CVD法制备碳纳米管的TG-DTA研究--温度对CVD法制备碳纳米管的影响

基于碳纳米管粗产品中无定形碳和不同直径碳纳米管对氧的反应活性的差异 ,通过差热 -热重 (TG DTA)方法 ,结合透射电镜 (TEM)和X射线衍射 (XRD)的测试结果 ,研究了合成温度对以乙炔气体为碳源 ,用CVD法制备碳纳米管的石墨化程度、碳纳米管直径以及直径分布的影响 .结果表明 :反应中 ,由于催化剂Co/SiO2中活性组分 (Co)微晶随合成温度的升高而增大 ,导致所制备的碳纳米管的直径增大 ,从 2 0～ 30nm (6 5 0℃ )增加到 30～ 5 0nm (75 0℃ ) .碳纳米管的石墨化程度随着反应温度的升高而增加 .XRD实验结果还表明 ,当合成温度从 6 5 0℃增加到 85 0℃时 ,2θ值从 2 5 .8°增加到 2 6 .8°,(0 0 2 )晶面的层间距从 3.45 减小到 3.32 ,即随着合成温度的升高 ,碳纳米管 (0 0 2 )晶面的层间距减小 .通过DTA放热峰的峰温和半峰宽的分析得出 ,无定形碳的放热峰峰温Tp<380℃ ,其含量随着温度的升高而减小 .碳纳米管的DTA放热峰的峰温Tp 随着碳纳米管的直径和石墨化的程度的增加而升高 ,半峰宽随着碳纳米管的直径的分布范围增大而增宽 .低温 (6 5 0℃ )有利于生成直径小且均匀的多层碳纳米管 (2 0～ 30nm) ,而高温 (大于 75 0℃ )则有利于生成直径大的多层碳纳米管 (大于 30～5 0nm) .     

温度对单壁碳纳米管端口结构的影响

利用紧束缚势分子动力学模拟方法，研究了温度在2000—3500 K之间单壁碳纳米管端口结构的变化趋势.研究表明，温度对整个管端口结构起关键作用，计算表明温度在3000K和3500K下碳管两端口在15ps时间尺度内依次闭合，温度高易于使理想单壁碳管端口封闭，且端口封闭导致碳管系统能量的降低.由于Armchair型碳纳米管与相同半径的Zigzag型碳纳米管相比有相对低的应力能，导致Armchair型碳纳米管更易形成端口封闭的结构. 关键词： 碳纳米管 紧束缚势     

单壁碳纳米管端口结构的热稳定性

利用紧束缚势分子动力学模拟方法,研究了温度在1000 K-3000 K之间单壁碳纳米管端口结构的变化趋势.计算表明,温度对整个管端口结构有重要影响,温度升高容易使理想单壁碳管端口封闭.温度在3000 K下碳管端口达到封闭,而且端口封闭导致碳管系统能量的降低.碳纳米管长度越长,端口封闭越快,且扶手型碳纳米管比锯齿型碳纳米管更容易形成端口封闭的结构.     

单壁碳纳米管储氢的第一原理分子动力学模拟

本文用第一性原理平面波赝势方法模拟研究了手性单壁碳纳米管与氢分子的相互作用,考察了碳纳米管直径对储氢性能的影响.对单壁碳纳米管储氢的模拟结果表明:(1)物理吸附时,H2可以吸附在空腔内,也可以吸附在管与管之间的空隙中,纳米管内部的氢吸附力均高于管外,而“完好无损”的H2分子不能够穿过管壁而进入管内.(2)化学吸附时,碳纳米管对氢的吸附首先出现在管的边缘附近,碳纳米管局部会发生形变,SWCNTs的张力会随C-H键的增加而增大,系统不稳定.(3)随着直径的增加,纳米管内、外的氢吸附力差异减小.     

石墨烯碳纳米管复合结构渗透特性的分子动力学研究

采用经典分子动力学方法研究了压力驱动作用下水在石墨烯碳纳米管复合结构中的渗透特性.研究结果表明,水分子渗透通过石墨烯碳纳米管复合结构的渗透率明显高于石墨烯碳纳米管组合结构.水在石墨烯碳纳米管复合结构中的渗透率随着压强的升高而增大,随着电场强度的增大而减小.考虑了温度和复合结构中双碳管轴心距对水渗透性的影响规律.系统温度越高,水的渗透率越高;随着双碳管轴心距的增加,水的渗透率逐渐降低.通过计算分析水流沿渗透方向的能障分布,解释了各参数变化对水在石墨烯碳管复合结构中渗透特性的影响机理.研究结果将为基于石墨烯碳管复合结构的新型纳米水泵设计提供一定的理论依据.     

单壁碳纳米管储氢的第一原理分子动力学模拟

本文用第一性原理平面波赝势方法模拟研究了手性单壁碳纳米管与氢分子的相互作用,考察了碳纳米管直径对储氢性能的影响。对单壁碳纳米管储氢的模拟结果表明: (1)物理吸附时,H2可以吸附在空腔内,也可以吸附在管与管之间的空隙中,纳米管内部的氢吸附力均高于管外,而“完好无损”的H2分子不能够穿过管壁而进入管内。(2)化学吸附时,碳纳米管对氢的吸附首先出现在管的边缘附近,碳纳米管局部会发生形变,SWCNTs的张力会随C-H键的增加而增大,系统不稳定。（3）随着直径的增加,纳米管内、外的氢吸附力差异减小。     

碳纳米管和碳化硅纳米管热导率的分子动力学研究

采用Tersoff势测试和研究了反向非平衡分子动力学中的Müller-Plathe法和Jund法在一维纳米管热传导中的应用.在相同的模拟步数中,Müller-Plathe法可以得到很好的结果,热导率在交换频率大于50时对参数的选择并不敏感.然而,Jund法并不能得到良好的线性温度梯度,其热导率在一定程度上依赖于选择的热流大小.在此基础上,运用Müller-Plathe法进一步研究了碳纳米管和碳化硅纳米管的长度、直径和温度对热导率的影响.结果表明,无论是碳纳米管还是碳化硅纳米管,其长度、直径和温度对热导率的影响是一致的.只要长度增加,纳米管的热导率相应增大,但增长速率不断降低.直径对热导率的影响很大程度上还取决于温度,在高温时,直径对热导率几乎没有影响.除此之外,纳米管的热导率随着温度的增加总体上也是不断降低的,但峰值现象的出现还受纳米管长度的影响.     

用微米级LaNi5为催化剂生长的碳管的ESR谱研究

用微米级LaNi₅合金粉末为催化剂, 以乙炔为原料, 采用化学气相沉积(CVD)法合成了多壁碳纳米管. 在100~290 K温度下测量了41 μm≤d≤150 μm粒径催化剂制备的不同直径分布的碳纳米管的电子自旋共振（ESR）谱,研究了测量温度、微米级催化剂粒径及制备过程的氢气氛对生成的碳纳米管的ESR谱线型、g因子、线宽的影响. 发现碳纳米管的g因子随其直径的增大而增大,分别为2.040 0（催化剂粒径41 μm≤d≤50 μm, 碳纳米管的直径分布为10 nm到20 nm）和2.089 8（催化剂粒径100 μm≤d≤150 μm,碳纳米管的直径分布为70 nm到120 nm）. 发现小管径纳米管的ESR谱图有一个峰, 而大管径纳米管的ESR谱图有两个峰A和B, 且随测量温度的升高, 峰B强度增大.     

结构和变形对单壁碳纳米管力学性能的影响

使用分子动力学方法模拟了单壁碳纳米管的拉伸变形行为和泊松比,并从单壁碳纳米管晶胞单元的结构特征角度,系统分析了管径、螺旋性和应变对力学性能的影响．模拟结果显示,单臂性碳纳米管(8,8)-(22,22)和锯齿性碳纳米管(9,0)-(29,0)的拉伸弹性变形可以分别达到35％-38％和20％-27％,拉伸条件下这些碳纳米管的弹性模量随管径的增大从960 GPa下降到750 GPa,并且锯齿性碳纳米管的弹性模量比单臂性碳纳米管的弹性模量要高．通过对三根具有相同直径和不同螺旋性的碳纳米管(9,9),(12,6)和(16,0)分别在拉伸和压缩条件下的模拟发现,随着变形的增大,碳纳米管的泊松比将减小;在相同的拉伸应变下,碳纳米管的泊松比随其螺旋角的减小而减小,而在相同的压缩应变下,碳纳米管的泊松比随其螺旋角的减小而增大．     

径向压缩碳纳米管的电子输运性质

研究径向压缩形变对碳纳米管电子输运性质的影响对搭建微纳碳基电子器件具有重要意义.本文利用分子动力学模拟方法研究了碳纳米管与金属界面接触构型,得出碳纳米管径向压缩形变的规律.模拟结果表明:碳纳米管在水平接触金属表面后,其稳定状态下的径向压缩形变大小会受接触长度、管径大小、金属种类和片层数量的影响.基于紧束缚密度泛函理论和非平衡格林函数结合的第一性原理,系统地研究了不同直径、手性、片层、径向压缩形变碳纳米管的电子输运性质.研究表明:金属性单壁碳纳米管的电流呈线性增长趋势,且电流-电压的大小只与偏压有关,与直径大小无关;当其存在径向压缩形变时,电流在大偏压下增长趋势减缓,甚至会出现平台效应.半导体性单壁碳纳米管的导通电流随着径向压缩形变的增加而减小,电流-电压曲线逐渐从半导体特性向金属特性转变.随着径向压缩形变的增加,双壁碳纳米管的电流-电压曲线变化规律与金属性单壁碳纳米管的电流-电压曲线变化规律一致,但在相同偏压下,双壁碳纳米管的电流比单壁碳纳米管的电流高1倍;三壁碳纳米管的电流-电压曲线存在较大的振荡波动.     

An electrochemical investigation of Li intercalation in the sol-gel LiMn2O4 spinel oxide

An alternative approach for obtaining the LiMn₂O₄ spinel phase is provided by the use of the sol-gel method in aqueous solution. The main electrochemical properties of the sol-gel LiMn₂O₄ phase are reported. In addition to chronopotentiometric and voltammetric experiments, the kinetics of the electrochemical insertion–extraction of lithium in Li_xMn₂O₄ (0.25<x<1) has been investigated using ac impedance spectroscopy. The strong variation of the chemical diffusion coefficient D_Li vs x, in the range 10⁻⁸–10⁻¹¹ cm² s⁻¹ (D_Li is found to be maximum for x=0.55) is critically discussed.     

二维圆盘颗粒体系声学行为的数值研究

数值测量了卸载过程中二维单分散圆盘颗粒系统的横波、纵波声速、声衰减系数、非线性系数随压强的变化以及声衰减系数随频率的变化.结果表明,二维(2D)圆盘颗粒体系的横波、纵波声速均随压强呈分段幂律标度:当压强P10~(-4)时,横波、纵波声速随压强的增大而减小;当P10~(-4)时,有v_t~P~(0.202),v_l~P~(0.338).进一步得到其剪切模量和体积模量的比值G/B也随压强呈幂律标度,G/B~P~(-0.502),暗示在低压强下,与三维(3D)球形颗粒体系类似,2D圆盘颗粒体系也处于L玻璃态.水平激励和垂直激励下2D圆盘颗粒系统的衰减系数随频率变化也呈现分段行为:当频率f0.05时,衰减系数不随f变化;当f0.05时,横波纵波的衰减系数α~f;当f0.35时,横波衰减系数α_T~f~2,纵波衰减系数α_L~f~(1.5).此外,竖直水平激励下的2D圆盘颗粒系统的非线性系数和衰减系数随压强也呈现与声速类似的分段规律:当P10~(-4)时,横波非线性系数β_T~P~(-0.230),其余都不随压强变化.当P10~(-4)时,两者均随压强增大呈幂律减小:β_T~P~(-0.703),β_L~P~(-0.684),α_T~P~(-0.099),α_L~P~(-0.105).进而得到2D圆盘颗粒系统中散射相关的特征长度?~*随压强呈幂律标度,当P10~(-4)时,?~*~P~(-0.595);当P10~(-4)时,?~*~P~(0.236).     

BaTiO3/p-Si异质结的整流特性和光诱导特性的研究

利用脉冲激光沉积法成功制备了BaTiO₃/p-Si异质结, 该异质结在80–300 K 显示出了良好的整流特性和光诱导特性. 开启电压随着温度的升高而逐渐降低. 利用不同频率的光子辐照样品, 观察到明显的光电导效应. 且随着照射光子能量的增大, 结电流也相应变大, 光诱导效应越明显. BaTiO₃薄膜电阻-温度(R-T) 曲线显示氧缺陷条件下BaTiO₃薄膜具有良好的半导体特性. 关键词： 异质结 光诱导效应 3薄膜')" href="#">BaTiO₃薄膜     

Design and simulation of AlN-based vertical Schottky barrier diodes

The key parameters of vertical AlN Schottky barrier diodes(SBDs) with variable drift layer thickness(DLT) and drift layer concentration(DLC) are investigated. The specific on-resistance(R_(on,sp)) decreased to 0.5 m? · cm~2 and the breakdown voltage(V_(BR)) decreased from 3.4 kV to 1.1 kV by changing the DLC from 10~(15) cm~(-3) to 3×10~(16) cm~(-3). The VBRincreases from 1.5 kV to 3.4 kV and the Ron,sp also increases to 12.64 m? · cm~2 by increasing DLT from 4-μm to 11-μm. The VBRenhancement results from the increase of depletion region extension. The Baliga's figure of merit(BFOM) of3.8 GW/cm~2 was obtained in the structure of 11-μm DLT and 10~(16) cm~(-3) DLC without FP. When DLT or DLC is variable,the consideration of the value of BFOM is essential. In this paper, we also present the vertical AlN SBD with a field plate(FP), which decreases the crowding of electric field in electrode edge. All the key parameters were optimized by simulating based on Silvaco-ATLAS.     

金属螺旋型碳纳米管的Peierls相变研究

根据描述电子声子相互作用的Fr?hlich哈密顿量,推导出了金属螺旋型碳纳米管(n₁,n₂)的Peierls相变温度的一般表达式,并利用该式计算了(6,3)的Peierls相变温度.结果表明金属螺旋型碳纳米管在远离室温下都不会发生Peierls相变,仍然保持其金属性 关键词： 螺旋型碳纳米管 电子声子相互作用 Peierls相变     

外加电场和Al组分对纤锌矿AlGaN/GaN量子阱中的电子g因子的影响

研究了外加电场和垒层的Al组分对AlGaN/GaN量子阱中的横向和纵向g因子(g⊥和g//)及其各向异性(δg)的影响.纤锌矿体结构的贡献(S_//~(bulk)和g⊥)是构成g⊥=(g//-g_0)=g_//~(bulk)的主要部分,但g_//~(bulk)和g⊥的差值很小且几乎不随外加电场和Al组分改变.当外加电场的方向同极化电场的方向相同(相反)且增加时,g_//~(bulk)和g_⊥~(bulk)的强度同时增加(减小).当外加电场从-1.5×10~8 V·m~(-1)到1.5×10~8 V·m~(-1)变化时,异质结界面对g⊥的贡献(Γ_(Inter))大于0且强度缓慢增加,阱层对g⊥的贡献(Γ_W)小于0且强度也缓慢增加.然而Γ_(Inter)的强度比Γ_w大,且后者的强度随着外加电场的改变增加较快,所以δg0且强度随着外加电场的变化而减小.当垒层的Al组分增加时,如果不考虑应变效应(S_(1,2)=0),g_//~(bulk)和g⊥的强度同时减小,然而考虑应变效应后(S_(1,2)≠0),β_1g⊥和γ1(g_//~(bulk))的强度随着Al组分的增加而增加.随着垒层Al组分的增加,Γ_(Inter)和Γ_w的强度都增加,但Γ_(Inter)的强度较大且增加得较快,所以的的强度缓慢增加.g⊥的强度先随着Al组分的增加而减小,然后又随着Al组分的增加而增加,因为g⊥小于0且强度随着Al组分增加得很快.结果表明,AlGaN/GaN量子阱结构中的电子g因子及其各向异性可以被外加电场、垒层的Al组分、应变效应和量子限制效应共同调制.     

Investigation on threshold voltage of p-channel GaN MOSFETs based on p-GaN/AlGaN/GaN heterostructure

The threshold voltage (V_th) of the p-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) is investigated via Silvaco-Atlas simulations. The main factors which influence the threshold voltage of p-channel GaN MOSFETs are barrier height Φ_1,p, polarization charge density σ_b, and equivalent unite capacitance C_oc. It is found that the thinner thickness of p-GaN layer and oxide layer will acquire the more negative threshold voltage V_th, and threshold voltage |V_th| increases with the reduction in p-GaN doping concentration and the work-function of gate metal. Meanwhile, the increase in gate dielectric relative permittivity may cause the increase in threshold voltage |V_th|. Additionally, the parameter influencing output current most is the p-GaN doping concentration, and the maximum current density is 9.5 mA/mm with p-type doping concentration of 9.5×10¹⁶ cm^-3 at V_GS = -12 V and V_DS = -10 V.     

LaxBa1-xFe12-xZnxO19铁氧体磁性与穆斯堡尔谱的研究

采用草酸盐共沉淀工艺制备了La_xBa_1-xFe_12-xZn_xO₁₉六角铁氧体,当x<0.8时生成磁铅石型六角铁氧体,随x值增大,比磁化强度σ值增加,居里温度下降,磁晶各向导性降低,由穆斯堡尔谱分析推断锌离子从尤过于4f₂晶位。 关键词：     

Optical absorption of the VOH center in MgO

An optical absorption band which peaks at 2.21 eV at room temperature has been assigned to the V_OH center in MgO, a linear defect consisting of the array O⁺ [=] HO⁺, where only deviations from the normal site charge are shown. This band is very similar to that of the V⁻ center. The relative oscillator strengths of the transitions is estimated to be f(V_OH)/f(V⁻) = 0.70 ± 0.1.     

纳米孔隙内混合气体流动特性的分子动力学模拟

纳米孔隙内气体流动的理论预测对气体微流控器件的设计和制造具有重要的理论指导作用,文章采用分子动力学方法研究了氮气、氧气和二氧化碳混合气体在平行壁纳米孔隙内的剪切流动特性和边界滑移特性.研究结果表明:随着加入二氧化碳比例的不断增加,混合气体滑移速度不断增大,并且当二氧化碳的比例低于20%时,混合气体流动速度沿孔隙宽度方向呈线性分布;而当比例达到40%后,其速度轮廓将呈现非线性趋势.当二氧化碳所占比例为20%时,随着孔隙宽度的增加,混合气体的整体边界滑移随之减小.探究了混合气体密度和气-固耦合强度对混合气体流动及边界滑移的影响机理.发现随着混合气体密度的减小,气流边界滑移增大;随着气-固界面耦合强度的增强,边界气体分子易被吸附而出现黏滑运动,气体分子在边界处的积聚现象增强,剪切应变率增大,边界滑移减小.