定量单轴压力下单晶硅片原位拉曼谱峰测试（英文）

测量获得了金刚石压腔系统中碳化钨基座单轴下的总压应力(F/N)-应变(ε/μm/m)关系:F=3.395ε+12.212(R~2=0.999 9),研制出可以在定量单轴压力下原位测试样品谱学特征的装置。利用该装置测试了单轴压力在2548.664 MPa下单晶硅片的拉曼谱峰。测试结果表明,当压力垂直于单晶硅样品[100]结晶面时,样品的519.12cm~(-1)谱峰随压力增大有规律的向高频方向偏移,谱峰频移量(Δω/cm~(-1))与压力(σ/MPa)的增加呈显著的线性关系,线性方程为σ=365.80Δω+10.19。式中的常数项在一定程度上反应了样品本身存在的残余应力;一次项系数与理论计算得到的结果存在一定差异,可能是由于本实验考虑了样品受力的定向性。Δω-σ线性关系式中的常数项可能代表两层含义:一是实验过程中存在的误差;二是在一定程度上反应了硅片本身存在的内应力的大小。     

297 K和0.13～1 GPa压力下菱镁矿的拉曼光谱实验研究

在T=297 K,130 MPa＜P＜967 MPa下用拉曼光谱对菱镁矿1 094 cm-1峰随压力变化关系进行了测量,结果表明随着压力增大,1 094 cm-1峰往高波数方向移动,其波峰位置与压力关系为：ν(cm-1)=0.007 44×P(MPa)+1 093.3。在T=297 K,130 MPa＜P＜967 MPa时,菱镁矿可用作地质压力计。压力与菱镁矿1 094 cm-1峰偏移量关系为：P(MPa)=125.8×(Δν_p)_{1 094}+124.7,(1 094 cm-1＜ν_p＜1 101 cm-1)。在实验的压力范围内未观察到菱镁矿的相变和有机物的生成。     

绿松石的激光拉曼光谱研究

对湖北、安徽地区绿松石进行了激光拉曼光谱测试分析。结果表明,绿松石中H₂O,OH-及PO3-₄的基团振动是导致其激光拉曼光谱形成的主要原因。3 510～3 440 cm-1的谱峰是由ν(OH)伸缩振动所致,其中ν(OH)振动导致的强拉曼特征谱峰在3 470 cm-1附近,ν(H₂O)伸缩振动致拉曼谱峰位于3 290～3 070 cm-1附近的较为宽缓的弱谱峰处;由ν₃(PO₄)伸缩振动致强拉曼特征谱峰在1 200～1 030 cm-1之间,其中ν₃(PO₄)振动导致的强拉曼特征谱峰在1 039 cm-1附近,ν₄(PO₄)弯曲振动位于650～540 cm-1范围,ν₂(PO₄)的弯曲振动谱峰位于500～410 cm-1处;不同产地、不同结晶类型的绿松石表现出的拉曼谱峰特征基本一致。     

NO分子双光子诱导荧光的自吸收现象

以皮秒Nd:YAG激光器抽运的光学参量发生/放大器为激发光源,获得了在452.4 nm波长激光激发下,NO分子的双光子激光诱导色散荧光光谱(LIDFS)。并由此得到了NO分子基电子态的振动基频和振动非谐性系数分别为ω″_e=(1 904.7±7.3) cm-1, ω″_eχ″_e=(14.2±1.2) cm-1, ω″ey″_e=-(0.021 8±0.009 1) cm-1。在NO分子双光子LIDFS实验研究中,首次观测到了NO分子强烈的自吸收现象,在较高样品气压条件下,色散荧光光谱图中对应A 2Σ(v′＝0)→X 2Π(v″＝0)跃迁的谱线消失。实验结果表明,自吸收现象导致的该跃迁谱线强度的变化,随样品气压、激光场和样品作用区到荧光接收窗口距离的减小而减小。     

常温高压下碳酸根离子的拉曼谱峰标定压力初探

在准静水压的条件下,利用碳化硅压腔和显微拉曼光谱原位测量技术,在0～1.7 GPa压力范围测定22 ℃高压下三种不同的H₂O-Na₂CO₃体系(1.5,2.0,2.5 mol·L-1)中CO2-₃的对称伸缩振动ν_{1 066}拉曼谱峰的变化。结果表明,在室温条件下,碳酸根的ν_{1 066}峰的拉曼位移随着压力的增大而线性增加。三种浓度下ν_{1 066}峰的拉曼位移与压力的拟合直线彼此接近,斜率误差小于1%,偏差小于系统误差,因此在实验误差范围内碳酸根浓度对ν_{1 066}峰随压力变化的行为不存在影响。经过数据拟合得到公式：p/MPa=174.13 Δν_{1 066}/cm-1—59.03(Δν_{1 066}=ν_{1 066}-ν_{1 066}0,ν_{1 066}0为体系零压时碳酸根离子ν_{1 066}峰的拉曼位移)。此公式可以用于常温下在含有纯碳酸钠体系中的压力标定。     

29 ℃和0～1.0 GPa压力下丙三醇的拉曼光谱研究

利用氧化锆压腔在0～1.0 GPa和29 ℃条件下对液态丙三醇进行了拉曼光谱测量。实验结果表明,丙三醇的拉曼位移在2 800～3 000 cm-1范围内的CH和CH₂的伸缩振动谱峰随着压力的增大均连续向高波数位移,其拉曼位移与压力的关系可以表示为：ν_(CH)=0.009 2P+2 886.67和ν_(CH2)=0.009 4P+2 948.53。另一方面处理实验结果时发现,在0～1.0 GPa下丙三醇的ν_(CH2)拉曼位移可以进行压力标定,给出了以丙三醇作为压力标定计时的压力标定方程：P=106.4ν-3.14×105。     

24 ℃和0.1～900 MPa压力下乙醇的拉曼光谱研究

在24 ℃和0.1～900 MPa压力下测量了含50%水的乙醇溶液和纯乙醇的激光拉曼光谱。研究结果表明,纯乙醇和50%乙醇溶液中的C—H基团振动波数均随压力的增大而增大,它们的各振动峰与压力的关系分别为： 纯乙醇： ν₁=2 881.890+0.001 27 P+6.213×10-6 P2;ν₂=2 928.707+0.004 38 P+4.772×10-6 P2;ν₃=2 973.457+0.008 89 P+3.245×10-6 P2;50%乙醇溶液： ν₁ =2 885.616+0.010 8 P-2.699×10-6 P2;ν₂ =2 932.734+0.013 7 P-3.346×10-6 P2;ν₃ =2 978.115+0.016 5 P-4.914×10-6 P2。另外,还观察到在低于550 MPa压力范围,50%乙醇溶液中的氢键强度随压力的增大而明显增加,550 MPa以上压力时不再随压力而发生变化。     

等温节流过程积耗散最小化

对一类普适传质规律等温节流过程进行了研究, 应用最优控制理论导出了对应于过程质量积耗散最小时最优性条件, 然后基于普适优化结果导出了传质规律[g∝(Δ p)^m]和线性传质规律[g∝Δ(μ)] 等各种特例下的优化结果, 并与熵产生最小、压力之比为常数和压力之差为常数等各种传质策略下的结果进行了比较, 给出了[g∝(Δp)^1/2], [g∝Δ(p)]和[g∝Δ(μ)] 等各种特例下的数值算例. 本文的研究结果对于实际节流过程 和设备的最优设计与运行具有一定的理论指导意义. 关键词： 等温节流 质量积耗散 最优控制 有限时间热力学     

轮烯衍生物电子结构及三阶非线性光学性质的理论研究

苯轮烯衍生物具有良好的非线性光学性质. 运用密度泛函理论在不同理论水平和不同基组下计算了轮烯衍生物的静态极化率α和静态第二超极化率γ. 采用含时密度泛函TD-B3LYP方法计算了轮烯分子的紫外吸收光谱. 结果发现: 弥散函数对静态线性极化率α和第二超极化率γ 的计算结果都有显著的影响; 共轭体系的大小和引入的推拉电子基团可以调节轮烯衍生物的第二超极化率. 添加推拉电子基团后不仅能得到更高的非线性光学系数, 也能保证有较好的透光性能, 表明轮稀分子兼具有较高的三阶非线性光学响应和在可见光波段具有良好的透光性的特性. 此外, 采用CAM-B3LYP方法计算了分子1-1和分子2-2的动态(超)极化率. 计算结果表明: 在近红外区, 随着入射光频率的增大, α (ω; ω), γ (-ω; ω, 0, 0) 和γ (-2ω; ω, ω, 0) 都随之增大, 出现近共振增强效应; 在远离共振条件下, α (ω; ω), γ (-ω; ω, 0, 0) 和γ (-2ω; ω, ω, 0) 变化平缓.     

用灿烂甲酚蓝褪色分光光度法测定肝素钠的研究

在pH 3.0的Britton-Robinson (B-R)缓冲溶液中,用分光光度法研究了灿烂甲酚蓝与肝素钠的相互作用。灿烂甲酚蓝在592 nm处有一特征吸收峰,加入肝素钠后,吸收峰强度降低但没有新的吸收峰出现,表明两者能够相互结合形成复合物。在最佳条件下,利用溶液吸光度值的降低与肝素钠浓度的关系建立了测定肝素钠浓度的分光光度法,线性范围为0.6～6.0 mg·L-1,摩尔吸光系数ε=1.03×106 L·mol-1·cm-1,检测限(3σ)为0.173 mg·L-1。将该方法应用于肝素钠注射液浓度的测定,结果令人满意。     

Pressure effects in AlAs/Inx Ga1-xAs/GaAs resonant tunnelling diodes for application in micromachined sensors

This paper reports the current-voltage characteristics of [001]-oriented AlAs/InxGa1-xAs/GaAs resonant tunnelling diodes （RTDs） as a function of uniaxial external stress applied parallel to the [110] and the [1^-10] orientations, and the output characteristics of the GaAs pressure sensor based on the pressure effect on the RTDs. Under [110] stress, the resonance peak voltages of the RTDs shift to more positive voltages. For [1^-10] stress, the peaks shift toward more negative voltages. The resonance peak voltage is linearly dependent on the [110] and [1^-0] stresses and the linear sensitivities are up to 0.69 mV/MPa, -0.69 mV/MPa respectively. For the pressure sensor, the linear sensitivity is up to 0.37 mV/kPa.     

标准线性固体材料中球面应力波传播特征研究

基于标准线性固体模型, 结合球面波波动方程, 给出了球面应力波的粒子速度v、粒子位移u、径向应力σ_r、切向应力σ_θ、径向应变ε_r、切向应变ε_θ、折合速度势、折合位移势在Laplace域的理论解. 采用基于Crump算法的Laplace数值逆变换方法分析了上述物理量的传播特征. Laplace数值反演结果表明, 线黏弹性材料对强间断球面应力波的初始响应为纯弹性响应, 强间断在传播过程中包含了几何衰减和本构黏性衰减, 应力、应变、粒子速度的衰减特性和粒子位移、应力、应变、折合位移势等物理量的稳态值同黏弹性球面波的理论预测一致. 折合速度势和折合位移势的峰值随波传播距离的增加逐渐衰减, 这与理想弹性理论给出的折合速度势和折合位移势不随传播距离变化的结论不同. 折合位移势的稳态值与介质的静态剪切模量成反比, 与稳态空腔压力成正比, 与空腔半径的三次方成正比.     

Study on structural properties of epitaxial silicon films on annealed double layer porous silicon

In this paper, epitaxial silicon films were grown on annealed double layer porous silicon by LPCVD. The evolvement of the double layer porous silicon before and after thermal annealing was investigated by scanning electron microscope. X-ray diffraction and Raman spectroscopy were used to investigate the structural properties of the epitaxial silicon thin films grown at different temperature and different pressure. The results show that the surface of the low-porosity layer becomes smooth and there are just few silicon-bridges connecting the porous layer and the substrate wafer. The qualities of the epitaxial silicon thin films become better along with increasing deposition temperature. All of the Raman peaks of silicon films with different deposition pressure are situated at 521 cm⁻¹ under the deposition temperature of 1100 °C, and the Raman intensity of the silicon film deposited at 100 Pa is much closer to that of the monocrystalline silicon wafer. The epitaxial silicon films are all (4 0 0)-oriented and (4 0 0) peak of silicon film deposited at 100 Pa is more symmetric.     

The testing of stress-sensitivity in heteroepitaxy GaN/Si by Raman spectroscopy

In this paper the stress-sensitive features of hexagonal-GaN (H-GaN) and cubic-Si (C-Si) were investigeted. The H-GaN films have been grown on Si (1 1 1) substrates by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD). The Raman peaks of GaN E₂ (high) and Si (TO) have a blueshift when applying displacement-loadings which parallel the (0 0 0 2) plane of H-GaN. According to the relationship between stress changing and Raman peak shifts, the values of compressive stress in both materials were larger with increasing the displacement-loadings. The stress-sensitivity of H-GaN up to 93.5 MPa/μm which higher than C-Si which testing is 467.9 MPa/μm and the nonlinear error σ of GaN films is 0.1639 and Si is 0.0698. The measurement has a great significance to deeply research the piezoelectric polarization of H-GaN in future. This finding is important for the understanding and application of nitride semiconductors.     

3D Raman mapping of uniaxially loaded 6H‐SiC crystals

Raman spectroscopy is used to investigate the three‐dimensional stress distribution in 6H‐silicon carbide (SiC) specimens subjected to stresses up to 3.7 GPa along the c‐axis. Specifically, the relative Raman shift of the longitudinal optic phonon of 6H‐SiC is used to evaluate the local stress across the bulk crystal. For this purpose, an anvil device with opposed 6H‐SiC and sapphire specimens was used. After subjecting the anvils to uniaxial load, several series of two‐dimensional Raman maps were registered at different depths in the 6H‐SiC anvil. The analysis of the Raman spectra reveals an exponential decay of the stress as a function of the depth. A novel phenomenological Grüneisen‐like model is introduced here to account for such observation. On the contrary, the in‐plane stress analysis shows a radial Gaussian‐like distribution regardless the depth, a distinct behavior that is attributed to the appearance of shear stress components. The suitability of both models and their applicability to other materials are discussed, along with some future directions. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Theory and experiment of large numerical aperture objective Raman microscopy: application to the stress‐tensor determination in strained cubic materials

We present the theory underlying the large numerical aperture objective micro‐Raman backscattering experiment and apply it to the elaboration of a characterization methodology for the determination of the stress tensor in strained cubic semiconductor structures. The presented stress characterization technique consists in monitoring the variations of the stress‐sensitive optical phonon peak position and linewidth while rotating stepwise the sample about its normal. The practical application of the technique is illustrated on a silicon‐on‐insulator (SOI) microelectronic structure demonstrating a plane stress‐tensor determination. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

SiC纤维增强Ti17合金复合材料轴向残余应力的拉曼光谱和X射线衍射法对比研究

准确测量和分析SiC纤维增强Ti合金复合材料(SiC_f/Ti)中残余应力状态对优化复合材料的成型工艺和理解其失效模式具有重要意义,但其残余应力的实验测量和分析仍是一个挑战.石墨C涂层作为SiC纤维与Ti17基体合金之间必需的扩散障涂层,承载了由纤维与基体之间热不匹配引入的残余应力.本文采用显微拉曼光谱法对比测量纤维表面C涂层在复合材料中和去掉基体无应力态下G峰的峰位,通过石墨C涂层应力态下峰位移动计算出SiCf/C/Ti17复合材料中SiC纤维受到～705.0 MPa的残余压应力.采用X射线衍射方法测量了不同方向上该复合材料中基体钛合金的晶面间距以获取其空间应变,根据三轴应力模型分析了复合材料中基体钛合金沿轴向方向的残余应力为～701.3 MPa的张应力,并通过线性弹性理论转化为SiC纤维的残余压应力为～759.4 MPa.两种测试方法都确定了SiC纤维在成型过程中受到残余压应力,且获得的应力值较为接近,都可以用于对SiC_f/Ti复合材料的残余应力测量.     

常温和0.1～1 400 MPa条件下黄铜矿的拉曼光谱研究

实验利用金刚石压腔装置研究了常温和0.1～1 400 MPa范围内黄铜矿A₁振动模式的原位拉曼光谱特征。结果显示在实验条件范围内,该拉曼振动峰的强度和形态保持稳定,表明晶格内Cu-S和Fe-S间的相互作用没有发生质变。实验发现黄铜矿该拉曼振动的波数随着压力升高连续向高频方向移动,两者的线性关系为：ν₂₉₀＝0.031 2p+290.60(0.1≤p<58.8 MPa)和ν₂₉₀＝0.005 72p+292.10(58.8≤p<1 400 MPa)dν/dp。常温下58.8 MPa是黄铜矿该拉曼波数随压力变化率的一个突变点,低于和高于该压力时分别为31.2和5.72 cm-1·GPa-1,显著的差异表明黄铜矿的结构可能发生了某种改变。     

单层单晶石墨烯与柔性基底界面性能的实验研究

单晶石墨烯具有更优异的力学及电学性能,有望成为新一代柔性电子器件的核心材料.因此,有必要从实验的角度精细分析化学气相沉积法制得的大尺度单晶石墨烯与柔性基底复合结构的界面力学行为.本文通过显微拉曼光谱实验方法测量了不同长度的单层单晶石墨烯/PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)基底的界面力学性能参数及其在长度方向上界面边缘的尺度效应.实验给出了石墨烯在PET基底加载过程中与基底间黏附、滑移、脱黏三个界面状态的演化过程与应力分布规律.实验发现,单晶石墨烯与柔性基底间由范德瓦耳斯力控制的界面应变传递过程存在明显的边缘效应,并且与石墨烯的长度有关.界面的切应力具有尺度效应,其值随石墨烯长度的增加而减小,而石墨烯界面传递最大应变以及界面脱黏极限则不受试件尺度的影响.