内表面掺硅聚苯乙烯空心微球初步研究

 靶丸内表面掺杂诊断元素可以为内爆压缩界面的研究提供必要的手段。以二甲基二乙氧基硅烷为原料，利用乳液微封装技术和界面聚合技术可以实现单一内表面掺硅的空心聚苯乙烯微球的制备。X光照相和X能谱分析表明：内表面掺硅量比外表面高出2~3个数量级。均匀内表面掺硅层的厚度小于0.3μm，掺杂层厚度越小，均匀性越好。     

微晶硅n-i-p太阳电池中n型掺杂层对本征层结构特性的影响

采用高压射频等离子体增强化学气相沉积方法在非晶和微晶两种n型硅薄膜衬底上沉积了一系列不同厚度的本征微晶硅薄膜，研究了不同n型硅薄膜对本征微晶硅薄膜的表面形貌、晶化率和结晶取向等结构特性的影响.结果表明，本征微晶硅薄膜结构对n型掺杂层具有强烈的依赖作用，微晶n型掺杂层能够有效减少n/i界面非晶孵化层的厚度，改善本征微晶硅薄膜的纵向均匀性，进而提高微晶硅n-i-p太阳电池性能. 关键词： 孵化层 微晶硅薄膜 纵向均匀性 n-i-p太阳电池     

掺硫聚苯乙烯空心微球小面积XPS分析

 在靶丸内表面掺杂诊断元素可以为内爆压缩界面的研究提供必要的手段，因此确定聚苯乙烯微球的元素含量特别是掺杂元素的含量对于靶丸的性能研究有重要的意义。采用小面积X射线光电子能谱（SAXPS）分析技术，对直径为150 mm，掺硫的单一聚苯乙烯微球的内外表面进行了测试，获得了微区内的元素及元素含量，发现硫主要存在于微球内表面。同时对该微球的制造过程进行了分析，认为XPS分析结果与工艺状态一致。     

In掺杂ZnO薄膜的制备及其特性研究

采用射频反应溅射技术在硅(100)衬底上制备了未掺杂和掺In的ZnO薄膜。掠角X射线衍射测试表明，实验中制备的掺In样品为ZnO薄膜。用X射线衍射仪、原子力显微镜和荧光分光光度计分别对两样品的结构、表面形貌和光致发光特性进行了表征，分析了In掺杂对ZnO薄膜的结构和发光特性的影响。与未掺杂ZnO薄膜相比，掺In ZnO薄膜具有高度的C轴择优取向，同时样品的晶格失配较小，与标准ZnO粉末样品之间的晶格失配仅为0．16％；掺In ZnO薄膜表面平滑，表面最大不平整度为7nm。在掺In样品的光致发光谱中观察到了波长位于415nm和433nm处强的蓝紫光双峰，对掺In样品的蓝紫双峰的发光机理进行了讨论，并推测出该蓝紫双峰来源于In替位杂质和Zn填隙杂质缺陷。     

大尺寸多孔硅／硝酸盐复合材料的制备

多孔硅是一种具有特殊物理形态的硅单质材料，呈海绵状结构，内部存在大量的纳米孔洞，孔洞表面有一层具有原子直径厚度的氢原子层，这个氢原子层在硅原子和充填在孔洞内的硝酸盐分子之间起着缓冲和隔离作用。在一定的触发条件下，可以发生快速的氧化还原反应，纳米孔洞结构使得多孔硅与硝酸盐之问的界面面积非常大，反应速度非常快，反应释放能量是TNT的7倍，这使得多孔硅／硝酸盐复合材料成为一种潜在的含能材料。     

Si掺杂对AlGaInP/GaInP多量子阱性能的影响

采用LP-MOCVD技术在n-GaAs衬底上生长了AlGaInP／GaInP多量子阱红光LED外延片。以X射线双晶衍射技术和光致发光技术对外延片进行了表征,研究了Si掺杂对AlGaInP／GaInP多量子阱性能的影响。研究表明：掺Si能大大提高(Al0．3Ga0.7)0.5In0.5P／Ga0.5In0.5P多量子阱的发光强度。相对于未故意掺杂的样品,多量子阱垒层掺Si使多量子阱的发光强度提高了13倍,阱层和垒层均掺Si使多量子阱的发光强度提高了28倍。外延片的X射线双晶衍射测试表明,Si掺杂并没有使多量子阱的界面质量变差。     

低速p/i界面缓冲层对高速沉积微晶硅太阳电池性能的影响

在采用高压高功率的甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术高速沉积微晶硅(μc-Si：H)太阳电池过程中，产生的高能离子对薄膜表面的轰击作用会降低薄膜质量和破坏p型掺杂层(p层)与本征层(i层)之间的界面特性.针对该问题提出在电池中引入低速沉积的p/i界面层的方法，即在p层上先低速沉积一薄层本征μc-Si：H薄膜，然后再高速沉积本征μc-Si：H薄膜.实验结果表明，引入低速方法沉积的界面层有效地提高了p/i界面特性和i层微结构的纵向均匀性，而随界面层厚度的增加，i层中的缺陷态先降低后增加， 关键词： μc-Si：H太阳电池 甚高频等离子体增强化学气相沉积 p/i界面层     

毛细管X光透镜共聚焦技术在测厚中的应用

为了实现对薄膜和镀层材料厚度的微区无损分析,利用多毛细管X光会聚透镜和多毛细管X光平行束透镜设计并搭建了普通实验室X射线光源的共聚焦微束X射线荧光测厚仪,对该共聚焦测厚仪的性能进行了系统表征。利用该测厚仪测定了厚度约为25μm的Ni独立薄膜样品和压于硅基表面厚度约为15μm的Ni薄膜样品厚度,对应它们的相对测量误差分别为3.7%和6.7%。另外,还对厚度约为10μm Ni薄膜样品的厚度均匀性进行了测量。该共聚焦测厚仪可以对样品进行微区深度分析,并且具有元素分辨能力,从而使得该谱仪可以测量多层膜样品不同层的膜厚,在薄膜和镀层厚度表征领域具有潜在的应用。     

磁控溅射结合脉冲激光制备钛掺杂硅薄膜的研究（英文）

发展了一种改进的新型超掺杂工艺,通过真空磁控溅射多层镀膜后结合532nm波长可见纳秒脉冲激光熔融处理,进行超掺杂钛的硅薄膜材料的制备,并对材料的超掺杂层的性质和红外吸收性能进行了探究.结果表明,硅膜层中掺杂的钛原子的百分比浓度超过1%左右,对应钛原子浓度约为5×10~(20) cm~(-3)左右,超过钛在硅中形成超掺杂所对应的原子浓度.钛超掺杂层的厚度超过200nm左右,相对传统工艺具有明显提升,并且钛原子的浓度变化范围不超过20%,分布比较均匀.小角度X射线衍射测试表明经过可见脉冲激光熔融处理后的硅薄膜层材料结晶度为25%左右,呈多晶结构.同时红外吸收谱测试表明,样品的钛掺杂硅膜层在大于1 100nm波长的区域具有很高的红外吸收效果,最高的红外吸收系数达到1.2×10~4 cm~(-1),远超过单晶硅材料.具有比较明显的亚能带吸收的特征,呈现出Ec-0.26eV的掺杂能级.霍尔效应测试表明硅膜层具有较高的载流子浓度,超过了8×10~(18)cm~(-3).     

Mo/Si软X射线多层膜的界面粗糙度研究

 用磁控溅射法分别制备了以Mo膜层和Si膜层为顶层的Mo/Si多层膜系列, 利用小角X射线衍射确定了各多层膜的周期厚度。以不同周期数的Mo/Si多层膜的新鲜表面近似等同于同一多层膜的内界面，通过原子力显微镜研究了多层膜界面粗糙度随膜层数的变化规律。并在国家同步辐射实验室测量了各多层膜的软X射线反射率。研究表明：随着膜层数的增加，Mo膜层和Si膜层的界面粗糙度先减小后增加然后再减小，多层膜的峰值反射率先增加后减小。     

激光辐照下静止及旋转充压柱壳结构变形的对比分析

 采用3维实体单元模拟激光辐照下静止及旋转充压柱壳的应力和应变分布，分析了柱壳可能发生破坏的位置和条件。通过对计算结果的分析表明，对于激光辐照下静止及旋转充压柱壳，裂纹都有可能在光斑边缘附近产生。但由于在旋转充压柱壳上，在过光斑中心圆周上有高应力带状区域，因此旋转柱壳有可能在这一环带区域也发生破坏。在相同的激光加载条件下，静止充压柱壳更容易在局部区域开始发生破坏。     

强激光加热旋转薄柱壳的参量选择分析

为了把激光加热静止圆柱壳的实验测量结果应用到旋转圆柱壳的激光参量估计中,研究了旋转圆柱壳的激光加热效率。用积分变换法得到了旋转圆柱壳的温度分布,分析了最大温升点相对激光峰值强度点的滞后现象。基于静止圆柱壳和薄壳假设,导出了旋转圆柱壳激光加热效率及估计辐照时间的表达式。对于旋转金属圆柱壳,最大温升点相对激光峰值强度点的滞后角和激光加热效率取决于无量纲参量DR(柱壳半径R与束斑半径r0之比)、DL(横向热扩散尺度4ατL与束斑半径r0之比)及DM(加热时间τL与柱壳旋转频率fR的乘积)。达到相同的最大温升时,旋转圆柱壳的激光辐照时间和静止圆柱壳的激光辐照时间之间存在与激光功率无关的非线性关系,而激光功率决定了所需的绝对激光辐照时间。     

强激光对燃烧室壳体的热-力毁伤研究

基于ANSYS有限元软件, 按有无内压作用, 分别对激光辐照下燃烧室壳体的温度场、热应力、应变与损伤进行了计算与分析.分析表明, 壳体的温度场分布与光束的功率分布一致, 光斑中心温度最高.壳体中应力最大值不在光斑中心, 而是位于光斑边缘处, 在壳体吸收的激光功率密度超过1 000 W/cm²时, 壳体中应力大于材料的强度极限, 壳体均会发生软化.在存在内部燃气压力的情况下, 壳体应力会产生局部集中, 沿壳体环向表面通过光斑中心中轴线区域很有可能裂口;相比较无内压的壳体, 存在内压的壳体中的应力和产生的形变均大于无内压时的壳体.因此, 为达到相同的毁伤效果, 在存在内压的情况下, 可以适当的降低激光的辐照强度.     

强激光对燃烧室壳体的热-力毁伤研究

基于ANSYS有限元软件,按有无内压作用,分别对激光辐照下燃烧室壳体的温度场、热应力、应变与损伤进行了计算与分析.分析表明,壳体的温度场分布与光束的功率分布一致,光斑中心温度最高.壳体中应力最大值不在光斑中心,而是位于光斑边缘处,在壳体吸收的激光功率密度超过1 000W/cm2时,壳体中应力大于材料的强度极限,壳体均会发生软化.在存在内部燃气压力的情况下,壳体应力会产生局部集中,沿壳体环向表面通过光斑中心中轴线区域很有可能裂口;相比较无内压的壳体,存在内压的壳体中的应力和产生的形变均大于无内压时的壳体.因此,为达到相同的毁伤效果,在存在内压的情况下,可以适当的降低激光的辐照强度.     

The interaction and the surface crack of single-crystal silicon induced by a millisecond laser

When the silicon material is irradiated by laser, it absorbs the laser energy leading to the temperature rise and the thermal stress. The damage effect includes melting, vaporation and thermal stress damage. Once the thermal stress exceeds the stress strength the crack will initiate. The silicon surface cracks induced by a millisecond laser are investigated. The experimental results show that three types of cracks are generated including cleavage crack, radial crack and circumferential crack. The cleavage crack is located within the laser spot. The radial crack and circumferential crack are located outside the laser spot. A two-dimensional spatial axisymmetric model of silicon irradiated by a 1064 nm millisecond laser is established. To assess what stresses generate and explain the generation mechanism of the different cracks, the thermal stress fields during laser irradiation and the cooling process are obtained using finite element method. The radial stress and hoop stress within the laser spot are tensile stress after the laser irradiation. The temperature in the center is the highest but the thermal stress in the center is not always highest during the laser irradiation. The cleavage cracks are induced by the tensile stress after the laser irradiation. The radial crack and the circumferential crack are generated during the laser irradiation.     

激光辐照下转动柱壳平均温度与破坏时间的工程估算

 推导了激光辐照下转动壳体平均温度沿壳体母线方向分布的解析公式。由于对高斯功率密度分布光束无法得到工程上实用的结果，对公式进行了解析拟合，仅由一个具有实际物理意义的拟合系数——分布因子确定了解析拟合公式的形式，明确了温度估算公式中各项的物理意义。解析拟合公式计算结果与数值模拟结果较为一致。作为温升估算方法的一个应用实例，推导了转动充压柱壳在激光辐照下破坏时间的解析公式，与数值计算结果吻合得较好。     

强激光辐照下预载柱壳热屈曲失效的数值分析

 采用有限元方法（ANSYS7.0）和简易的热力耦合本构关系，较系统地数值研究了预载柱壳受激光辐照时的热力响应和热屈曲失效行为，分析了几种壳体在不同预载条件下（轴压或内压）的屈曲模态和屈曲特征值，给出了屈曲模态和热屈曲失效与激光强度、辐照时间、预载条件和壳体几何尺度及形状间的定量或定性关系。计算结果表明：（1）屈曲失效行为主要集中在激光辐照区内且以径向屈曲为主。（2）在一定范围内，屈曲特征值与光斑中心点温度近似有线性关系。（3）激光辐照区内高温引起的材料软化和预载径向变形的耦合作用是柱壳发生热屈曲失效的根本原因，有效提高结构刚度，可使屈曲特征值提高。（4）壳体形状的改变对内压柱壳有更为明显的影响，其中圆柱形壳体屈曲特征值最大，因此具有较高的安全性。     

激光辐照下充压柱壳结构变形的数值模拟

 激光辐照下充压柱壳局部受热，最终导致充压柱壳上激光加载区发生鼓包和爆裂现象。作者用有限元方法数值模拟了激光辐照下柱壳的变形，计算出的应力、应变场显示光斑中心处是最有可能发生爆裂的地方，结论与实验结果相符。同时，根据计算结果，对激光加载初期发生鼓包现象的原因作了分析。     

CW-COIL激光辐射锗-硫化铅探测器的实验研究

本文叙述了锗－硫化铅（Ｇｅ－ＰｂＳ）探测器的基本特性。分析了激光辐射锗滤光片使用材料升温的穿透深度随时间的变化。在光斑面积２．４６ｍｍ×３．６９ｍｍ和辐照时间０．８ｓ的条件下，得到连续氧碘激光（ＣＷ－ＣＯＩＬ）辐照锗滤光片的烧蚀阈值为１２４Ｗ和破裂阈值为１７７Ｗ的实验数据。在此基础上，进行了ＣＷ－ＣＯＩＬ辐照Ｇｅ－ＰｂＳ探测器的热效应研究，在光斑直径２．１ｍｍ和辐照时间０．８ｓ的条件下，给出ＣＷ－ＣＯＩＬ使Ｇｅ－ＰｂＳ探测器致盲的阈值为１７Ｗ、永久失效的阈值为１９８Ｗ的实验结果。研究结果表明：ＣＷ－ＣＯＩＬ辐照Ｇｅ－ＰｂＳ探测器的破坏机理是激光加热和热应力联合作用的结果。锗滤光片升温，造成硫化铅探测器环境温度升高，导致其探测灵敏度下降为零是ＣＷ－ＣＯＩＬ辐照Ｇｅ－ＰｂＳ探测器产生致盲的原因。激光辐照功率越高，Ｇｅ－ＰｂＳ探测器致盲、恢复时间就越长，甚至造成永久性的失效。     

激光器与轨道的相对位置对动态加热的影响

 通过分析光束入射的角度因子将激光器在地平面上的安放位置进行分类，采用了几何分析和数值模拟的方法，探讨了聚焦激光束在加热运动圆柱体过程中，为了达到一定的加热功率水平和能量水平以取得最好的加热效果而应采取的措施，即应当以激光垂直入射的轨道点为中心，以激光的有效工作时间为取值范围，并参考大气对激光能量的衰减，相对于轨道选取适当的距离进行加热。该研究从理论上说明了激光器与圆柱体运动轨道的相对位置对激光动态加热的影响可以看作一个优化问题，存在最优解，进而对于合理使用激光器进行动态加热具有参考价值。