水热反应条件对BaTiO3纳米晶形成的影响及其原子尺度表面结构

本文报道了水热反应条件对BaTiO3纳米晶形成的影响,尤其是其原子尺度的表面结构。研究结果表明,Ba/Ti摩尔比较大的前驱体溶液中,易获得立方状大尺寸（～260nm）的BaTiO3纳米晶体;而采用乙二醇作为水热反应介质,可获得小尺寸弱圉聚的BaTiO3纳米晶（与纯水溶液或水-乙二醇的混合液相比较）。立方状或长方体状的BaTiO3纳米晶外表面被{100}晶面所包围,{110}晶面条纹与纳米晶体的边界相交呈45°角。在粗糙的BaTiO3纳米晶表面,常可观察到台面台阶扭折（terrace—ledge—kink）的表面结构,台面（terrace）和台阶（1edge）位于{100}晶面。由于表面结构的重构,{110}晶面通常被分解成由许多小的{100}晶面相连接而成的扭折结构。而在球状的BaTiO3纳米晶边缘,没有观察到表面台阶结构。     

SBT材料微结构的TEM研究

本文利用透射电子显微术(TEM)对 SrBi2Ta2O9 (SBT) 材料(单晶、陶瓷及薄膜)的微结构进行了研究. 在(001)取向的SBT单晶材料及多晶陶瓷中观察到90°铁电畴结构.在SBT晶体中观察到大量的条带状四度反相畴界结构和少量的三度反相畴界结构,利用TaO6氧八面体的扭转和四态自旋结构模型,对反相畴界结构的实验观测结果进行了解释.在(001)取向的SBT铁电薄膜中,观察到小角晶界(倾角为8 2°)的位错分解现象,导致不全位错和层错的出现.利用平衡状态下两个不全位错之间的排斥力等于层错的吸引力,估算了小角晶界处的层错能量,大小为0 27～0 29 J/m2.小角晶界位错的分解对(001)取向的SBT铁电薄膜漏电流及耐疲劳特性具有重要的影响.     

中国古人对测量误差的探讨

在中国古代度量衡和时间计量中,测量数值的精细度,达到了超出今人想象的水平。早在战国时,楚国、赵国使用的木衡铜环权小天平,其最小称重值精细到1∕4~1∕3铢,相当于现在的150毫克~200毫克;北宋沈括漏刻的计时精确度,则高达每昼夜误差小于10秒的程度;而且古人总结出获得精细单位量的方法上升到了理论:“体有长短,检之以度,则不失毫厘;物有多少,受之以器,则不失圭撮;量有轻重,平之以权衡,则不失黍丝(累)”(《隋书·律历志》),即应用精密的度量衡器具,可以测量出“毫厘”、“圭撮”、“黍累”很小的单位量,获得准确的测量结果;在实践中,古人甚…     

高介电常数的栅极电介质LaAlO3薄膜的性能研究

在室温下,采用射频磁控溅射法在Si衬底上制备了具有高介电常数的LaAlO3薄膜,这是一种新的栅极电介质材料.在高纯O2中经过15min650℃的高温退火后LaAlO3薄膜仍然不晶化,这种热稳定性有利于减小薄膜的漏电流.本工作研究了LaAlO3薄膜的介电性能,其电容等效氧化物厚度为2.33nm,在外加偏压±1V处的漏电流很低,分别为3.73mA/cm2(+1V处)和5.32×10-4mA/cm2(-1V处),两者相差四个数量级.此结果表明,Pt/LaAlO3/Si结构具有良好的单向导电性能. C-V曲线的滞后电压VH=0.09V,界面态密度的值约为8.35×1011cm-2.研究结果表明,在今后的半导体器件的甚大规模集成(ULSI)中,具有高介电常数的LaAlO3薄膜将会是一种极有希望的栅极电介质材料.     

基于神经网络的金属材料疲劳裂纹扩展规律的预测

人工神经网络是新型的复杂系统预测方法。本文针对金属疲劳裂纹扩展速率建立了 BP 神经网络,并以部分应力比 LD2锻造铝合金疲劳裂纹试验数据作为训练样本,训练建立好的 BP 神经网络;以另一部分应力比条件下的试验数据作为预测样本,验证训练好的 BP 神经网络的预测能力。仿真结果表明,BP 神经网络能够方便地获得不同应力比下的疲劳裂纹扩展速率,对训练样本和测试样本都具有良好的泛化能力。该方法充分利用了已有数据,减少了疲劳试验次数,具有工程应用价值。     

基于J2EE的煤层顶板突水预警WebGIS系统设计与实现

介绍了一种基于J2EE规范的煤层顶板突水预警WebGIS系统的设计思想和实现方案,实现互联网上的煤层顶板突水监测预警作业。系统采用了基于J2EE三层架构的设计思想,利用Ajax技术和EJB组件技术实现系统的表现层和业务逻辑层,实现了煤矿井下实时水情数据监测和分析,包括历史数据曲线、实时数据曲线;水情监测数据的存储与检索;先进的地图浏览功能,矿图监测、水质监测;各类矿图信息的地图化管理,方便用户浏览、查询等;应急预警等功能。系统将前端表现和业务逻辑分离,拓宽了传统模式中多用户并发访问和海量空间数据传输的瓶颈。本系统的开发对煤层顶板突水预警系统的研究具有理论意义和工程实用价值。     

下沟煤矿泾河及砂砾岩含水层下综放开采分析

为解决下沟煤矿泾河区域地表泾河和巨厚白垩系砂砾岩含水层双重水体威胁下安全采煤的问题,通过采用统计分析、经验类比的方法,研究了泾河区域覆岩结构特征、覆岩破坏高度及防水安全煤岩柱留设宽度。研究结果表明:下沟煤矿覆岩类型为中硬偏软弱类型,泾河区域选择16倍的裂高采高比预计导水裂缝带的高度,保护层厚度按3倍综放开采高度选取是适宜的。得出防水安全煤岩柱厚度按照19倍采高进行留设,大部分区域能够满足留设防水安全煤岩柱的条件,通过设计合理的开采高度,可以满足泾河区域水体下综放开采。     

扫描透射电子显微镜(STEM)在新一代高K栅介质材料的应用

扫描透射电子显微镜(STEM)原子序数衬度像(Z-衬度像)具有分辨率高(可直接“观察”到晶体中原子的真实位置)、对化学组成敏感以及图像直观易解释等优点, 成为原子尺度研究材料微结构的强有力工具。本文介绍了STEM Z-衬度像成像原理、方法及技术特点, 并结合具体的高K栅介质材料 (如铪基金属氧化物、稀土金属氧化物和钙钛矿结构外延氧化物薄膜)对STEM在新一代高K栅介质材料研究中的应用进行了评述。 目前球差校正STEM Z-衬度的像空间分辨率已达亚埃级, 该技术在高K柵介质与半导体之间的界面微结构表征方面具有十分重要的应用。对此, 本文亦进行了介绍。     

铁电纳米结构的浸渍涂敷法制备和微结构STEM表征(英文)

本文利用浸渍涂敷法在硅基多孔氧化铝模版介质(孔径20nm-100nm)上制备了Pb(Zr0.53Ti0.47))3(PZT)铁电纳米结构,并利用扫描透射电子显微镜(STEM)观察了其表面形貌和剖面微结构.TEM像和X-射线能谱分析结果表明在多孔氧化铝模版孔道内形成了PZT纳米结构,其横向尺寸可通过改变氧化铝模版的孔径来调节.采用浸渍涂敷法可使PZT溶液贯穿整个氧化铝纳米孔道,在其内壁形成PZT涂层,厚度为4nm-15nm.氧化铝纳米孔道内的黑色TEM衬度线证实了PZT涂层的存在,其存在方式为连续介质型或离散的晶粒形状.平面STEM像显示PZT纳米结构具有椭球状形貌,这可能是由氧化铝纳米孔道的局部扭曲或PZT溶液在退火过程中的收缩引起的.在硅基多孔氧化铝模版介质上采用浸渍涂敷法制备的PZT有序纳米结构,在将来三维结构的非挥发性铁电存储器方面具有十分诱人的应用前景.     

纳米结构PZT铁电膜的制备及其表征

采用溶胶-凝胶(sol-gel)自旋涂敷法在硅基氧化铝纳米有序孔膜版介质上(膜版孔径尺寸20～100nm,内生长金属纳米线作为底电极一部分)制备Pb(Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)纳米结构铁电膜,并对其介电、铁电性能及微结构进行了表征。介电测量结果表明,厚度25nm的PZT铁电膜,其介电常数在低频区域(频率104Hz)从860迅速下降到100,然后保持在100左右,直至测量频率升高到106Hz。低频区域的介电常数迅速下降是由空间电荷极化所致,它与薄膜和电极之间聚集的界面空间电荷密切相关,尤其是在薄膜与Au纳米线的弯曲界面处。介电损耗在4000Hz附近出现峰值,它来源于空间电荷的共振吸收效应。电滞回线测量结果表明,厚度为100nm的PZT铁电膜,其剩余极化强度为50μC/cm2,矫顽场强为500kV/cm。剖面透射电镜(TEM)像表明PZT纳米铁电膜与底电极(金属纳米线)直接相接触,它们之间的界面呈现一定程度的弯曲。在PZT纳米铁电薄膜后退火处理后,发现部分Au金属纳米线顶端出现分枝展宽现象;而改用Pt纳米线后可有效抑制这种现象。为兼顾氧化铝纳米有序孔膜版内的金属纳米线有序分布及PZT纳米膜的结晶度,选择合适的退火温度是制备工艺中的关键因素。