赫尔槽电沉积阴极电流密度与电势分布数值模拟计算

采用ANSYS有限元软件模拟分析了赫尔槽阴极表面的电流密度和电势的分布,研究了沿赫尔槽阴极电势分布对电流密度分布的影响。结果表明,模拟计算的电流密度分布与理论电流密度分布基本一致;随离阳极的距离增大,赫尔槽的上梯形边电势先缓慢下降后急剧下降,下梯形边反之;阴极表面的电流密度呈近端高远端低的趋势;阴极电流密度分布与距离阴极10 mm平行面上的电势分布具有相关性。     

水热法生长宽禁带氧化锌单晶研究进展

罗列了第三代半导体材料宽禁带氧化锌材料的发展历史与应用前景,总结了ZnO的结构性能、应用方向和制备方法,介绍了宽禁带氧化锌半导体晶体相对于氮化镓材料具有的显著优势:即具有更大的激子结合能(60meV),更低的激射阀值,有望实现室温下高效低阈值的紫外激光。氧化锌相比已获得巨大成功的氮化镓来说其原材料成本极低,环境友好,合成技术门槛低。目前氧化锌半导体材料的研究难点和热点还集中在p型掺杂材料和器件的研发方面。氧化锌优良的物理特性使其成为新一代主流宽带隙半导体材料,生长大尺寸高结晶质量的ZnO单晶对基础研究还是实际应用都有重要意义,文章还着重介绍了水热法合成氧化锌宽禁带半导体单晶的方法和技术优势,展示了我单位在水热法氧化锌单晶合成方面的最新研究进展。     

钛金属熔融Na_2B_4O_7硼化:热力学和动力学过程

以无水硼砂为硼化剂在金属钛表面进行硼化,通过XRD分析样品表面的物相组成。结果表明,当温度为900℃时,钛金属表面主要生成Na0.23TiO,基本没有硼化物生成;当温度升高到950℃时,钛金属表面只生成少量的硼化物;而当温度高于950℃时,钛金属表面有明显的硼化物生成。随着温度的升高,硼化物种TiB2的量增多,而TiB量减少。热力学分析表明,随着温度的升高,生成TiB2和TiB的趋势应该降低,这与实验结果相矛盾。根据Sar-ma的B原子在金属钛中的扩散动力学,由于低温时B原子在TiB中的扩散速度大于其在TiB2和Ti中的扩散速度,故能同时生成TiB2和TiB;而高温时由于B在Ti中的扩散速度大于其在TiB中的扩散速度,主要生成TiB2,而TiB的生成受到抑制。     

GaN材料的应用及研究进展

论述了近年来国内外GaN材料的最新研究热点和应用情况,着重介绍了GaN低维度纳米材料、外延薄膜材料以及体单晶的常规制备技术;讨论了未来氮化镓材料的研究方向;从不同GaN材料的制备技术路线、合成原理及结晶特性,评估了各种方法的优缺点和进行产业化推广应用的可行性.     

水热法生长钼酸锌晶体及谱学特征研究

采用水热法生长的浅黄色ZnMoO_4单晶体,通过X射线粉晶衍射分析,获得该单晶体的结晶物相。通过测试红外光谱和拉曼光谱,对该单晶体的谱学特征进行了系统表征。研究了晶体化学键的振动特性,进一步确定了ZnMoO_4晶体的晶胞结构,证实了水热法生长ZnMoO_4单晶体为具有黑钨矿型结构的β-ZnMoO_4。     

钛金属表面熔盐电解法制备TiB2/TiB表面层

运用渗硼技术改进金属钛及其合金的表面特性。以无水硼砂为主渗硼剂,无水碳酸钠为助熔剂和高温络合剂的渗剂体系,在电流密度为7.3 A/dm2,保温温度为900℃,通电时间为30 min的电解渗硼工艺下制备出复合硼化物表面层。通过热重与差热图谱确定几种硼砂-碳酸钠配比体系的初晶温度。对4种不同配比的渗硼剂试验得到的样品做XRD测试,分析了相结构。并对硼化物生长机理与结构进行了研究与分析。结果显示:质量比为8∶2的渗硼剂组成最优。纯硼砂电解的样品表面物相组成与二渗硼钛标准粉末的XRD完全吻合。钛金属表面主要生成TiB2与TiB;扫描电镜图像可知渗硼表面致密,TiB2与TiB分层较为明显;TiB厚度可达35μm,TiB2厚度为43μm。     

钛金属(B4C+B2O3)固体粉末渗硼

B4C在(B4C+B2O3)中的含量分别为30%和40%,温度900℃,保温6h,在金属钛表面进行固体粉末渗硼。通过XRD测定试样表面的物相。结果表明,2种不同渗剂条件下均没有TiB2生成。对于B4C含量为40%的渗剂,钛表面生成TiB,而B4C含量为30%的渗剂,生成的TiB极少,表明活性B主要由B4C提供。对于B4C含量为40%的渗剂,当温度升高到1050℃时,钛表面生成TiB2,而TiB的生成速度受到抑制。从热力学上以B4C、B2O3为渗剂均有可能生成TiB2和TiB。动力学上,900℃下,由于B在TiB中的扩散系数大于其在TiB2中的扩散系数,主要生成TiB。温度为1050℃,由于B在Ti中的扩散系数大于其在TiB中的扩散系数,主要生成TiB2。     

超级电容器用Ti/TiO2-MnO纳米管阵列电极的制备及电化学性能

通过阳极氧化浸渍退火的方式获得Ti/TiO2-MnO复合电极。通过XRD测定样品的晶相结构,通过SEM观察样品的显微形貌。结果表明,Ti/TiO2纳米管阵列孔径分布在60~95 nm,纳米管长度在350~820 nm。常温下阳极氧化获得的TiO2为无定形结构,500℃热处理后,TiO2变为锐钛矿(Anatase)。样品在MnSO4溶液中浸渍并500℃热处理后,只有MnO相产生。组装扣式模拟超级电容器并测试其循环伏安曲线。CV曲线存在一对氧化还原峰,对应H+在纳米管中的嵌入/脱出过程。H+在纳米管中传输过程为扩散控制。TiO2由无定形转变为Anatase晶形和在其中沉积MnO后,CV响应电流降低。     

金属钛（B4C＋KBF4＋SiC）固体硼化

为提高钛金属的硬度,增加其耐磨性能,将金属钛埋在B4C含量分别为5%和10%的B4C＋KBF4＋SiC硼化剂中,加热到950℃进行固体硼化,研究不同组成比例的硼化剂对硼化层的影响;在B4C含量为10%的条件下,分别加热到950℃和1 000℃进行固体硼化,研究不同温度对硼化层的影响。XRD测定的硼化层表面物相结构结果表明,钛金属表面的硼化层主要由TiB组成,晶体在200晶面择优取向。固体硼化结果的热力学分析认为,在硼势不足的固体硼化条件下,活性硼原子先和金属钛原子生成TiB,而不是生成TiB2。     

渗硼用Na2B4O7-Na2CO3熔盐热分析

对渗硼用Na2B4O7-Na2CO3熔盐体系进行DTA和TG热分析。DTA分析表明,在Na2B4O7中添加Na2CO3并没有大幅降低Na2B4O7的初晶温度。TG分析表明,Na2B4O7中添加Na2CO3能促进Na2B4O7的分解,平均每添加10%Na2CO3体系质量损失4%。Na2B4O7-Na2CO3体系的温度升高过程分别对应固体Na2B4O7的分解、渗剂熔化以及B2O2的氧化过程。硼砂熔盐渗硼最佳温度为905℃。