多孔硅锗的制备及其近红外发光增强

用激光照射辅助电化学刻蚀硅锗合金样品能够形成多种低维纳米结构。在硅锗合金上形成的多孔状结构在波长为725 nm处有很强的光致发光(PL)峰,PL的增强效应不能单独用量子受限模型来解释。我们提出新的模型来解释这种低维纳米结构的PL增强效应。     

退火氧化生成的硅锗低维结构的光致发光性质

用激光辐照辅助电化学刻蚀的方法加工硅锗薄膜样品,30min后,在样品表面形成了多孔状的结构,该结构在724nm处有很强的光致发光(PL)峰。将该多孔状结构的样品置于高温氧化炉中进行不同时间的退火氧化处理后,发现在不同的退火氧化条件下样品的PL光谱发生了明显的变化。通过分析,作者根据量子受限(QC)和量子限制-发光中心(QCLC)模型,建立了新的量子受限-晶体与氧化物界面态综合模型来解释样品PL发光的变化。     

激光照射下的低温氧化生成锗的纳米结构及其特性

在高精度椭偏仪（HPE）系统中，采用激光照射硅锗合金衬底助氧化的新方法，在SiO2层中生成锗的双纳米面结构；并在样品生长过程中，用HPE同步测量样品的纳米结构. 用Raman光谱仪测量样品的横断面，发现很强的PL发光谱峰. 用量子受限模型和改进的量子从头计算（UHFR）方法分析了PL光谱的结构. 关键词： 高精度椭偏仪 锗的纳米结构 PL光谱 量子受限     

飞秒激光形成的半导体低维结构与发光

采用飞秒激光辐照硅和硅锗样品,用扫描电子显微镜(SEM)观察样品同,发现样品上产生了某低维结构.用飞秒激光作用产生等离子体相干驻波对硅和硅锗表面的融蚀模型来解释低维结构的形成机制,发现硅的表面周期约为400 nm的光栅结构在波长719 nm处有较强的光致荧光(PL)峰.该光致荧光的发光强度较小,其机制可从激光的脉宽和重复率两个方面来分析.当激光辐照的能量明显超过硅的融蚀阈值时,光栅形状消失,另一种锥状结构开始形成.控制加工条件,可以获得用于衍射和微分束的纳米光栅.     

脉冲激光辐照单晶硅形成的低维结构及其光致荧光特性

将功率密度约为0.5 J·s-1·cm-2、脉冲宽度约为8 ns、束斑直径为0.045 mm、波长为1 064 nm的YAG激光束照射在硅样品表面打出小孔,在孔内的侧壁上形成较规则的网孔状结构;该结构有很强的光致荧光,其强度比该样品的瑞利散射强;发光峰中心约在700 nm处。在无氧化的环境里用激光加工出的硅样品几乎无发光,这证实了氧在光致荧光增强上起着重要作用。用冷等离子体波模型来解释孔侧壁网孔状结构形成的机理,并用量子受限-发光中心模型来解释纳米网孔壁结构的强荧光效应。当激光辐照时间为9 s时,孔洞侧壁上的网孔状结构较稳定,且有较强的光致荧光。     

脉冲激光辐照单晶硅形成的低维结构及其光致荧光特性

 将功率密度约为0.5 J·s^-1·cm^-2、脉冲宽度约为8 ns、束斑直径为0.045 mm、波长为1 064 nm的YAG激光束照射在硅样品表面打出小孔,在孔内的侧壁上形成较规则的网孔状结构;该结构有很强的光致荧光,其强度比该样品的瑞利散射强;发光峰中心约在700 nm处。在无氧化的环境里用激光加工出的硅样品几乎无发光,这证实了氧在光致荧光增强上起着重要作用。用冷等离子体波模型来解释孔侧壁网孔状结构形成的机理,并用量子受限-发光中心模型来解释纳米网孔壁结构的强荧光效应。当激光辐照时间为9 s时,孔洞侧壁上的网孔状结构较稳定,且有较强的光致荧光。     

激光辐照对氧化锌光谱学性能的影响

本文以拉曼光谱,PL光谱等表征手段研究准分子激光辐照氧化锌晶格微结构及其光谱性能的影响。当能量密度超过一定阈值时,会造成晶格畸变,诱导产生附加的拉曼振动模式:布里渊区A点的TA模,位于70cm-1左右以及500～600cm-1之间的LO模。准分子激光辐照与未辐照区之间存在晶格畸变逐渐减弱的过渡区。采用共聚焦的方法,Z-向逐点扫描,可以估算一定激光能量密度下,辐照对氧化锌材料的影响区深度。     

双极集成电路低剂量率辐射损伤增强效应的高温辐照加速实验

选择了四种典型双极集成电路,在两种不同剂量率下,开展了不同温度的高温辐照加速实验,测量了典型双极集成电路的辐射敏感参数在不同高温辐照下的变化规律。实验结果表明:高温辐照能够给出空间低剂量率辐射损伤增强效应的保守估计,且存在最佳辐照温度,最佳辐照温度随总剂量的增加向低温区漂移,随剂量率的增大向高温区漂移,在相同剂量率和总剂量下,输入级为NPN晶体管的双极集成电路比输入级为PNP晶体管的最佳辐照温度低。     

双极集成电路低剂量率辐射损伤增强效应的高温辐照加速实验

选择了四种典型双极集成电路,在两种不同剂量率下,开展了不同温度的高温辐照加速实验,测量了典型双极集成电路的辐射敏感参数在不同高温辐照下的变化规律。实验结果表明：高温辐照能够给出空间低剂量率辐射损伤增强效应的保守估计,且存在最佳辐照温度,最佳辐照温度随总剂量的增加向低温区漂移,随剂量率的增大向高温区漂移,在相同剂量率和总剂量下,输入级为NPN晶体管的双极集成电路比输入级为PNP晶体管的最佳辐照温度低。     

退火对Pb辐照Al2O3单晶发光特性的影响

研究了230MeV的²⁰⁸Pb²⁷⁺辐照Al₂O₃样品及随后在600,900,1100K高温条件下退火后的光致发光特性。从辐照样品的测试结果可以清楚地看到在波长为390,450nm处出现了强的发光峰。辐照量为1×10¹³ions/cm²时,样品的发光峰最强。经过600K退火2h后测试结果显示,380nm发光峰剧烈增强,而其他发光峰显示不明显。在900K退火条件下,380nm的发光峰开始减弱,而在360,510nm出现了明显的发光峰,至到1100K退火完毕后380nm的发光峰完全消失,而360,510nm的发光峰相对增强。从被辐照样品的FTIR谱中看到,波数在460~510cm^-1间的吸收是振动模式,经过离子辐照后,吸收带展宽,随着辐照量的增大,Al₂O₃振动吸收峰消失,说明Al₂O₃振动模式被完全破坏。1000~1300cm^-1之间为Al—O—Al桥氧的伸缩振动模式,辐照后吸收带向高波数方向移动,说明其振动模式受到影响。辐照剂量较小的样品,损伤程度相对较低,经退火晶化后,振动模式基本恢复到单晶状态;辐照剂量较高的样品,损伤程度大,退火处理后表面变得较粗糙,振动模式并未出现,说明结构破坏严重。     

高重复频率激光对光学材料损伤特性的研究

研究了几种红外窗口材料的高重复频率Ｎｄ：ＹＡＧ激光和Ｃｕ蒸气激光体损伤规律，发现样品损伤有明显积累效应。经过分析，发现高重复频率激光损伤是一处微观损伤积累过程，并引入吸收元的概念建立了一个简单的损伤积累模型。     

飞秒脉冲激光对YAG晶体的辐照作用的研究

采用波长为800nm，脉冲宽度为120fs的飞秒激光对提拉法和温梯法生长的YAG晶体进行辐照。并对辐照后的样品进行吸收光谱及电子顺磁共振谱(EPR)的检测。结果表明，提拉法的晶体在经过辐照后，255nm吸收峰减弱，同时在370nm处产生新的宽峰吸收，其产生原因是由于样品内部分Fe^3 转化成Fe^2 ，并有少量F^ 心生成。对比两种不同方法生长的晶体，温梯法生长的YAG晶体的抗激光辐照能力略优于提拉法生长的晶体。     

基于HIRFL 的高温应力材料载能离子辐照实验装置

针对未来先进核能装置候选结构材料在高温和应力等条件下抗辐照性能的评价与快速筛选的需求,基于兰州重离子研究装置( HIRFL ) 可提供的离子束流条件,设计制作了国内第一套高温应力材料载能离子辐照装置。该装置由束流扫描及探测系统、高温系统、应力系统、真空冷却系统和远程控制系统等5 部分组成,可以同时提供高温和拉/ 压应力下材料的离子束均匀辐照件,温区覆盖了室温至1 200 °C范围,拉/ 压应力范围为0 ~1176 N,x-y 方向均匀扫描面积可大于40 mmx40 mm。利用该装置,已经成功进行了多次高温和应力条件下载能离子辐照先进核能装置候选材料的实验研究,并取得了初步成果。In order to expedite the evaluation of properties of irradiated materials and the selection of candidate materials for future nuclear energy systems, we developed a specific ion irradiation equipment installed on the Heavy Ion Research Facility of Lanzhou ( HIRFL ) for materials under high temperature and stress. This equipment consists of ion beam scanning and detector system, high temperature load system, stress load system, water cooling system as well as telecommunication and control system. It can supply a wide range of temperature (from room temperature to 1 200 °C ) and stress ( pull / push from 0 to 1 176 N) simultaneously for materials under ion irradiation. The x-y scanning area with high uniformity is larger than 40 mm40 mm. This is the first suit of ion irradiation equipment made in China that can be used to study co-operating effects of high temperature and stress in an irradiated material. It has been successfully used several times for materials irradiations under high temperatures and stress, which proved that the new equipment has very good performances in experiments.     

高功率激光器窗口三维温度场分析及其热透镜研究

对高功率激光器输出耦合镜的受热情况进行了分析,在实际工作模型下 设定了圆柱坐标下的热传导方程边界条件。对高功率激光器输出耦合镜所处的物理状态进行了符合实际情况的简化,求得了热传导方程的解析解。对GaAs窗口材料分析了高功率激光器输出耦合镜内部温度分布,在考虑了材料折射率与线膨胀系数随温度变化的因素后,计算了等效光程变化及其引起的热透镜效应。     

紫外激光照射引起的硅酸铅玻璃结构的变化

采用紫外-可见吸收光谱和电子自旋共振谱(ESR)对硅酸铅玻璃薄膜和体材料受紫外激光照射前后的结构变化进行了研究。研究发现：266 nm的紫外激光照射硅酸铅玻璃体材料时,能使其Urbach能量增大,即玻璃结构的无序性增大。电子自旋共振谱研究表明,266 nm激光照射不会在硅酸铅玻璃中产生顺磁缺陷中心, 也不会对硅酸铅玻璃薄膜在235 nm附近的吸收峰产生影响,但用248 nm紫外激光照射则观察到了235 nm吸收峰的光漂白现象。     

BSO晶体的高温拉曼光谱与高温结构特征

阐述了BSO晶体在常温下的结构特征,通过测量晶体在常温下的拉曼光谱,对晶格主要振动模式进行了指认,测量晶体升温至熔化过程中不同温度下的拉曼光谱,分析研究了其微观结构在升温过程中的变化以及在高温状态下的结构特征。     

Synthesis of Nanocrystalline Ceria Particles for High Temperature Oxidation Resistant Coating

Cerium oxide has been investigated to be an effective coating material for high temperature applications for various alumina- and chromia-forming alloys. The present study investigates the use of microemulsion method to obtain monodispersed, non-agglomerated nanocrystalline ceria particles in the range of 5nm using sodium bis(2-ethylhexyl) sulphosuccinate (AOT) as a surfactant. Furthermore, the use of non-agglomerated nanocrystalline ceria particles to develop improved high temperature oxidation resistant coatings on AISI 304-grade stainless steel was investigated. It was found that non-agglomerated nanocrystalline ceria particles were more effective in improving the oxidation resistance than the agglomerated nanocrystalline particles.     

半导体材料的激光辐照效应计算和损伤阈值分析

在激光对抗中,探测器容易受到激光损伤,为此研究了连续强激光对半导体材料的损伤机理,建立了氧碘化学激光器辐照InSb圆板型靶材的二维物理模型。在圆柱坐标系中利用积分变换法,求解热传导和热弹性力学方程组。得到由激光辐照引起的温度场和热应力场的瞬态分布。经过严格的理论分析,计算出InSb材料的激光破坏阈值,讨论了,不同的辐照时间和光斑半径对破坏阈值的影响。研究发现其破坏形态为熔融破坏,一般不会出现解理或炸裂现象,这一结果与相关实验报道一致。最后分析了与温度有关的非线性参量对损伤阈值的影响。     

强流脉冲电子束辐照对NiCoCrAlY涂层结构和性能的影响

 采用低气压等离子体喷涂在DZ4镍基高温合金表面沉积NiCoCrAlY 涂层,并利用强流脉冲电子束（HCPEB）对其进行辐照处理。对HCPEB辐照处理前后的涂层的结构和性能分析得出,经HCPEB辐照处理后,疏松的涂层表面重熔,变得致密平整,产生微区光滑、熔坑和裂纹。X射线衍射分析表明,电子束辐照后涂层中的γ′相增多,涂层没有产生明显的残余微观内应力。900 ℃静态空气等温氧化试验结果显示,HCPEB辐照处理后,涂层的抗氧化性能明显提高。原因在于电子束辐照处理的涂层氧化后表面形成了更加完整的Al2O3保护层,同时γ′相的增加也有利于其耐氧化性能的提高。