不同横向尺寸单层Ti3C2Tx纳米片的制备及其电化学性能研究

近年来, 一种新型二维过渡金属碳化物及氮化物(MXene)凭借大的比表面积、良好的亲水性、金属导电性等物理化学性质而广受关注。通过LiF和HCl刻蚀Ti₃AlC₂的Al层, 改变机械剥离强度和方式, 以及离心速率和时间, 可控制备出平均横向尺寸为625 和2562 nm的单层Ti₃C₂T_x型MXene。借助扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对二维Ti₃C₂T_x进行形貌、结构和成分的表征。使用电化学工作站表征Ti₃C₂T_x的电化学性能。结果表明: 小片层Ti₃C₂T_x(625 nm)的质量比电容高达561.9 F/g, 远高于文献报道的石墨烯、碳纳米管和二氧化锰等电极材料; Ti₃C₂T_x电极在循环测试10 ⁴次后, 其比电容仍保持初始96%的容量。     

LiGaF2(IO3)2:同时展现出优异的双折射率和宽带隙的新型碘酸盐氟化物晶体

本文中,我们通过水热合成得到了首例混合碱金属镓碘酸盐氟化物,即LiGaF2(IO3)2,其晶体结构中包含了一种新型的二维阴离子层,即[GaF2(IO3)2]^-层.该二维层是由[Ga2F4(IO3)6]^4-二聚体通过碘酸根基团进一步桥连而得的.LiGaF2(IO3)2具有4.33 eV的宽带隙和230 nm的紫外截止...     

稀土元素(La、Eu、Ho)掺杂单层WSe2的第一性原理研究

单层二硒化钨(WSe₂)是一种具有良好的热稳定性、电子运输和大面积可扩展性的优秀特性。基于密度泛函理论,利用第一性原理计算研究了稀土元素(La、Eu、Ho)掺杂单层WSe₂的结构、电学性质和光学性质。采用稀土元素(La、Eu、Ho)掺杂使单层WSe₂呈现P型导电传输特性,增强了导电性能,展现半金属特性。此外,La、Eu、Ho掺杂后,提高了单层WSe₂在红外光区的光探测能力和对可见光的利用率,在深紫外区域也具有应用潜力。研究结果证明了La、Eu、Ho掺杂单层WSe₂的电学性质、光学性质和扩大其应用方面的重要性。     

石墨烯葡萄糖传感器研究进展

正一、石墨烯在生物医药领域的应用石墨烯,一种以碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的炭质新材料,作为新型的二维原子晶体,以其超高的比表面积(单层石墨烯比表面积理论计算为2 630m2/g)、优异的电子迁移率〔(20 000cm2/(V·s)〕、高的热导率〔导热系数高达5 300W/(m·K)〕、超强的力学性能和良好的生物相容性,成为了科学界以及产业界研究和     

MRI断层层厚测量方法研究

探讨客观、快速、准确测量二维磁共振图像断层层厚的方法。扫描有层厚测试功能的体模获得相应图像,利用传统测试方法(方法 1:调节窗宽、窗位测量目标物的方法;方法 2:单条层面灵敏度剖面线的方法)与改进的多条灵敏度剖面线平均(方法 3A)及一阶导处理自动搜寻目标物边缘的方法(方法 3B)测量层厚。标称层厚为5 mm,当图像均匀性较好时(98.97%),得到各个方法的层厚均值和标准偏差,方法1、2、3A、3B结果分别为4.96 mm/0.03 mm,4.97 mm/0.06 mm,4.98 mm/0.02 mm,4.97 mm/0.01 mm,单因素方差分析F值为0.48;当图像均匀性较差时(95.35%),方法1、2、3A、3B结果分别为4.82 mm/0.41 mm,4.80 mm/0.46 mm,4.84 mm/0.15 mm,4.85 mm/0.11 mm,F值为0.46。F值结果显示4种层厚测试方法有效,但是标准偏差的差异意味着测试结果的不确定度变化较大。方法 1标准偏差最大,方法3B的标准偏差最小。4种测试方法的结果表明:传统测试方法主观性强,误差大,不确定度大,稳定性欠佳;改进后的方法客观、快速,准确度高。特别是当图像均匀性欠佳时,改进的层厚测试方法抗干扰性强。     

不同氧化物对C／C复合材料SiC涂层性能的影响

分别以MgO、Al2>O3和B2O3为添加剂,利用包埋法在炭/炭(C/C)复合材料表面制取了单层SiC涂层,并在这三种SiC涂层表而采用相同包埋工艺得到SiC外涂层.研究了这三种氧化物对SiC涂层组织结构及抗氧化性能的影响.通过SEM、EDS和XRD分析表明,以MgO为添加剂得到的单层SiC涂层疏松且含有大量孔洞;以Al2O3为添加剂得到的涂层较为致密,但存在部分孔洞;以B2O3为添加剂时涂层均匀、致密.在1500℃空气介质中的氧化实验表明,以B2O3为添加剂的双层SiC涂层(～200μm)可有效保护C/C复合材料200h不被氧化.     

CMOS/SOI4kb静态随机存储器

对一种CMOS/SOI4kb静态随机存储器进行了研究,其电路采用1k×4的并行结构体系.为了提高电路的速度和降低功耗,采用地址转换监控Address-Translate-Detector(ATD)、两级字线Double-Word-Line(DWL)和新型的两级灵敏放大等技术,其地址取数时间为30ns,最小动态工作电流为30mA(工作电压5V,工作频率2MHz),静态维持电流为1mA.CMOS/SOI4kb静态随机存储器采用1.2μm单层多晶、双层金属的SOICMOS抗辐照工艺技术,其六管存储单元尺寸较小12.8μm×8.4μm,芯片尺寸为3.6mm×3.84mm.     

不同比例MoS_2、MoSe_2合金的泵浦探测信号对比

近年来,单层Ⅵ族过渡金属氧族化合物成为探索半导体中新奇物理性质的理想研究平台.这些单层直接带隙半导体材料因为多方面独特的性质,引起了人们的广泛关注.本文利用泵浦探测(pump-probe)技术对二硒化钼(MoSe_2)和二硫化钼(MoS_2)的二维合金材料的载流子动力学特性进行了研究.实验结果表明,载流子的弛豫过程会随着混合物MoS_xSe_(2-x)的配置比例发生显著变化.文中对这一结果进行了初步分析,讨论了掺杂对材料载流子散射的影响.因此,可以通过调节MoSe_2和MoS_2混合比例来调控载流子的弛豫时间.     

石墨烯及其相关材料的技术发展全景分析

正石墨烯,一种碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的炭质二维材料,以其超高的比较面积[单层石墨烯比表面积理论计算为2 630m~2/g)、优异的电子迁移率(20 000cm~2/(V·s)]、高的热导率(导热系数高达5 300W/m·K)、超强的力学性能和良好的生物相容性,成为了学术界以及产业界研究和开发的热点,它可以应用于理论物理实验平台、纳米电子器件、超导材料、储能和产能器件、显微滤网、传感器和生物医药等领域。     

基于第四主族的类石墨烯二维材料最新进展:制备,性能和相关应用

在类石墨烯时代,蜂窝状晶格排列的第四主族单层原子晶体(包括硅烯,锗烯,锡烯和铅烯)引起了广泛的关注.它们具有各种优异的特性,包括高载流子迁移率,线性色散能带和量子自旋霍尔效应,从而使其易于实现在许多前沿领域的应用.在本文中,作者回顾了基于第四主族二维材料的最新进展,重点研究了在不同基底上的制备,几何和电子特性及其在晶体...     

SiO2-CaO-B2O3-Al2O3微晶玻璃在平板式ITSOFC中密封性能的研究

平板式中温固体氧化物燃料电池(ITSOFC)的密封材料在工作温度下,与其接触的电池材料应具备以下特性:(1)气密性;(2)尺寸稳定性;(3)热匹配性;(4)化学稳定性;(5)绝缘性.采用SiO₂-CaO-B₂O₃-Al₂O₃系统微晶玻璃制备出一种适用于850℃的密封材料.该材料在850℃保证一定尺寸的前提下,能够与8YSZ电解质和Ni-Cr双极板紧密黏附,热膨胀系数8.9×10^-6)/℃和8YSZ接近,电导率约为10^-8S/cm有良好的电绝缘性能,在O₂和H₂气氛下保温100h没有气体泄漏,且密封后的黏附界面边界分明,元素扩散层厚度<10μm.实验证明该材料适用于ITSOFC 850℃密封.     

衬底位置对制备二维的MoS_2的影响

新型的二维层状材料凭借着其优异的机械、光学、电学等独特性能受到研究者广泛关注,二维层状材料如石墨烯、过渡金属硫族化合物等在柔性器件等领域具有潜在的应用前景,成为了现阶段研究热点之一;然而,应用的前提是高质量的二维材料大面积可控制备。利用化学气相沉积方法制备了二维的MoS_2,探讨了放置衬底的差异对合成二维的MoS_2的影响。结果表明,在其它相同的实验条件下,face-up和face-down的放置位置制备的MoS_2具有不同的形状、在衬底上的覆盖率不同;尽管如此,两种放置情况下,获得的单层的MoS_2具有类似的结构和荧光特性。研究结果对可控合成二维的MoS_2以及其它的TMDs均具有指导意义和参考价值。     

带中心孔的钛合金扩散连接层合板裂纹扩展特性

为了研究含孔TC4钛合金扩散连接层合板的裂纹扩展行为,进行了含ϕ6中心孔的8mm厚单层板材、三层(3+2+3)扩散连接层合板和三层(3+2+3)含ϕ12止焊区扩散连接层合板的疲劳对比试验,试验中施加标识载荷,通过断口判读裂纹形态和尺寸,得到裂纹扩展(a,N)数据,建立了裂纹扩展da/dN-a曲线,对单层板、层合板和止焊层合板的裂纹扩展行为和规律进行了对比。结果表明:单层板出现规则的半椭圆形孔壁裂纹;层合板由于存在层合界面的影响,出现不规则的半椭圆孔壁裂纹;而止焊层合板以角裂纹为主,裂纹扩展过程分为三阶段;三类试件的da/dN-a曲线可用双对数线性关系描述;三层板的裂纹扩展特性不弱于单层板;止焊层合板的裂纹扩展性能有明显改善,提高了含孔层板的损伤容限特性。     

基于硅烯和磷烯的新型纳米电子器件

二维层片状材料兼具高机械韧性、可调控带隙与光学透明度,以及高的表面体积比等优越性能,为新型柔性纳米电子器件和传感器的研究提供了广阔的平台。介绍了两种新兴的单质二维材料,硅烯和磷烯及其器件的电学性能和稳定性。硅烯的器件实验研究因空气敏感性问题一直停滞不前,而最近的三明治夹层转移与移植法实现了硅烯晶体管的首次亮相。相关实验观测证实了理论预测的狄拉克能带结构,即双极电输运机制。室温静电学表征观测到约100 cm~~2/(V·s)的载流子迁移率以及10倍的栅极调制,揭示出单原子层硅通道比石墨烯具有更高的栅极调控能力。VA族的磷烯结合石墨烯和过渡金属硫化物两者优点于一身,拥有较高的载流子迁移率和可调控的适中直接带隙,是目前较理想的二维半导体材料,即使在塑料基底上仍可达到310~1500 cm2/(V·s)的高载流子迁移率以及10~3~10~5的栅极调制。这些研究进展为新型纳米器件的发展提供了广阔前景。     

回流冷却与等温时效过程中Sn-35Bi-1Ag/Ni-P/Cu焊点组织演变

通过回流焊接方法,采用水、炉两种冷却方式分别制备了Sn-35Bi-1Ag/Ni-P/Cu快、慢冷钎焊接头。利用等温时效法对两种焊点界面IMCs层的生长动力学进行研究。采用SEM和EDS对界面层的微观结构和物相组成进行表征。结果表明:快冷条件的钎焊界面为(Ni,Cu)3Sn4+Ni3P的复合结构;慢冷条件下界面结构为(Ni,Cu)3Sn4+Ni3P+(Cu,Ni)6Sn5。等温时效过程中Ni-P层逐渐消耗,(Ni,Cu)3Sn4生长变慢,(Cu,Ni)6Sn5生长遵循时间的平方根动力学,界面IMCs的生长表现为扩散机制控制。两种焊点界面层最终均演化为(Cu,Ni)6Sn5+(Ni,Cu)3Sn4+(Cu,Ni)6Sn5的复合结构。钎焊时效中慢冷焊点IMCs层厚度均大于同等条件的快冷IMCs层,慢冷时界面层IMCs生长速率为4.670×10-18 m2/s,快冷时为3.816×10-18 m2/s,表明钎焊冷却速率影响钎焊及服役过程中焊点的老化行为。     

氧化物La2-yBayCuO4中Ba对氧原子态密度和氧化物性质的影响

用xa方法计算了氧化物La2-yBayCuO4中O原子的电子态密度及电荷转移。计算结果表明，Ba进入晶格，不仅导致同一原子层内的原子间轨道杂化增强，而且产生了较强的层间轨道杂化效应。这种层间互作用对于氧化物出现绝缘体-金属相变并进而产生超导电性有重要影响。因此尽管氧化物La2-yBayCuO4 4准二维特性，但在研究此类氧化物的微观性质时，不应该简单地将其作为二维系统处理，还必须考虑氧化物中的层间耦合效应。因为强烈的轨道杂化效应，使得Fermi面附近的d电子态密度显著增大，价电子的局城性减弱，而扩展性明显增强。由于Ba掺杂所产生的空穴主要进入O格点，并有少量d空穴进入Cu格点周围。本文认为，d空穴进入Cu格点等效于用三联族元素(Fe、Co、Ni)替代Cu原子，在格点上产生(或诱发)空间净磁矩。因此，空穴进入O格点导致超导电性和d空穴进入Cu格点诱发磁致“对”破坏机制，成为系统中的两个彼此消长、互相竞争的因素。由此可以较好地解释高温超导氧化物材料的超导转变温度随空穴浓度的变化行为。     

平面应变对二维单层MoSi2N4能带结构和光电性质的影响

二维单层MoSi₂N₄具有优异的载流子输运能力与出色的化学稳定性, 受到了广泛关注, 但其光电性质与外加平面应变间的内在关系尚未展开深入探讨。本研究采用平面波超软赝势方法探索了平面应变对二维单层MoSi₂N₄能带结构和光电性质的影响, 发现单层MoSi₂N₄为间接带隙半导体, 其价带顶由Mo4d轨道和部分N2p轨道杂化而成, 导带底则均由Mo4d轨道组成。在拉应变作用下, 单层MoSi₂N₄的带隙逐渐变窄且光生载流子的有效质量不断减小; 在压应变作用下, 其带隙逐渐变宽, 光生载流子的有效质量缓慢增大。值得注意的是, 当压应变ε=-2.8%时, 体系由间接带隙转变为直接带隙。单层MoSi₂N₄的光学吸收表现出明显的各向异性, 且在平面应变作用下光吸收带边发生了不同程度的移动, 有效地拓展了体系的光谱响应范围, 有利于提升光电特性。这可为进一步研究二维单层MoSi₂N₄在新型可调谐纳米光电器件领域的应用提供理论指导。     

带有微孔黏弹性芯层的纤维金属混杂层合板振动分析模型EI北大核心CSCD

建立了带有微孔黏弹性芯层的纤维金属混杂层合板(FMLP)振动分析模型。基于多孔材料弹性模量与密度的关系,导出了二维规则微孔分布形式下黏弹层的弹性模量表达式。采用经典层合板理论表示金属层与纤维层的位移场,同时为了考虑微孔黏弹性层的剪切变形影响,使用Reddy高阶剪切变形理论描述其位移场。进一步,基于Rayleigh-Ritz法、复模量法、应变能法和振型叠加法,求解获得了结构系统的固有频率、阻尼特性和脉冲激励下的时、频域振动响应。最后,以自行制备的带有单层微孔(直径0.5 mm,孔间距2 mm)的黏弹性芯层的纤维金属混杂层合板试件为研究对象,开展了试验验证研究。理论与测试结果对比发现,前3阶固有频率、阻尼比以及响应峰值的最大计算误差分别不超过4.5%、9.7%和7.5%,进而验证了所提出的理论模型的正确性。另外,依托所建立的模型,还讨论了微孔几何参数的变化对结构系统振动特性的影响。     

磁有序CoH2SeO4薄片中的室温铁电性(英文)

本文通过第一性原理计算和实验表征证明了二维CoH₂SeO₄薄膜的磁有序和滑移铁电性.首先,实验结果证实了粉末CoH₂SeO₄样品的反铁磁序.同时,第一性原理计算表明单层CoH₂SeO₄具有反铁磁(AFM-I)基态(T_N≈75 K),且预测了二维CoH₂SeO₄薄膜具有以不对称的三重势阱态为特征的滑移铁电性,并在实验中测得了180°压电滞回线、可反转铁电畴和二次谐波信号.此外,在基于二维CoH₂SeO₄薄膜的电容器中获得铁电材料所特有的电滞回线和蝴蝶状的电容曲线.介电温谱测试表明二维CoH₂SeO₄薄膜的铁电转变温度约为370 K.CoH₂SeO₄中滑移铁电性和反铁磁性的出现为获得低维多铁材料指出了一条新的途径.     

超薄金属性MoO2纳米片可控合成及其范德华接触应用研究(英文)

在二维半导体与金属材料间引入范德华接触构建器件被认为是解决二维材料电接触问题的有效途径之一.然而,迄今为止,研究主要集中在半导体材料合成与改性上,而对金属材料的制备和性能的研究较少.在这项工作中,我们报道了利用化学气相沉积法可控合成厚度从3.5到106 nm的层状MoO₂金属二维纳米片.利用X射线衍射、扫描隧道显微镜和透射电子显微镜对制备的MoO₂纳米片进行了系统表征,结果表明,制备的MoO₂为单斜晶型、晶质质量高、稳定性好.电学表征表明, MoO₂具有优良的导电性能,其导电率超过10⁶S m^-1,可与石墨烯和某些金属相媲美.此外,我们还通过引入MoO₂薄片作为范德华接触材料,探索了其在MoS₂场效应晶体管中的接触应用.所获得的MoS₂场效应晶体管表现出低肖特基势垒(3 6 m e V)和高载流子迁移率(210 cm²V^-1s^-1