相变区纳米硅氧薄膜的微观结构及光学特性

为了研究硅异质结太阳电池中纳米硅氧薄膜的光电特性,采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备了一系列不同晶态比例的nc-SiOx∶H薄膜,利用拉曼散射光谱(Raman)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外可见透射光谱以及稳/瞬态光致发光谱等检测手段分别对薄膜的微观结构、键合配置,能带特征以及发光特性进行了表征。薄膜结构特征分析显示,随着氧掺入量的增加,薄膜由微晶向非晶转化,光学带隙逐渐增加,而处在相变区(晶化度约为10%,nc-Si尺寸约为3nm)的薄膜具有较高的中程有序度、较小的结构因子和较为致密的微观结构。薄膜稳/瞬态光致发光结果显示,一定量的氧掺入可以钝化缺陷、增强发光,而相变区薄膜的发光强度最大,表明较小尺寸的nc-Si具有较强的量子限制效应,nc-Si的量子限制效应发光是主要的载流子复合机制。     

非晶SiO_xN_y薄膜的发光特性研究

采用双离子束溅射沉积法制备SiOxNy复合非晶薄膜,傅里叶变换红外光谱(FTIR)及X射线衍射谱(XPS)测试表明,薄膜成分由Si、O、N元素组成,在室温下可观察到样品有波长为400nm(紫光)、470nm(蓝光)的光致发光。根据测试结果分析研究SiOxNy薄膜的可能发光机理:波长为470nm处发光峰来自于硅基薄膜中中性氧空位缺陷(O2≡Si-Si≡O2),是由于氧原子配位的二价硅的单态-单态之间的跃迁所致,其发光强度随退火温度的升高而变化,800℃时最大,高于800℃时慢慢减弱;波长为400nm发光峰的发射与薄膜中的Si、O、N元素所形成的结构有关,它可能来自于Si、O、N元素结构所形成的发光中心,该峰位的强度随退火温度的升高而增强。     

纳米硅氧多层薄膜低温调控及其发光特性

为了研究硅量子点薄膜在太阳电池中的应用,本文采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术,低温制备了镶嵌有纳米晶硅(nc-Si)的纳米硅氧多层(nc-SiOx/a-SiOx)薄膜样品。TEM图显示,通过调整nc-SiOx层的厚度,实现了薄膜多层结构的低温调控。利用拉曼散射光谱(Raman)、紫外可见透射光谱以及稳/瞬态光致发光(PL)谱等检测手段对薄膜的微观结构、能带特征以及发光特性进行了分析。光吸收谱分析表明,nc-Si粒子尺寸及其a-SiOx边界层共同影响薄膜的光学带隙。稳/瞬态PL谱分析表明,多层结构发光表现为一个固定于1.19eV附近的发光峰和一个随nc-SiOx层厚度增加而发生红移的发光峰,其中固定发光峰归因于非晶SiOx网络中缺陷发光,发光衰减寿命约在4.6μs,峰位可调的发光峰为nc-Si量子限制效应-缺陷态复合发光,对应两个发光衰减过程,其中慢发光衰减寿命随nc-SiOx层厚度增加由9.9μs增加到16.5μs,快发光衰减过程基本保持不变。低温PL谱的温度依赖特性进一步表明,薄膜样品的发光主要表现为nc-Si的量子限制效应发光。     

半导体量子点材料在Nd:YAG激光辐照下的非线性光学效应

使用10 n,脉冲调Q Nd:YAG激光器Z-scan技术测量了化学合成的无掺杂硫化锌量子点(QDs)以及掺Mn2+硫化锌量子点(QDs)的非线性光学特性,并使用透射电镜技术(TEM)以及X射线衍射法(XRD)表征合成材料的纳米结构.在室温下,分别利用UV-VIS分光光度计和分光荧光计测量了人工合成QDs胶体溶液的线性光学吸收特性以及光致发光的发射特性.样品的吸收特性表明,由于量子限制效应的影响,样品的截止吸收低于硫化锌的截止吸收.样品的光致发光特性显示,掺Mn2+的硫化锌样品显示出明显的光致发光现象,发射峰大约在580 nm;而无掺杂的硫化锌样品在紫外区辐射,发射峰大约在365 nm.对样品的UV-VIS吸收特性分析和TEMXRD分析表明,硫化锌样品的平均粒度(半径)大约为1.2 nm.分析开放光圈(OA) Z-scan技术得到的实验数据,发现在1 064 nm处两种试验样品都会发生四光子吸收(FPA)现象.拟合实验数据得到了两种试验样品的FPA系数以及FPA横截面,结果表明,ZnS QD的FPA横截面的计算值是4.9×1-106cm8·s3·photon-3,比硫化锌的FPA横截面大了5个数量级,而且人工合成的ZnS QD也有光学限制的性质.掺Mn2+离子的样品具有大的FPA横截面和在可见光区有高的发光效率这两个特点,使得该材料适合用于多光子荧光成像.     

SiN_x和SiN_x/SiO_x薄膜的荧光和红外吸收光谱研究

采用射频磁控溅射法在Si(100)和含有SiOx缓冲层的Si(100)上制备SiNx薄膜。直接生长在Si(100)的SiNx薄膜几乎不发光;而SiNx/SiOx薄膜在650℃以上的高温热处理后有非常强的光致发光,当退火温度为800oC时发光强度达到最高。傅立叶红外吸收研究表明,直接生长在Si(100)的SiNx薄膜在退火后氧化程度略有增加;而SiNx/SiOx薄膜在高温热处理后氧化程度明显升高,但过高温度的退火会导致Si-N键显著减少。分析认为SiNx/SiOx薄膜的发光与Si-N键和Si-O键密切相关。     

表面纳米化预处理对1Cr18Ni9Ti不锈钢渗硫层摩擦学性能的影响

用超声速微粒轰击表面纳米化技术在1Cr18Ni9Ti不锈钢表面制备了晶粒尺寸约为30 nm的具有随机取向的等轴状纳米晶表层,后用低温离子渗硫技术在部分纳米化样品和原始样品表面分别制备了硫化物层.在YTи-1000型球盘式摩擦磨损试验机上对比研究了干摩擦条件下纳米化处理前后的1Cr18Ni9Ti不锈钢及两种渗硫试样的摩擦学性能.结果表明,纳米化处理明显提高了1Cr18Ni9Ti钢的摩擦学性能和低温离子渗硫的效果,纳米化表面的摩擦因数由0.65降低到0.45,而纳米化预处理后渗硫层厚度由1 μm增加到3.5μm.分析认为,这些性能的提升主要与纳米晶表面层具有较高的硬度、强度和化学活性有关.原始1Cr18Ni9Ti钢的主要磨损机制为磨料磨损和粘着磨损,而表面纳米化处理后转变为以疲劳磨损为主.     

金硅共晶键合在微机械Golay-cell红外探测器中的应用

利用硅微机械加工技术制备微机械Golay-cell红外探测器硅可动敏感薄膜,探测器气室由带薄膜结构硅片与带孔结构硅片键合密闭形成,气室中敏感气体吸收红外辐射而膨胀,使硅膜产生形变,借助硅膜电极板与金属电极板形成的平行板电容反映该形变变化量.运用Si/Ti/Au/Au/Ti/Si实现对探测器的金/硅共晶键合封装,形成气室,制备出探测器样品并初步得到响应.该键合方法能够进行选择区域键合,实验证明键合强度达到体硅强度.     

基于机械—化学方法硅表面芳香烃重氮盐单层膜的制备

基于金刚石刀具建立能在溶液中加工微小结构的微加工系统,在一端为硝基的四氟化硼芳烃重氮盐溶液(NO2 C6H4N2BF4)中用该系统切削硅片,利用机械与化学结合的方法使得芳香烃分子和切削过的硅片之间以共价键连接,实现硅表面的“成形并功能化”的一步完成,为纳米尺度功能化结构的构筑提供一定的试验基础。用扫描电子显微镜(Scanning electronic microscopy,SEM)表征不同切削力下的微结构表面形貌图,为下一步在溶液中“成形并功能化”硅表面提供好的基底。用X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS )和原子力显微镜(Atomic force microscopy,AFM)分别研究组装时间和切削速度对切削处生成自组装单层膜(Self-assembly monolayer,SAMs)质量的影响,总结出本试验条件下切削力为20 mN,组装时间为12 h左右,切削速度为500 nm/s的时候组装膜表面质量较好。并用AFM对自组装膜的纳米摩擦性能进行检测,证明组装前后硅基底表面的化学组成发生了变化,组装后SAMs表面的摩擦力较大。     

表面纳米化处理对Cr5Mo钢流动加速腐蚀性能的影响

采用超声喷丸(USSP)技术对Cr5Mo钢表面进行纳米化处理,研究了试验钢表面的组织及显微硬度,并对超声喷丸前后试样在含H2S流动去离子水溶液中的流动加速腐蚀性能进行了研究,并对腐蚀产物膜的微观形貌进行了观察。结果表明:经USSP处理后,试样表面形成了一定深度的纳米晶层,该晶层内的平均晶粒尺寸约为20nm;表面纳米化能够明显提高试样表层的显微硬度,并且处理时间越长,显微硬度越大,变形层厚度越大;与原始粗晶试样相比,表面纳米化试样的抗流动加速腐蚀性能增强,表面生成的腐蚀产物膜较致密;随着USSP处理时间的延长,腐蚀产物膜的致密度和完整性变差,耐蚀性能逐渐下降。     

聚酰亚胺自支撑膜的制备及其表面形貌

采用物理气相沉积法,在加热或不加热的抛光玻璃基片上蒸镀N aC l脱膜剂,再混合蒸镀均苯四甲酸二酐(PMDA)和二氨基二苯醚(ODA)两种单体,然后在空气环境中对样品进行热亚胺化。在去离子水中脱膜后获得厚度为100nm的聚酰亚胺自支撑膜。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT IR)对样品进行化学结构分析并且根据谱线计算了不同热处理下薄膜的亚胺化程度。采用原子力显微镜,对样品进行表面形貌分析,结果表明给基片加热能改善聚酰亚胺薄膜的表面形貌。     

SPR谱仪的研制及在磁光复合薄膜测试中的应用

针对SPR增强磁光效应研究中复合金属薄膜结构的SPR激发测试,研制了一套角度扫描型SPR谱仪。通过巧妙的结构设计和运动控制,使得角度扫描过程中样品测试点始终处于棱镜底面样品基片的中心,保证了测试过程的一致性。对50nm金膜的重复性测验表明SPR谱仪具有较高的重复性和稳定度。利用搭建的SPR谱仪对磁光复合薄膜的测试结果表明,在制备的样品中,Au(15nm)/Co(5/10nm)/Au(5nm)复合结构是磁光等离子体系研究的最佳平台。     

新显色剂NPNTT的合成及其与镉的显色反应

本文报道了1-(4-硝基苯基)-3-(4-硝基-噻唑)-三氮烯(NPNTT)的合成及其与镉的显色反应研究。在O(P聚乙二醇辛基苯基醚)的存在下,pH11.0的Na2B4O7-NaOH缓冲溶液中,该试剂能与镉发生显色反应,镉与NPNTT形成摩尔比为1:3型的配合物,在450nm处有一最大正吸收,在540nm处有一最大负吸收。以450nm为参比波长,540nm为测量波长进行双波长测定,表观摩尔吸光系数为5.23×105L/(mo·lcm),镉的浓度在0～400μg/L范围内符合比尔定律。用拟定方法测定废水中的微量镉,结果满意。     

火焰原子吸收光谱法研究海藻酸钙微球吸附去除水体铅离子的条件及效果

本实验用火焰原子吸收光谱法研究海藻酸钙微球吸附水体中铅离子的条件与效果.实验确定溶液共存物对Pb283.3nm的背景吸收应采用氘灯法扣除,弱酸介质下海藻酸钙微球对铅离子吸附率大于95％.火焰原子吸收光谱法操作简便、干扰少,灵敏度和准确度有效满足相应吸附过程中铅测定要求,对于发展功能环境材料吸附去除水体中铅等重金属,具有研究应用意义.     

高频加热线圈台阶对区熔炉磁场的影响

区熔法是生长单晶硅的重要方法之一,针对区熔法生长单晶硅过程因多晶硅熔化表面热量不均匀而出现“冷针”的问题,利用有限元法对生长区熔硅单晶进行了数值模拟。区熔法生长单晶硅采用高频感应加热,高频加热线圈是区熔炉最为关键的部件之一,线圈的结构、尺寸直接影响到磁场及焦耳热的分布及熔区形状。基于此,建立了有台阶线圈和无台阶线圈下的两种模型,对比了两种模型下熔区附近磁场分布和焦耳热分布,着重分析了高频加热线圈的台阶对磁场及焦耳热分布的影响。研究结果表明,高频加热线圈的结构会直接影响到熔区附近磁场的分布,进而影响熔区生成的焦耳热分布,线圈台阶可使磁场在熔区附近分布得更均匀,从而有效地解决了“冷针”问题。     

基于LMI的永磁直线电机H∞鲁棒控制器设计

针对永磁直线同步电机(PMLSM)伺服控制中存在的模型摄动和外部干扰问题,保证闭环控制系统的鲁棒稳定和鲁棒性能,将基于状态反馈的H∞鲁棒控制器应用到永磁直线同步电机的速度环和电流环设计中,通过建立伺服系统鲁棒控制的状态空间模型,将H∞标准设计问题转化为线性矩阵不等式(LMI)的最优解求解问题,利用Matlab LMI工...     

SPR生物传感技术的研究进展与应用

由于具有实时、免标记、高灵敏度等优点,表面等离体子共振(surface plasmon resonance,SPR)技术被广泛应用于生物分子相互作用的研究分析。在SPR能够检测的分子量范围内,基本所有的具有特异性反应的生物分子都可以被SPR生物传感器检测。因此,SPR技术越来越展示出其重要的应用价值,成为近几年来研究的热点。本文重点从原理、技术改进以及应用等三个角度对SPR技术进行阐述,并从技术改进方面重点介绍了SPR技术的两个发展:表面等离子体子共振成像(SPRi)技术与局域表面等离子体子技术(LSPR)。     

模拟焊后热处理对SA-738Gr．B钢板组织及韧性的影响

对比分析了调质处理（QT）及模拟焊后热处理（SPWHT）对SA-738Gr.B钢板力学性能及微观组织的影响。结果表明,SPWHT后钢板强度并未发生大的变化,但冲击韧性明显下降。主要原因在于,SPWHT后,钢中析出相由QT状态的小于20nm的第二相粒子长大为100～400nm的大尺寸含cr的合金碳化物,从而引起晶界弱化,形成准解理断口,提高了韧脆性转变温度。