与CMOS兼容的硅基波导型光电探测器的研究

硅基波导型光电探测器作为一类重要的光电探测器,由于其能与标准的CMOS工艺兼容以及制备工艺简单等性能,因而在光电子单片集成方面具备广阔的市场应用前景.文章着重阐述了通过离子注入引入深能级、Ge/Si自组装岛、SOI波导共振腔增强和AlGaInAs-Si混合集成等四种方式来制备硅基光电探测器的研究现状和研究进展,并对四类器件的结构,制作工艺和光电性能指标进行了详细地介绍.     

微波加热高碳铬铁粉固相脱碳动力学

采用微波加热对高碳铬铁粉固相脱碳进行了动力学研究.以碳酸钙粉为固体脱碳剂,按高碳铬铁粉中碳与碳酸钙粉完全分解后产生的CO₂的摩尔比为1︰1和1︰1.4混合,在微波场中对内配碳酸钙高碳铬铁粉加热到不同温度并保温脱碳一定时间,测定其碳含量并计算固相脱碳反应的表观活化能.实验表明:提高内配碳酸钙的比例,物料的脱碳率会相应提高,但混合物料的微波加热升温速率会变小;对于脱碳摩尔比相同的物料,随着脱碳温度的提高和保温时间的延长,物料的脱碳率随之提高.当1200℃保温脱碳60 min时,两种脱碳摩尔比下物料脱碳效果最好,脱碳率分别为65.56%和82.96%.微波场能促进高碳铬铁粉中碳的活化扩散和CO₂的吸附扩散.微波加热内配碳酸钙高碳铬铁粉固相脱碳反应近似为一级反应,脱碳反应的表观活化能为68.43 kJ·mol^-1.     

基于托卡马克装置内壁硼膜材料的制备及其性能研究

在真空腔室内壁生长硼膜是托卡马克装置至关重要的壁处理技术。自主搭建了球形辉光放电真空室,选用乙硼烷为硼源,采用等离子体化学气相沉积(PECVD)法在真空室内壁成功制备出硼膜。扫描电镜和结合力测试表明:制备出的硼膜结构致密,覆盖完整,结合力良好,膜层的结合力>240 N/m。同时系统研究了乙硼烷浓度、气压、电流密度和温度对硼膜生长的影响规律,并得出了室温条件下,乙硼烷浓度1%～2%,气压在5～10Pa,电流密度4.7～6.2μA/cm²的最佳制备工艺。通过残余气体分析仪(RGA)检测腔室内残余气体压力,进而研究硼膜对杂质的抑制性能。结果表明:硼化后腔室内残余气体H₂O、CO₂、CO和O₂的分压明显降低,比硼化前分别降低了200%,400%,200%和10%。结合腔室残余气体的分压结果和硼膜成分的X射线光电子能谱分析(XPS),推测出硼膜对杂质的抑制机理。     

晶体硅聚光太阳能电池的发射极和前电极优化

The optimizations of the emitter region and the metal grid of a concentrator silicon solar cell are illustrated. The optimizations are done under 1 sun,100 suns and 200 suns using the 2D numerical simulation tool TCAD software.The optimum finger spacing and its range decrease with the increase in sheet resistance and concentration ratio.The processes of the diffusion and oxidization in the manufacture flow of the silicon solar cells were simulated to get a series of typical emitter dopant profiles to optimize.The efficiency of the solar cell under 100 suns and 200 suns increased with the decrease in diffusion temperature and the increase in oxidation temperature and time when the diffusion temperature is lower than or equal to 865℃.The effect of sheet resistance of the emitter on series resistance and the conversion efficiency of the solar cell under concentration was discussed.     

盐酸基酸洗液对热轧304不锈钢表面氧化铁鳞酸洗效果研究

采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对不同Cl-浓度酸洗液作用下304热轧不锈钢酸洗后表面残余氧化铁鳞的形貌、结构、组成进行了分析。结果表明:随着Cl-浓度的提高,有利于去除与304热轧不锈钢板表面紧密接触的致密氧化层。致密的氧化层主要是以Cr2O3为主,其次是Fe的氧化物(Fe2O3,Fe3O4和FeO)等;当Cl-浓度含量为145mg/L时,可较彻底的清除304热轧不锈钢表面致密的氧化层,且该Cl-浓度酸洗后304不锈钢热轧板所对应的钝化处理后钝化膜厚、致密性好。     

3d过渡元素掺杂对TiAl合金力学性能及电子性质的理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算研究Cr、Mn、Fe和Co元素掺杂TiAl体系的择优占位取向、晶体结构、延性和电子性质。结果发现:金属元素掺杂可以改善材料的立方度,从而提升材料的塑性,浓度对Co元素影响不大,轴比稳定在1以上;掺杂后体系B G增大,且随浓度的增加而增大,材料的延性有很大提升,Co元素对于增强TiAl延性效果显著。分析Co元素掺杂体系的电子性质发现,掺杂元素利于抑制Ti-Al键相互作用,从而降低金属脆性,提升延展性,掺杂浓度升高,延展性进一步提升。     

H, O,P,S和N对金属Ni塑性形变机制影响的第一性原理研究

本文基于密度泛函理论研究了H、O、P、S和N杂质以间隙式固溶于Ni(111)后对其变形能力的影响。发现：S、P在晶粒内部不稳定,不易存在于Ni(111)的间隙位置,而易向界面和表面扩散,H、O和N可在晶内分布,且N在Ni晶内分布的倾向性较大。对于Ni (111)<112>滑移系,P使得Ni层错能增大,而H、N、O、S降低了Ni的层错能,即H、N、O、S固溶于Ni使其沿(111)<112>滑移更为容易。总体来看,当外部环境介质H、N、O侵入到Ni基体时,由于使得体系的层错能降低,除产生的氧化、腐蚀等作用外,还使得该区域抵抗变形的能力下降,增大了蠕变变形的可能性。     

掺杂和修饰的石墨烯对半胱氨酸吸附性能的密度泛函理论研究

使用密度泛函理论计算了掺杂或修饰Al或Mn原子的石墨烯对半胱氨酸的吸附性能。计算结果表明,掺杂或修饰Al或Mn原子后,Graphene与半胱氨酸之间结合稳定,具有较大的结合能。其中掺杂或修饰Mn原子的体系的吸附能整体高于掺杂或修饰Al原子的体系。石墨烯上修饰或掺杂Al或Mn原子,增加了石墨烯基底与半胱氨酸之间的电荷转移,特别是修饰方式显著改变了费米能级附近的性质,同时改变了Graphene的电导性质。Al或Mn原子修饰或者掺杂的Graphene除了增加对半胱氨酸吸附能力外,也是一种潜在的检测半胱氨酸的传感器材料,进而在生物领域得到更广泛的应用,比如用来检测富含半胱氨酸的金属硫蛋白。     

Cr合金化Mg2Ni氢化物能量与电子结构的第一性原理研究

用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,计算了Cr合金化前后Mg2Ni相及其氢化物的能量与电子结构。合金形成热的计算结果表明:Cr合金化Mg2Ni,形成Mg(I)CrNi的相结构最稳定,其中,Cr原子最易占据Mg(I):(0.5,0,z),z=l/9位置;进一步对其氢化物的解氢反应热进行计算,发现Cr合金化Mg2Ni氢化物后,体系解氢所需吸收的热量与合金化前相比明显降低,体系的解氢能力得到增强;电子态密度(DOS)、密集数与差分电荷密度的计算结果发现:Mg(I)CrNi相结构最稳定的主要原因在于体系在费米能级(EF)处附近的成键电子数最多;而Cr合金化Mg2Ni氢化物体系解氢能力增强的主要原因在于:Cr合金化后导致体系的稳定性降低,削弱了H-Ni和H-Mg间的成键作用。     

水热法氧化钒纳米管生长过程的研究

以十二胺和五氧化二钒为原料通过水热反应合成了氧化钒纳米管，并用X射线衍射仪(XRD)和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)进行表征。实验结果表明，用这种方法合成的氧化钒纳米管转化率很高，可以实现宏量制备；纳米管内管径分布很窄，约为20nm；纳米管结构独特，十二胺内嵌入管壁层间成为支撑管子的骨架，并影响管壁层间距；水热反应时间显著影响氧化钒纳米管的生长，理想的水热反应时间为6～8天，因此纳米管热稳定性差。