KDP晶体生长的溶液流动和物质输运计算

本文采用有限容积法,对KDP晶体生长过程中溶液的流动和物质输运进行了数值模拟.结果表明:随着入口溶液流动速度的增大,籽晶的上表面因自然对流而引起的抽吸作用减小,表面过饱和度的最小值沿x正向发生右移,其上表面的剪切力先减小后增大.随着入口溶液过饱和度的增大,籽晶上表面剪切力增大.不同尺寸的籽晶表面过饱和度的分布差异较大.籽晶的生长边界层厚度与溶液流动密切相关,入口溶液流动速度越大,厚度越小,但其受入口溶液过饱和度的影响较小.     

吸收条件下光子晶体介观压光效应的研究

在考虑材料吸收的情况下利用传输矩阵的方法研究光子晶体介观压光效应.研究表明:当在光子晶体的轴向方向施加应力产生应变时,光子晶体缺陷模将向左(波长小的方向)移动;缺陷模透射峰的峰值和半高宽不随应变的变化而变化;当消光系数和有效弹光系数增大时,介观压光系数的绝对值将会减小,即缺陷模透射率对应力的变化越来越不敏感.这为高灵敏应力传感器的设计提供了理论参考.     

La掺杂BiFeO3薄膜铁电及光学性能研究

利用溶胶-凝胶法分别在Pt/TiO2/SiO2/Si和ITO/玻璃衬底上制备纯相的铁酸铋(BiFeO3)和La掺杂的铁酸铋(Bi1-xLaxFeO3,x=0.05,0.1)薄膜.XRD测试表明BLFO薄膜为纯钙钛矿相,都呈(111)方向的菱形结构,La掺杂可以提高BFO薄膜的结构稳定性.镧掺杂铁酸铋具有更大的剩余极化值和较小的漏电流.此外,随着La成分的增加,薄膜的基本吸收边呈现红移,并通过Tauc公式计算拟合观察到BLFO的光学带隙逐渐减小.结果发现随着La掺杂量(0,5mol;,10mol;)逐渐增大,薄膜的剩余极化值越大,其禁带宽度(Eg)越小.     

Co掺杂浓度对ZnO纳米棒结构和光学性能影响研究

采用水热法以不同浓度Co掺杂合成了具有六方纤锌矿结构的ZnO纳米粉体,通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱、X射线光电子光能谱分析法(XPS)、(光致发光)PL谱等分别对样品的形貌、结构、光学性能进行了测试和表征.结果 表明:随着Co掺杂浓度的增大,纤锌矿ZnO的晶体结构没有改变,且Co以二价离子Co2+的形式掺杂进入ZnO晶格;同时花状ZnO纳米棒的均匀性变差,不同浓度Co掺杂ZnO纳米棒中均出现了少量且尺寸较小的单根纳米棒.PL光谱显示:随着Co掺杂浓度增大,样品的紫外发光峰没有明显地变化,而可见发光峰的强度先减小再增大,说明样品的缺陷先降低再提高.当Co掺杂的浓度为2.0;时,所制备的ZnO花状纳米棒可见发光峰相对最低,其具有较小的缺陷.     

Si(100)表面吸附Sr的建模与第一性原理计算

为了研究Sr在Si(100)表面的稳定吸附结构和吸附特性,采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法,通过改变Sr在Si(100)表面的覆盖度和吸附位置,计算了Si(100)表面吸附Sr的吸附能、电子态密度、电子布居、电荷密度和差分电荷密度.计算结果表明,三种吸附位置中,空位的吸附能最低,Sr与Si(100)表面的作用力最大,结构最稳定;覆盖度越低,吸附能越小,Sr与Si(100)表面的作用力越大,吸附结构越稳定.Sr、Si原子间的作用力主要由Sr的3d轨道电子和Si的3s、3p轨道电子杂化耦合作用(d-sp3杂化)贡献,包括共价键和离子键.共价键和离子键的强度均随覆盖度增大而减弱,这可能是由于Sr与Sr之间的排斥力减弱了Sr与Si之间的作用力,并且这种排斥力随覆盖度增大而增大.     

质子辐照下高效太阳电池输出特性及结构的优化研究

利用TCAD半导体器件仿真软件,详细分析了低能(1.8 keV)质子辐照剂量对低轨道卫星用高效插指背结背接触(IBC)单晶硅太阳电池转换效率的影响.通过转换效率及其退化特点的对比,得到质子辐照剂量与复合中心密度、陷阱密度之间的对应关系.在不同的质子辐照剂量情况下,深入分析了前表面场(FSF)结构和前表面浮空发射区结构(FFE)对太阳电池短路电流密度、开路电压及转换效率的影响,为质子辐照条件下太阳电池前表面结构提供了设计依据.仿真结果表明:当质子辐照剂量小于1×109 cm-2时,随着质子辐照剂量的增大,太阳电池转换效率几乎不变.当质子辐照剂量一定时,存在最优的FSF和FFE的掺杂浓度,使得太阳电池转换效率最高.在质子辐照剂量为0 cm-2和1×1010 cm-2时,FFE结构对应的峰值转换效率略低于FSF结构的情况.在质子辐照剂量为1×1011 cm-2时,FFE结构对IBC太阳电池转换效率的改善效果明显优于FSF结构的情况.     

染料敏化太阳能电池载流子传输的数值模拟

由于在染料敏化太阳能电池(dye-sensitized solar cell, DSSC)中存在染料弛豫、半导体薄膜中电子与氧化态染料分子发生反应和电子在电解质中与氧化态离子复合等不利反应,利用一个更完善的DSSC载流子传输模型对电池的光电性能进行模拟就显得非常重要。为此,本文基于由多重俘获理论建立的DSSC中的包括电子、染料阳离子、碘化物和三碘化物在内的载流子传输模型,数值模拟得到了不同TiO₂薄膜厚度、不同入射光强度与不同染料分子吸收系数下DSSC的J-V曲线。结果表明,随着TiO₂薄膜厚度的增加,太阳能电池的短路电流密度增大,开路电压减小,光电转换效率先增大后减小。当DSSC的TiO₂薄膜厚度为20 μm时,光电转换效率达到最大值7.41%,同时光电转换效率随入射光强度与染料分子吸收系数的增大均有一定程度提高,其中在吸收系数为4 500 cm^-1时,光电转换效率为6.73%。以上结果可以为改进DSSC的光电性能提供理论指导。     

堆积硅料的阶跃分布孔隙率对准单晶铸锭过程籽晶熔化的影响

本文针对光伏太阳能用准单晶硅铸锭系统的硅料熔化过程进行了数值模拟研究，尤其是孔隙率阶跃分布的堆积硅料熔化过程对籽晶熔化的影响。研究结果表明：堆积硅料孔隙率呈轴向阶跃分布有利于降低籽晶的熔化比例；籽晶的熔化界面形状主要受下层孔隙率影响，在特定的平均孔隙率范围内，上下两层孔隙率差异较小时，孔隙率的轴向阶跃分布对籽晶的熔化界面形状影响较小；当籽晶的熔化比例相近时，平均孔隙率越小，籽晶的熔化界面形状越平缓，越有利于籽晶边缘区域的保留；当平均孔隙率一定时，下层孔隙率越小越有利于籽晶边缘区域的保留。堆积硅料区域孔隙率呈径向阶跃分布会使籽晶的熔化界面形状发生畸变，内层孔隙率的逐渐增大会使籽晶的熔化界面形状由“凸”逐渐转变为“凹”,外层孔隙率不大于内层孔隙率时籽晶可以得到有效保留；内外两层孔隙率差值越小，籽晶的熔化比例越小。籽晶的熔化比例分布在不同轴向阶跃分布孔隙率下呈现一定的中心对称性，而在不同径向阶跃分布孔隙率下呈现一定的周期性，孔隙率均匀分布时的籽晶熔化界面形状优于其他情况。在实际工况条件下，可以根据由不同孔隙率分布条件下获取的籽晶熔化状态数据绘制的等值线图对堆积硅料区域的孔隙率分布进行合理配置...     

静态溶液中KDP籽晶长大的浮力对流模拟研究

采用有限容积法,对KDP籽晶在静态溶液中的生长过程进行了数值模拟,研究了籽晶长大过程中的形状变化,考察了体过饱和度和籽晶特征尺寸对籽晶表面过饱和度及剪切力的影响,重点分析了籽晶长大过程中的尺寸效应.结果表明,当籽晶的特征长度小于临界尺寸时,籽晶的生长速率随着晶体尺寸的增大而加快;而当籽晶的特征长度大于临界尺寸时,籽晶的生长速率随着晶体尺寸的增大而减慢.     

pH值对KDP晶体溶解度和溶液稳定性的影响

测定了不同pH值(2.0～5.5)生长溶液中KDP晶体(KH2PO4)的溶解度曲线,实验结果表明:随着生长溶液pH值的改变,KDP溶解度明显增大.讨论了KDP晶体溶液pH值、溶液组成和溶液饱和点温度三者之间的关系.进行了高pH值(3.8～5.6)KDP生长溶液的稳定性实验,发现高pH值生长溶液中的临界成核半径rC增大,溶液的稳定性提高.在不同pH值溶液中进行了晶体生长实验,探讨了不同pH值生长溶液中配合物对KDP晶体生长习性的影响.     

光在介电常数正弦调制的一维光子晶体中的传输

本文用平面波展开法和时域有限差分法研究了光在介电常数受正弦函数调制的一维光子晶体传输规律,发现该光子晶体同样具有一般光子晶体的带隙结构.带隙宽度随调制深度的增加而增加,随周期长度的增加而减小.还用时域有限差分法计算得到源频率分别在禁带和通带时电场在介质中的分布,禁带情况下电场在介质中受到抑制,通带情况下不受抑制.说明不论介质的介电常数如何分布,只要满足周期性的条件,介质都会具有一般光子晶体共有的本质特征.     

The induction time,interfacial energy and growth mechanism of maltitol in batch cooling crystallization

Maltitol is crystallized with seeds by cooling mode in industry, often with large amount of fine crystals and wide crystal size distribution. To eliminate the fine nucleation, it's necessary to understand the nucleation kinetics. In this work, the solubility of maltitol in water was measured by the gravimetric method, the nucleation kinetics of maltitol in batch cooling crystallization was investigated using focus beam reflectance measurement (FBRM), and a novel method was proposed to determine the induction time from the trend of the crystal median chord given by FBRM. Based on the relationship between the induction time and the supersaturation, the nucleation mechanism was obtained, including homogenous nucleation at high supersaturation and heterogenous nucleation at low supersaturation. Additionally, combining the classical nucleation theory (CNT) and Arrhenius’ principle, the crystal‐solution interfacial energy and the energy barrier of homogenous nucleation were calculated. From the scanning electron microscope (SEM) images, the growth mechanism of maltitol was identified as surface nucleation growth and the surface entropy factor calculated from the kinetic analyses of t_ind data corroborated this growth mechanism.     

面向新世纪的人工晶体

人工晶体是重要的电子、光子材料。本文结合信息技术的进步来考察电子材料、光电子材料和光子材料中人工晶体的发展。在新世纪(太元世纪)的全球信息科技的构架材料中人工晶体仍起着中心作用。     

衬底的Al化处理对AlN性能的影响

研究了衬底的Al化处理对采用MOCVD法在c面蓝宝石衬底上高温生长AlN外延层的影响机制.通过原位监测监控整个外延生长过程,同时对AlN外延层的表面形貌和晶体质量以及应变状态进行表征研究.结果表明衬底的Al化处理导致AlN外延层的表面更加平整但是晶体质量下降,同时对外延层的应变也有很明显的影响.     

ZnS/g-C3N4复合型催化剂的制备及其可见光光催化性能

利用共沉淀的方法制备了ZnS/g-C3N4复合型催化剂,并考察其在可见光区对罗丹明B的光降解性能的影响机制.采用TEM、BET、XRD、ICP、FT-IR和XPS等分析手段表征了样品,并评价了样品的光催化活性.结果表明,与g-C3N4相比,ZnS负载量为5wt;的ZnS/g-C3N4催化剂活性会更高一些,且经过四次循环实验后样品的光催化性能未明显失活.这可能归因于ZnS和g-C3N4所形成的异质结构提高了光催化效率.     

高压下Pca21相TiO2直接相变的第一性原理研究

利用第一性原理的GGA+U方法对TiO2的金红石相(P42/mnm)、铌铁矿相(Pbcn)和Pca21相(Pca21)进行了计算.首先,优化了这几个相的晶体结构及相关参数,分析了焓曲线图,发现在减压至8.4 GPa时,Pca21相直接相变为铌铁矿相.其次,通过拟合分析了三阶Birch-Murnaghan状态方程得到Pca21相的体弹模量B0与类萤石结构实验值(202 GPa)非常符合.最后,通过讨论Pca21相的相变压强和体弹模量,进一步证明Pca21相结构更符合类萤石实验结果.     

CVD法制备高质量金刚石单晶研究进展

本文介绍了制备单晶金刚石的主要方法并对其进行了对比,从籽晶选择、预处理和生长工艺几个方面综述了微波等离子体化学气相沉积法制备金刚石单晶的研究进展,并简单介绍了目前国内外在单晶金刚石制备上的进展,最后对CVD金刚石单晶在电子领域的应用进行了展望.     

Comments on Some Recent Developments in the Field of Liquid Crystals

Three areas of research into liquid crystals which have seen considerable development since the last International Liquid Crystal Conference at Bordeaux in 1978 have been selected for a brief over-view.

These areas concern: 1. New Liquid Crystal Materials containing non-aromatic ring systems and the developments which have followed from the earlier studies of esters of trans-4-n-alkylcyclohexane-1-carboxylic acids and the trans-4-n-alkyl-l-(4′-cyanopheny1)cyclohexanes (PCH's).

2. Agreement over a Nomenclature Problem Concerning Smectic Polymorphs and some interesting features of the smectic phase sequences for the 4-n-alkoxybenzylidene-4′-n-alkylanilines.

3. Discotic Phases—the discovery that the historically well known mesophase of di-isobutyl-silandiol is a discotic liquid crystal phase and the progress being made in studies of other discotic systems.

     

介电体超晶格

本文评述在介电体超晶格领域中的主要成果,特别是本实验室所做的工作。自1980年以来,我们将超晶格的概念从半导体推广到介电体,制备了周期和准周期介电体超晶格,实现了二次谐波产生、多波长二次谐波产生、三次谐波产生、光学双稳以及超高频超声波产生。 关键词：介电体超晶格; 非线性光学效应; 二次谐波产生; 光学双稳     

Ge掺杂β-Ga2O3晶体的发光性能研究

采用浮区法(FZ)生长Ge掺杂β-Ga2O3晶体,利用XRD和Raman光谱研究了掺杂对晶体结构的影响.透射光谱测试表明,随着Ge离子掺杂浓度增加,Ge∶ β-Ga2O3晶体光学带隙增大.在4.67 eV紫外光激发下,Ge∶ β-Ga2O3晶体的发光强度与β-Ga2O3晶体相当,发光衰减时间比β-Ga2O3晶体更快.