(AAO)为模板,采用直流电沉积的方法,制备了磁性金属Ni纳米线阵列。选用SEM、TEM、XRD等测试手段,对其微观形貌和结构进行了表征。结果表明:制得的Ni纳米线阵列排列规整、长度一致、直径与模板孔径基本一致,约为250nm,而且是结构紧密的多晶体。研究了电沉积时间对Ni纳米线长度的影响,发现电沉积时间应不超过15h。     

Ni纳米线的化学还原法可控制备北大核心

利用化学还原法制备了Ni纳米线,通过扫描电子显微镜（SEM）研究了制备参数（磁场强度、Ni 2＋离子浓度和反应温度）对Ni纳米线合成以及结构的影响。实验结果表明：磁场强度是影响Ni纳米线直径均匀性的关键因素。无外加磁场时所制得的产物为Ni纳米颗粒;当磁场强度达到0.25 T时,纳米线的长度较长,直径较均匀。Ni 2＋离子浓度决定着纳米线直径的大小。Ni 2＋浓度越低,直径越小。反应温度影响成核以及纳米线的表面形貌。当温度低于50℃时,溶液中没有纳米线生成,说明溶液没有反应;当反应温度在60~80℃范围内时,纳米线的表面均有明显的刺状结构;当温度高于85℃时,纳米线表面的刺状结构数目明显减少,形成了光滑的表面。     

阳极氧化铝膜的偏振光谱特性研究

为了测试阳极氧化铝膜的偏振光谱特性,在硫酸溶液中,采用二次阳极氧化的方法获得了孔洞分布均匀、有序的纳米多孔阳极氧化铝膜,对其形貌和结构、透射和偏振光谱特性进行了理论分析和实验验证。研究结果表明,在温度较低和阳极氧化电流密度比较大的条件下制备阳极氧化铝,铝未被完全氧化,孔与孔之间含有剩余的铝柱,这些铝柱构成各向异性纳米金属列阵。X射线衍射图谱显示,多孔阳极氧化铝膜具有氧化铝的非晶态结构;透射光谱和偏振光谱显示,在可见光及近红外光区多孔阳极氧化铝具有很好的透射比和一定的偏光特性。研究结果对含金属纳米线的多孔铝复合结构的偏振器件的制作具有参考价值。     

温度和压强变化对二次谐波反演结果的影响

在气体质量流量测量系统中,波长调制光谱信号的谐波分量,特别是其二次谐波分量常被用作为检测对象,用于气体浓度、速度等信息的反演。基于波长调制原理,利用氧气(O2)分子在764.28nm附近的吸收谱线,分析了常见线型的半峰全宽,得出了不同温度、压强下洛伦兹线型的适用范围;研究了O2分子吸收谱线在不同温度、压强条件下的二次谐波峰值;对不同温度、压强下,采用二次谐波峰值反演气体浓度产生的误差进行了分析,并提出了误差修正方法;分析了实验过程中当最佳调制深度不能够随着温度、压强即时调整的情况下,最优调制系数在不同温度、压强变化下的适用范围,并给出了误差修正公式。     

Ag纳米线掺杂的液晶显示器件的电-光特性

为了降低液晶显示器(LCD)的能耗,制备了Ag纳米线-液晶复合材料。用不同浓度的直径约为50nm的Ag纳米线掺杂在液晶中,制备了扭曲向列相液晶显示(TN)模式液晶盒,研究了Ag纳米线对TN显示模式液晶盒的驱动电压、开态响应时间以及频率调制特性的影响。液晶电-光性能的研究结果表明,Ag纳米线的加入能显著降低TN显示模式液晶盒的驱动电压,最大降幅可达14%;但液晶盒的响应时间在掺杂Ag纳米线掺杂后有一定程度的增加。此外,Ag纳米线掺杂的液晶显示出很强的频率调制特性。Ag纳米线的掺杂可以有效改善TN显示模式液晶的电-光性能。     

NiCu/Cu多层纳米线微、纳结构及成份研究

采用双脉冲电化学沉积法,以多孔阳极氧化铝(AAO)为模板制备了NiCu/Cu多层纳米线。利用透射电子显微术研究其微/纳结构和成分。研究结果表明,单根NiCu/Cu纳米线尺寸均匀,平均直径为53 nm,系多晶面心立方(fcc)结构。STEM模式下EDS线扫描和EDS面分布显示多层纳米线呈现NiCu和Cu交替排列组成的多层结构,其NiCu层和Cu层的平均沉积速率分别为5 nm/s和2 nm/s。化学组分测量测定NiCu层原子比为Ni∶Cu=51∶49,Cu层为纯铜。并通过NiCu合金和Cu纳米线元素测定分析、验证了Ni和Cu的含量比例关系。利用HRTEM和CBED深入表征分析了非磁性层尺度小于10 nm的NiCu/Cu纳米线的磁性层、非磁性层和过渡层结构。     

TiO_2纳米管阳极氧化法制备技术研究

采用阳极氧化法制备了不同形貌的TiO_2纳米管阵列,研究了电解液浓度、阳极氧化时间和阳极氧化电压对TiO_2纳米管形貌和尺寸的影响,并分析了TiO_2纳米管的生长机理以及退火温度对TiO_2纳米管晶型转变的影响。结果表明,阳极氧化电压主要影响TiO_2纳米管的尺寸和形貌,电解液浓度和阳极氧化时间影响TiO_2纳米管的长度;随退火温度升高,TiO_2纳米管从非晶态向晶态转变,晶型由锐钛矿向金红石转变。     

正弦相位调制位移干涉测量技术中调制频率的优化选择

针对正弦相位调制(SPM)干涉测量技术用于位移测量时,调制频率对干涉信号相位解调的影响,提出一种调制频率的优化选择依据.通过对干涉信号的频谱进行分析,发现当被测位移幅度较小时,较小的调制频率即可满足相位解调的要求;而当被测位移较大时,必须相应地增大调制频率,才能获得比较准确的测量结果.模拟计算以及实验结果表明,被测位移信号的幅度每增大四分之一测量光源波长,调制频率需要相应增大4倍于被测信号频率的大小,才能满足正弦相位调制位移干涉测量技术信号处理的需要.     

闭环光纤陀螺方波调制失真的影响与消除

数字闭环光纤陀螺仪测量角速度时,采用方波调制引起的各种失真会对输出结果产生影响。基于傅里叶级数建立包含失真噪声的闭环光纤陀螺方波调制、解调信号模型,对各种调制失真引起的输出误差进行了仿真分析,并提出一种双极型归零脉冲方波解调方法,用于消除方波调制闭环光纤陀螺仪的输出信号误差。仿真结果表明:采用常规方波解调时,调制信号的相位失真、方波脉宽失真、谐波失真以及梳状噪声脉冲对光纤陀螺仪输出有很大影响,测量角速度相对误差可达1%量级。采用双极型归零脉冲方波解调时,上述调制失真的影响都得到有效的减小,陀螺仪测量角速度相对误差只有0.1%量级,降低了一个数量级,说明文中提出的双极型归零脉冲方波解调方法对提高闭环陀螺的测量精度和稳定性有重要意义。     

共路外差干涉测量液晶空间光调制器相位特性

为了对液晶空间光调制器进行高精度的校准, 使其满足线性相位调制的应用需求, 采用共路外差干涉法测量了液晶空间光调制器的相位调制特性, 分析了实验系统的测量原理, 取得了液晶空间光调制器相位调制量随输入灰度值变化的实验数据, 并进行了线性校准。结果表明, 实验中所用的液晶空间光调制器的最大相位调制量为2.55π, 利用反插值法对20~240灰度范围内的相位调制曲线进行线性校正后的理论相位调制曲线非常接近理想线性曲线, 相位调制曲线与理想线性调制曲线的相关系数可达0.9996;该测量方法可克服传统测量方法对图像处理的依赖性, 具有较高的测量精度, 相位调制量直接通过锁相放大器就可获得。该研究为基于液晶空间光调制器的高精度波前校正和精密测量提供了参考。     

压电超声共振式风传感器风场闭环解算策略研究

为了能够在复杂环境下实现风速风向的高精度和高稳定性测量,在基于声学共振原理的风传感器系统的基础上,采用闭环控制扫描技术改进了系统的性能指标。采用声学共振的方式,同时对换能器产生的信号进行频率调制和强度调制,实现对超声换能器的线型扫描。频率调制解决了在不同压力、温度等环境因素影响下导致的共振频移的问题,强度调制解决了换能器性能随时间衰减问题,极大地提高了信噪比。实验结果表明,采用闭环控制的方法可以准确测量风速风向。风速测量范围0～50 m/s,风速测量精度为±0.5 m/s(≤15m/s)/±5%(>15 m/s且<35 m/s)/±9%(>35 m/s)。改进后的系统在复杂环境下受环境变化影响小、精度高、稳定性好、抗干扰能力强。     

布里渊频移响应特性及其灵敏度调制方法研究

为研究基于布里渊光时域反射测量原理的分布式传感光纤在工程应用中的温度和应变交叉敏感问题,首先采用介质中声学声子非弹性光散射理论,建立了布里渊频移与光纤所受应变和温度的理论关系模型,并数值模拟了纤芯材料属性与内置调制膜层参数对光纤布里渊频移应变、温度灵敏度的影响,得到当纤芯折射率增大、纤芯泊松比减小或内置调制膜层与裸纤间隙增大时,布里渊频移应变和温度灵敏度均减小;而当纤芯折射率、纤芯弹性模量减小或内置调制膜层热膨胀系数增大时,布里渊频移应变和温度灵敏度均增大。在此基础上搭建了布里渊散射测量系统,并选择了同时具备温度增敏与应变减敏特性的内置调制膜层型分布式光纤进行验证试验,试验结果与仿真分析一致。     

大气边界层温度无线检测仪的研究与设计

针对目前我国大气边界层温度无线探测系统存在的数据可靠性差、信号频率漂移大、灵敏度低等缺点,采用了在发射端基于声表面波谐振器ASK调制,在接收端使用能自动调谐接收频率的高灵敏度接收芯片进行ASK解调的设计方案。设计有效地改进了检测系统的性能,系统的抗干扰措施也作了研究。实验结果表明,测量-20℃～+40℃之间的温度,误差仅为0.03℃～1.56℃,测量精度得到了提高;系统性能大有改善。     

硫化物钝化对InAs纳米线光学特性的影响

针对InAs纳米线表面氧化造成的发光效率低的问题,采用十八硫醇和硫化铵钝化了由化学气相沉积设备生长的闪锌矿结构的InAs纳米线。对硫化物钝化前后的InAs纳米线进行温度依赖的光致发光光谱测试。实验结果表明,十八硫醇和硫化铵钝化的InAs纳米线在25 K温度下的发光效率与未钝化的InAs纳米线相比分别提高了～6倍和～7倍,此外,可以在室温下探测到硫化铵钝化的InAs纳米线的光致发光,这为未来基于InAs纳米线的中红外纳米光子器件提供了可能性。     

电化学模板法制备多晶Ni纳米线有序阵列

采用两种简化的电化学模板(自制的多孔阳极氧化铝膜直接作为模板和铜箔复合的商品AAO模板)法制备了长度在微米级,直径为50和200 nm的Ni纳米线阵列.XRD及扫描电子显微镜(SEM)分析表明制备出的Ni纳米线具有面心立方结构且排列规则.上述两种简化的模板法工艺也可用于制备其他金属、合金等的有序纳米线阵列.     

光纤陀螺方波调制误差的分析与抑制

基于光纤陀螺的调制-解调原理,讨论了调制方波的频率、相位、占空比和光纤环特征频率对方波调制误差的影响,推导出方波调制误差的数学模型.测量光纤环特征频率、调制方波频率、相位及其温度系数,分析了温度变化对方波调制误差的影响.提出了数字时域梳状滤波的解调方法,推导出消除方波调制误差的条件表达式.实验结果显示,数字时域梳状滤波可以使方波调制误差引起的偏置漂移减小到0.3°/h以下.     

前栅极冷阴极器件中单根纳米线表面电场分布研究

利用静电场理论,对带栅极纳米线场发射冷阴极器件模型进行电场计算,在此基础上,进一步对器件几何参数以及电压对纳米线顶端表面电场的影响做了理论分析。结果表明,在纳米线低于栅极的情况下,纳米线顶端表面电场强度比其他点更强,随着离纳米线顶端距离的增加,电场急剧下降;栅孔半径、阴极与栅极距离的减小以及纳米线长度的增加,均使纳米线顶端表面电场大大增强,而栅极与阳极间距变化对顶端表面电场的作用很微弱;另外,纳米线顶端表面电场随栅极和阳极电压的增加而大幅度增强,尤其栅极电压的变化对纳米线顶端表面电场的影响更大。     

非分光多波长调制吸收光谱测量方法

针对激光吸收光谱技术波长调制方法测量技术，提出了一种非分光多谱线二次谐波测量方法。通过调整谱线间相对位置，在无需光栅等分光装置条件下可实现对多谱线调制信号的解调制，进而在线测量气体温度。基于7185.60 cm^-1/7444.35 cm^-1 H₂O吸收谱线讨论了调制系数和谱线间相对位置对于测量的影响，结合调制信号频谱图分析了不同调制频率工况下的二次谐波提取方法。利用数值仿真方法建立了脉冲爆轰过程复杂流场变化模型，采用提出方法对脉冲爆轰过程燃气温度进行了测量，验证了该方法的正确性。研究结果对复杂环境条件下波长调制测量方法的应用具有重要意义。