X射线衍射研究纳米材料微结构的一些进展

本文在简单评叙过去常用于金属材料中晶粒(嵌镶块)大小和微观应变的X射线衍射线形分析方法(分离微晶—微应变二重宽化效应的Fourier分析、方差分析和近似函数三种方法)之后,介绍了作者及合作者近年来发展和建立的分离微晶—微应变、微晶—层错、微应变—层错二重宽化效应和分离微晶—微应力—层错三重宽化效应的一般理论、最小二乘方法和计算程序系列。然后把这些方法用于评价各种典型纳米材料微结构的研究。它们包括:(1)贮氢合金MmB5;(2)面心立方结构纳米NiO的分析,获得微结构参数与热分解温度的关系;(3)体心立方结构的V-Ti基合金在吸放氢过程中的结构变化;(4)用来研究镍氢电池活化前后正极-βNi(OH)2的微结构时,对一般方法作简化,从而了解了-βNi(OH)2在镍氢电池中充放电过程和电池循环过程中的行为;(5)六方纳米ZnO的微结构研究和添加Ca、Sr和混合稀土的Mg-Al合金中的微结构研究;(6)还用于六方(2H-)石墨堆垛无序度的测定。实际应用发现,对不同的纳米材料合理应用分离X射线衍射多重宽化效应的一般理论和方法显得十分重要。实际应用还发现,所提出的分离多重宽化效应的方法,能用于评价和研究纳米材料及其在使用过程微结构的变化,从而把材料性能与微结构参数联系起来,建立性能与结构之间的关系,并已获得不少有益结果。     

分离X射线衍射线多重宽化效应的新方法和计算程序

在近似函数的基础上，提出并建立分离微晶与微应力、微晶与堆垛层错、微应力与堆垛层错二重宽化效应的最小二乘法和微晶-微应力-堆垛层错三重宽化效应的最小二乘法，同时编制了相关的计算机求解系列程序.这些方法适用于密堆六方(cph)、面心立方(fcc)和体心立方(bcc)结构.还给出和讨论了几个应用实例. 关键词： 最小二乘法 微结构 X射线衍射 计算程序     

金属有机化合物相外延生长GaN薄膜的电子微结构研究

研究了金属有机化合物气相外延（ＭＯＶＰＥ）方法在（０００１）氧化铝基底上生长的ＧａＮ薄膜的微结构，目的在于解释ＧａＮ缓冲层在二步法生和过程中的作用及其对外延层晶体质量的影响。在缓冲层中观察到了高密度的结构缺陷，并发现了两种晶体结构（立方和六角）的ＧａＮ。进而对两种结构ＧａＮ的成因进行讨论，并对缓冲层和外延层中结构缺陷的关系进行了研究。     

菱面片层氧化镁的制备及晶格畸变与反常红外特性

以低品位白云石为原料采用二次酸浸、EDTA-氨水沉淀法制备前驱体Mg（OH）2，经煅烧得到菱面片层状多空隙结构的纳米MgO晶体。通过X射线衍射（XRD）、高分辨率扫描电镜（HRSEM）及傅立叶红外光谱（FT—IR）等测试手段对所得产物的物相和形貌等进行了表征。分析表明：氧化镁为结晶良好、立方晶系，厚度约10～20nm，最大面积可达1μm^2左右的菱形纳米片层结构；XRD数据表明纳米氧化镁的微结构存在晶格畸变并导致XRD相位差发生变化；红外光谱表明，Mg-O键伸缩特征吸收峰向高波数方向移动（蓝移）了约84．82cm^-1，而弯曲特征吸收峰向低波数方向移动（红移）了约31．88cm^-1，并导致红外吸收光谱的宽频化。结合XRD数据分析结果和界面效应等物理现象讨论了反常红外吸收机理。     

CuI微晶掺杂硅酸盐玻璃对Nd:YAG激光器腔内自由振荡的脉宽压缩效应

ＣｕＩ微晶掺杂硅酸盐玻璃对ＮｄＹＡＧ激光器腔内自由振荡的脉宽压缩效应陈红兵华仁忠朱从善干福熹（中国科学院上海光学精密机械研究所，上海２０１８００）半导体微晶掺杂玻璃是近年来新型纳米材料研究的热点。迄今已有对ＣｄＳｅｘＳ１－ｘ、ＣｕＣｌ等Ⅱ－Ⅵ族、Ⅰ－...     

调制结构对c-VC/h-TiB2纳米多层膜的超硬效应的影响

通过磁控溅射法制备了一系列不同调制结构的c-VC/h-TiB2纳米多层膜,采用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和纳米力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能,研究了纳米多层膜调制结构与超硬效应的关系.基于实验研究结果,建立了立方结构VC和六方结构TiB2组成纳米多层膜时调制结构与硬度的关系图,该图分为四个区域,超硬效应产生于具有明锐界面和共格生长结构的区域中,而在其他区域内调制结构的改变将导致多层膜微结构发生变化,使得硬度相应降低.这一关系图可为类似异结构纳米多层膜获得超硬效应的调制结构设计提供参考.     

n型掺杂层结构对n-i-p型微晶硅电池性能和光致衰退特性的影响

采用射频化学气相沉积法,制备了一系列具有不同晶化率n型掺杂层的n-i-p结构微晶硅薄膜太阳电池.发现本征层的结构很大程度上依赖于n型掺杂层的结构,特别是n/i界面处的孵化层厚度以及本征层的晶化率.该系列太阳电池在100 mW/cm²的白光下照射400 h,实验结果证实了本征层晶化率最大（X_c(i)=65%）的电池性能表现出最低的光致衰退率.拥有非晶/微晶过渡区n型掺杂层的电池（本征层晶化率X_c(i)=54%）分别 关键词： 微晶硅 n-i-p结构太阳电池 光致衰退 晶化率     

核壳结构磁性复合纳米材料的可控合成与性能

具有核/壳结构的磁性复合纳米材料是十分重要的功能材料,其综合物性受材料微结构的影响,而这很大程度上又取决于复合体系的可控合成.本文综述了近二十年来有关核/壳磁性复合纳米材料的制备、表征及性能研究方面的进展,讨论的体系主要有：铁氧体基永磁/软磁（反铁磁）复合纳米材料、非磁性体包覆磁性核而成的复合纳米材料、用磁性颗粒催化合成的碳基复合纳米材料、基于交换偏置效应而设计的复合纳米材料、核-壳同轴结构的一维复合纳米材料和核/壳/壳三元结构的磁性复合纳米材料等.构建复合体系的组分包括M型永磁铁氧体、3d过渡金属（及其合金、氧化物、碳化物）、多铁化合物、非磁性体（比如绝缘体、半导体、有机分子）和碳材料等,着重分析了复合纳米材料的热稳定性、光致发光性能、光电催化能力、电化学特性、微波吸收性能、磁电阻效应、永磁体性能、高频软磁特性、交换偏置效应及其相关现象.最后,对核/壳结构磁性复合纳米材料的未来发展趋势进行了展望,并在基础研究和改性应用方面提出了一些建议.     

层错四面体对单晶铜层裂行为影响的分子动力学研究

层错四面体是一种典型的三维空位型缺陷,广泛存在于受辐照后的面心立方金属材料中,对材料的力学性能有显著的影响.目前,关于层错四面体对辐照材料层裂行为的影响还缺乏深入系统的研究.本文使用分子动力学方法模拟了含有层错四面体的单晶铜在不同冲击速度下的层裂行为,对整个冲击过程中的自由表面速度及微结构演化等进行了深入的分析.研究发现,层错四面体在冲击波作用下会发生坍塌,并进一步诱导材料产生位错、层错等缺陷.在中低速度加载下,层错四面体坍塌引起的缺陷快速向周围扩展,为孔洞提供了更宽的形核区域,促进了孔洞的异质成核,造成材料层裂强度大幅度减小.当冲击速度较高时,层错四面体坍塌导致的局部缺陷对材料的层裂强度不再有明显影响.     

单轴应变驱动铁bcc—hcp相转变的微观模拟

用分子动力学方法模拟了沿〈001〉晶向应变加载和卸载情况下单晶铁中体心立方(bcc)与六方密排(hcp)结构的相互转变,分析了相变的可逆性和微结构演化特征.微观应力的变化显示样品具有超弹性性质,而温度变化表明在相变和逆相变过程中均出现放热现象.相变起始于爆发式均匀形核,晶核由块状颗粒迅速生长为沿{011}晶面的片状分层结构; 而卸载逆相变则从形核开始就呈现片状形态,且相界面晶面指数与加载相变完全一致,表现出形态记忆效应.在两hcp晶核生长的交界面易形成面心立方(fcc)堆垛层错. fcc通过在hcp晶粒内