高压合成立方氮化硼用的新触媒材料的研究

 本文研究了合成立方氮化硼用新触媒材料Mg₃B₂N₄及Ca₃B₂N₄的制备方法，并对它们的稳定性及其催化作用进行了讨论。氮化硼原料的结晶状态及合成温度、合成时间、气流量等对新触媒的合成有着重要的影响。本文还在高温高压下利用新触媒进行了立方氮化硼的合成实验，结果表明，与碱土金属触媒相比新触媒具有合成压力低、转化率高、合成温度和压力范围宽、产物杂志含量低、破碎强度高等优点，是一种应用前景很大的触媒材料。     

高压高温下B2O3与Mg和Li3N的反应

 通过B₂O₃与Mg和Li₃N分别在不同温度压力条件下的反应，用X射线方法研究了生成物的物相。当采用Mg与B₂O₃为原料时，其产物是Mg₃B₂O₆；用Li₃N与B₂O₃反应时，产物中除了Li₃BO₃，还有立方氮化硼（cBN）生成。这表明，当原料中含有相同数量B₂O₃时，用Mg和Li₃N分别作触媒合成立方氮化硼，将得到不同的结果。     

Ca3B2N4-hBN系中立方氮化硼的膜生长机制

 以Ca₃B₂N₄为触媒,在高温高压下对六角氮化硼进行处理,在六角氮化硼与触媒的交界处得到了被金属膜包覆的立方氮化硼晶体。这表明六角氮化硼到立方氮化硼的转变与人造金刚石的膜生长机制类似：立方氮化硼晶体在触媒与六角氮化硼接触处择优成核,在生长着的立方氮化硼与六角氮化硼之间存在着金属薄膜,该膜对立方氮化硼“基元”有输运作用。随着该金属膜向六角氮化硼区的推进,在其后留下生长的立方氮化硼晶体。     

六方氮化硼的结晶度对合成立方氮化硼的影响

 将3种不同初始结晶度的六方氮化硼（h-BN）分别与Li₃N按一定比例混合,在低于立方氮化硼（c-BN）的合成温度和压力条件下,采用高温、高压预处理方式,使3种h-BN的结晶度发生改变。对不同预处理条件下得到的h-BN进行X射线衍射分析,确定了结晶度的变化程度。用不同结晶度的h-BN作为初始原料合成c-BN,观察并分析了h-BN向c-BN转化时微观结构的变化以及h-BN的结晶度对合成c-BN的影响。实验结果表明,结晶度低的h-BN更容易合成c-BN。     

制备压力对La2/3Sr1/3MnO3的磁电阻效应的影响

 研究了制备压力对纳米块状样品La_2/3Sr_1/3MnO₃的结构、磁学和电学性质的影响。结果表明：样品的晶粒尺寸随制备压力的增加而变小，且不同样品的磁电阻效应不同。低场磁电阻效应在整个实验温区都随制备压力的升高而变弱，这主要是由制备压力使样品晶粒界面连接更紧密所导致；T<200 K时，高场磁电阻效应随制备压力的升高而变强，T>200 K时，高场磁电阻效应随制备压力的升高反而变弱，这主要是由制备压力改变样品的晶粒尺寸所引起。     

低温高压条件下裂解聚吡咙薄膜导电性的初步研究

 通过对裂解聚吡咙（PMDA-DAB）薄膜导电性环境温度、裂解温度及压力关系的研究表明：其室温导电率随所加压力与裂解温度的升高而增加。电导与温度的依赖行为有赖于裂解温度T_p及所加的压力在T_p<800 ℃时，碳化过程产物能符合三维变程跃迁模型；而在T_p>800 ℃时，石墨化过程产物则比较符合修正的三维变程跃迁模型。最大的导电率是在裂解温度为1 200 ℃的裂解产物上在1.05 GPa压力下获得的，数值约1 000 S/cm，电导与压力的关系能较好地符合所改进的扩展莫特关系。     

高压类氢原子的能量与极化率计算

 为了探讨压力对类氢原子结构与性能的影响，本文采用类氢原子关闭在一半径为r₀的球壳内的模型，计算其能量与极化率随球壳半径r₀与相应压力的变化规律，给出了数值表和相应的曲线。     

Mg3N2和Mg3B2N4触媒的研究

 本文由实验确定了常压下合成的Mg₃B₂N₄触媒和Mg₃N₂-BN体系在高温高压下都转变成相同的高压相Mg₃B₂N₄。本文还讨论了Mg₃B₂N₄和Mg₃N₂触媒的异同。认为用常压合成的Mg₃B₂N₄作为初始触媒对于合成立方氮化硼是有利的。     

用不同合成体系制备黑色立方氮化硼的研究

 立方氮化硼（cBN）晶体随颜色的加深,晶体的晶形越完整,晶体尺寸也越大。采用Mg+hBN、LiH+hBN、Li₃N+hBN+B和B+Li₃N 4种体系分别合成出了黑色的立方氮化硼晶体。通过光学显微镜、X射线衍射、拉曼光谱等测试分析手段,从合成条件、晶体形貌、颗粒度及残余应力等方面对不同体系合成出的黑色cBN晶体作了比较。结果表明,不同体系的合成效果有很大差别。在实际应用中应该根据需要采用不同的体系,以达到最优化合成目的。     

高压下块状Pd40Ni40P20非晶合金的晶化

 本文研究了Pd₄₀Ni₄₀P₂₀块状非晶在4 GPa及常压下的晶化过程。得到了时间-温度转变图。结果表明：高压下样品的晶化温度明显升高，压力对原子的长程扩散及相分离熔体的粘性流动均有抑制作用。在接近熔点进行高压退火时，获得了单相过饱和固溶体。其晶体结构为面心立方。     

cBN晶体的Raman光谱测量

 用R1000激光共聚焦Raman光谱仪研究了高温高压合成棒中的立方氮化硼（cBN）晶体、原材料六方氮化硼（hBN）和催化剂。Raman光谱测量结果表明：伴随cBN晶体生长的散射峰,出现了两条全新的Raman散射峰（约1.088 cm^-1和约1.368 cm^-1）。该散射峰所对应的物质可能是在高温高压条件下hBN向cBN转变时生成的不完全产物——BN的一种新相。这一结果将有助于进一步讨论cBN的生长机理。     

立方氮化硼晶体的杂质及颜色

 讨论了人工合成立方氮化硼晶体中的杂质与晶体颜色之间的关系，提出了cBN的赋色原因和机制。     

片状立方氮化硼合成及其导电特性研究

 通过控制高压腔内的温度、压力梯度合成了粒径300～500 μm的片状立方氮化硼（cBN）单晶体。通过在原料中掺杂及对合成晶体的真空高温扩散掺杂，获得了具有半导体导电性的立方氯化硼材料并测试了其V-A特性。     

hBN-LiH/hBN-Li_3N-B体系合成cBN的赋色过程研究

在高温高压条件下,用hBN-LiH和hBN-Li3N-B为初始材料均可以合成出黑色cBN晶体。拉曼光谱测试结果表明,cBN晶体颜色变黑的原因是晶体中多余B原子的存在造成的。在hBN-Li3N-B体系中,晶体内部有明显的三角形阴影形成,表明从晶体表面的中心到顶角间B原子的含量较多,从表面中心到棱边B原子的含量逐渐减少。而在hBN-LiH体系中所得到的晶体颜色从黑色透明直接变成黑色不透明状态,晶体内部没有出现三角形阴影,表明晶体中作为杂质的B原子分布比较均匀。此两种情况说明,B作为杂质原子进入cBN晶体中可以有两种分布情况,一是居中对称分布,二是均匀分布,从晶体的生长环境和自身的排杂能力方面分析了晶体为什么会出现上述现象。     

Analysis of Transition Mechanism of Cubic Boron Nitride Single Crystals under High Pressure-High Temperature with Valence Electron Structure Calculation

The possibilities of hexagonal boron nitride(hBN) and lithium boron nitride(Li_3BN_2) transition into cubic boron nitride(cBN) under synthetic pressure 5.0 GPa and synthetic temperature 1700 K are analyzed with the use of the empirical electron theory of solids and molecules. The relative differences in electron density are calculated for dozens of bi-phase interfaces hBN/cBN, Li_3BN_2/cBN. These relative differences of hBN/cBN are in good agreement with the first order of approximation(10%), while those of Li_3BN_2/cBN are much greater than 10%.This analysis suggests that Li_3BN_2 is impossible to be intermediate phase but is a catalyst and cBN should be directly transformed by hBN.     

第一性原理研究硫化镉高压相变及其电子结构与弹性性质

采用第一性原理研究了CdS的六方纤锌矿(WZ), 立方闪锌矿(ZB) 和岩盐矿(RS)相在高压条件下的相稳定性、 相变点、电子结构以及弹性性能.WZ相与RS 相可以在相应的压强范围内稳定存在, 而ZB相不能稳定存在.压强大于2.18 GPa时, WZ相向RS相发生金属化相变.WZ相中S原子电负性大于Cd, 且电负性差值小于1.7, CdS的WZ相为共价晶体.高压作用下, S原子半径被强烈压缩, 有效核电荷增加, 对层外电子吸引能力提高, 电负性急剧增大, 导致S与Cd的电负性差值大于1.7, CdS的RS相以离子晶体存在. WZ相的C₄₄随压强增加呈下降趋势, 导致WZ相力学不稳定, 并向RS相转变.当压强大于2.18 GPa时, RS相C₁₁, C₁₂随压强增加而增大, 并且C₄₄保持稳定, 说明RS相具有良好的高压稳定性与力学性能. 关键词： 第一性原理 相变 电子结构 弹性性质     

外壳层最近邻交换相互作用对Blume-Capel模型相变行为的影响

利用有效场理论研究了纳米管上双模随机晶场中混合自旋Blume-Capel模型的相变行为。结果表明，系统相变行为与取值概率、晶场强度比值、晶场参数、温度以及外壳层最近邻交换相互作用密切相关。取值概率、晶场强度比值、晶场参数和外壳层最近邻交换相互作用等诸多因素相互竞争，影响系统的一级和二级相变以及临界点。     

Measurement of the linear electro-optic tensor of cubic boron nitride single crystals

The transverse electro-optic(EO)modulation system is built based on cubic boron nitride(cBN)single crystals unintentionally doped and synthesized at a high pressure and high temperature.The photoelectric output of the system includes two parts that can be measured respectively and the value of elements in the linear EO tensor of the cBN crystal can be obtained.This method does not need to measure the absolute light intensity.All of the surfaces of the tiny cBN crystals whose hardness is next to the hardest diamonds are{111}planes.The rectangular parallelepiped cBN samples are obtained by cleaving along{110}planes and subsequently grinding and polishing{112}planes of the tiny octahedral cBN flakes.Three identical non-zero elements of the EO tensor of the cBN crystal are measured via two sample configurations,and the measured results are very close,about 3.68 and 3.95 pm/V,respectively,which are larger than the linear EO coefficients of the general III-V compounds.     

Kinetics and systematics of structural phase transitions in the regular lanthanide metals under pressure

Abstract

Techniques and results of studies on the kinetics and hysteresis of the structural phase transitions in lanthanides under pressures up to 58 GPa and temperatures between 200 K and 520 K are presented. The transformation rates show the same time dependence as for diffusion controlled transitions, however, other interpretations of this time dependence are also possible. Estimates of the 0 K equilibrium transition pressures are derived from the pressure and temperature dependence of the activation free energies A, G. A comparison of critical radius ratios, R_ux/R_5p for all the regular lanthanides at the various phase transitions shows simple systematics in the high pressure behaviour of the lanthanides.     

Structural phase transitions of the B1–B2 type in small-sized ionic crystals

The features of structural phase transitions that occur under high pressure are studied. The density functional theory is used to calculate the B1–B2 phase transition pressure as a function of the crystal size for small-sized alkali halide crystals. A size effect (an increase in the phase transition pressure as the crystal grain radius decreases) is revealed for the B1–B2 transitions in all halogen compounds except for lithium fluoride, for which the dependence is inverse.