反向外延生长3C-SiC薄膜中残余应力的工艺优化

本文为改善反向外延生长3C-SiC薄膜中残余应力的工艺优化方法,采用LPCVD技术,将甲烷和氢气按1∶10比例混合后与n-Si(111)衬底反应,制备3C-SiC薄膜。通过X射线衍射分析仪、激光拉曼光谱仪和场发射扫描电子显微镜进行测试和分析。在该方法中,反应恒温1200℃为最优温度,反应温度过高或过低都不利于3C-SiC薄膜生长;在反应温度为1200℃时,为增加薄膜厚度而单纯增加反应时长,缺陷浓度也会相应地增加,从而薄膜结晶质量相应降低;但在1250℃反应温度时,增加反应时长不仅会增加薄膜的厚度,而且也会缓减薄膜中残余应力,同时改善薄膜的结晶质量。另外研究结果还表明:1250℃时经过一个恒温的等时退火工艺后,再降温的方式可进一步降低薄膜中本征残余应力,从而改善薄膜的结晶质量和晶格失配。     

3C-SiC薄膜反向外延生长工艺的研究

本文采用低压化学气相淀积(LPCVD)技术,以甲烷CH4作为反应碳气体源,氢气H2作为稀释气体,将两者混合后,在n型Si(111)衬底上反向外延生长n型3C-SiC薄膜。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(RAM)及扫描电子显微镜(SEM)对生长的3C-SiC薄膜进行测试和分析。对比在相同的反应温度下,不同的热处理方式对生长的3C-SiC薄膜质量的影响,进一步探讨SiC薄膜反向外延生长工艺的改进方法。结果表明,较慢的降温速率能够生长出质量较高的3C-SiC薄膜。     

表面增强拉曼光谱研究高分子共混物薄膜相结构

采用拉曼光谱法研究了由聚苯乙烯(PS)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的四氢呋喃(THF)溶液在玻璃基板上旋转涂膜得到的共混物薄膜。应用显微共焦拉曼光谱,根据PS在1604,1585cm-1处苯环的伸缩振动峰和PMMA在1728cm-1处羰基的伸缩振动峰,可以确定薄膜(厚度约为800nm)表面海岛状相结构的组分分布信息。另外,还对210℃下PS/PMMA(30/70)共混物薄膜退火过程中表面的变化进行了分析。采用表面增强拉曼散射效应对高聚物的增强作用得到了薄膜(厚度约为400nm)的Raman光谱,并且成功地对其组成进行了分析。     

分子束外延ZnSe/GaAs材料的拉曼散射研究

用分子束外延(MBE)技术，在GaAa(100)衬底上生长了厚度从0．045μm到1．4μm的ZnSe薄膜。通过室温拉曼光谱的测量对ZnSe薄膜纵光学声子(Longitudinal-opticalphonon)的谱形进行了分析。用拉曼散射的空间相关模型定量分析了一级拉曼散射的型间相关长度与晶体质量之间的关系，结果表明ZnSe外延层的晶体质量随着外延层厚度的减薄是渐渐退化的，这是由于界面失配位错引入外延层所致，理论分析与实验结果相吻合。     

Al/Al_2O_3复合薄膜的制备及表面等离子体共振性能研究

为了探究氧化层对金属薄膜表面等离子体共振(SPR)特性的调制作用,实验采用直流磁控溅射技术,通过控制沉积功率和沉积时间制备不同厚度的金属铝基薄膜,而后调控退火时间和温度得到相应的铝/氧化铝(Al/Al203)复合薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、紫外-可见-近红外分光光度计及拉曼光谱仪分别表征样品的结构、表面形貌及SPR特性。XRD测试结果表明,随着金属铝基薄膜厚度的增加,Al/Al203复合薄膜由非晶态转变为较低表面能方向择优生长,薄膜结晶质量提高。其吸收光谱在220 nm附近处出现由双层复合薄膜SPR吸收峰,830 nm附近的峰对应金属铝膜的本征吸收峰。以罗丹明B为例的拉曼光谱测试结果表明,拉曼散射强度随着铝薄膜厚度增加表现为先增强后减弱的趋势,当铝膜厚度为14.5 nm时,表面增强拉曼散射(SERS)效果最显著。实验结果表明,氧化铝膜层对不同厚度的金属铝基薄膜的SPR特性有很好的调制作用,氧化铝化学性质稳定,对样品起到很好的保护作用。     

LPCVD Si基转换生长3C-SiC薄膜的光学性质初探

本文采用LPCVD技术在高温条件下, 利用甲烷和氢气混合气体作为碳源, 在n-Si(111)衬底上制备3C-SiC薄膜。通过XRD、XPS、SEM、FT-IR和PL研究发现: 温度对3C-SiC薄膜的形貌和晶体质量有较大的影响, 并且生长温度对3C-SiC薄膜的780 cm-1左右的FT-IR反射峰强度影响非常大; 在室温测试条件下, 3C-SiC薄膜有较强的蓝光波段的荧光峰。     

4-(4-叔丁基苯氧基)-钒氧酞菁薄膜的拉曼散射及其表面形貌网络同步性

利用溶液浇铸法,将4-(4-叔丁基苯氧基)-钒氧酞菁(44VOPc)分别沉积在石英和纳米磷化镓(nano-GaP)薄膜表面,制备44VOPc薄膜和nano-GaP/44VOPc复合薄膜。拉曼光谱分析结果表明,在完全相同的光散射测试条件下,44VOPc薄膜的光散射强度普遍高于nano-GaP/44VOPc复合薄膜。应用复杂网络动力学理论,通过构建薄膜表面形貌复杂网络,对2种薄膜拉曼散射强度之间的差异进行对比分析。表面形貌复杂网络的节点可以视为分子的集合体,而每一个节点又可以作为一个振子。由复杂网络同步性原理可知,振子之间在耦合振动过程中的同步性越好,对应系统的拉曼散射强度越大。     

氧化石墨烯与水溶性酞菁铜的表面增强拉曼散射光谱特性研究

采用氧化石墨烯(GO)作为表面增强拉曼散射的基底,水溶性酞菁铜(TSCuPc)作为探针分子,实验探究了氧化石墨烯薄膜的层数和TSCuPc薄膜的厚度对拉曼散射增强的影响。首先配制了不同浓度的GO溶液,利用旋涂法在玻璃基底上制备了不同层数的GO膜,然后通过调节TSCuPc薄膜的旋涂转速,制备了GO和TSCuPc的复合薄膜。实验结果表明,当增加GO薄膜层数时,由GO和TSCuPc产生的π-π共轭所感应的分子极化率和由GO含氧官能团感应的局域电场均增大,因此TSCuPc分子的拉曼强度增大,且随着层数的增加,增强呈现饱和趋势;而随着TSCuPc薄膜厚度的增加,由于其自身分子间也存在π-π共轭,TSCuPc分子的拉曼光谱强度呈近似线性增加,且由TSCuPc薄膜厚度引起的首层效应并不是很明显。选用的可以溶液法成膜的TSCuPc分子,通常被用作有机光电子器件的空穴注入材料,研究GO与TSCuPc的表面增强拉曼光谱特性,为优化器件参数以提高有机光电子器件的电荷转移效率等性能具有重要的意义。     

Mg掺杂对AlGaN薄膜特性的影响

利用高精度x射线衍射和拉曼散射光谱，对MOCVD生长的不同Mg掺杂量的AlGaN薄膜的c轴 晶格常数、摇摆曲线和拉曼频移进行测量发现：当Mg掺杂剂量较小时，E2模式向 低频方向漂移表明张力应力有所增加，但是摇摆曲线和A1(LO)模式半高宽减小表 明薄膜质量有所提高；随着Mg掺杂剂量的增加，E2模式反向漂移表明此时薄膜中 存在压力应力，同时薄膜质量有所下降.最后根据拉曼频移和应力改变进行拟合得出相应的 线性表达式为Δσ＝-0298+0562·ΔE. 关键词： AlGaN:Mg 异质外延 x射线衍射 拉曼散射     

Si(100)和蓝宝石(0001)衬底上3C-SiC的Raman研究

单晶Si和蓝宝石(0001)是两种重要的3C-SiC异质外延衬底材料，然而，由于Si及蓝宝石和3C-SiC之间大的晶格失配度和热膨胀系数失配度，在3C-SiC中会产生很大的内应力，直接影响3C-SiC的电学特性。Raman散射测试是一个功能很强的测试方法，其强度、宽度、Raman位移等有关Raman参数可以给出有关SiC晶体质量的信息，其中包括内应力。利用背散射几何构置的Raman方法研究了Si(100)和蓝宝石(0001)村底上LPCVD方法生长的SiC外延薄膜，在生长的所有样品中均观察到了典型的3C-SiC的TO和LO声子峰，在3C-SiC／Si材料中，这两个声子峰分别位于970．3cm-l和796．0cm-1，在3C-SiC／蓝宝石材料中，分别位于965．1cm^-1和801．2cm-1，这一结果表明这两种外延材料均为3C-SiC晶型。利用一个3C-SiC自由膜作为无应力标准样品,并根据3C-SiC／Si和3C-SiC／蓝宝石的TO和LO声子峰Raman位移相对于自由膜的移动量，得到3C-SiC中的内应力约分别为1GPa和4GPa。实验发现在这两种材料的TO声子峰的Raman位移移动方向相反，通过比较3C-SiC、Si和蓝宝石的热膨胀系数，预期Si衬底上的3C-SiC外延膜受到的应力为张应力，而蓝宝石衬底上3C-SiC受到的应力则为压应力。     

基于Matlab分析负荷对多联机IPLV的影响

多联机有其特殊的优点,但是不同部分负荷的组合对IPLV的影响仍需进一步研究。文中建立IPLV与部分负荷的相关公式,运用MATLAB软件分析不同卸载级负荷与IPLV的关系,从而确定不同部分负荷的最优组合。     

五边形石墨烯负载Pt单原子稳定性能的应变调控

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Pt原子在五边形石墨烯(PG)上的吸附与动力学行为.研究结果表明,单个Pt原子在PG上虽然具有较大的吸附能及较高的扩散势垒,却不能够在衬底形成均匀分散的单原子.这是因为,随Pt原子数增加,Pt_n(n=1, 2, 3)在PG上的平均结合能也逐渐增加,更倾向于形成团簇,该发现有效否定了之前的报道称Pt能在PG上形成稳定的单原子催化剂这一结论(Phys. Chem. Chem. Phys. 21, 12201 (2019)).基于此,我们考虑对PG施加双轴应变,随着拉伸应力增加,Pt金属原子间的平均结合能逐渐降低,当拉伸应变施加至12%左右时,单个Pt在衬底上的结合能与Pt₂在衬底上的平均结合能相等,从而实现PG上均匀分散的Pt单原子催化剂.该结果对五边形石墨烯基材料应变调控实现单原子催化剂提供理论借鉴.     

Point defects on graphene on metals

Understanding the coupling of graphene with its local environment is critical to be able to integrate it in tomorrow's electronic devices. Here we show how the presence of a metallic substrate affects the properties of an atomically tailored graphene layer. We have deliberately introduced single carbon vacancies on a graphene monolayer grown on a Pt(111) surface and investigated its impact in the electronic, structural, and magnetic properties of the graphene layer. Our low temperature scanning tunneling microscopy studies, complemented by density functional theory, show the existence of a broad electronic resonance above the Fermi energy associated with the vacancies. Vacancy sites become reactive leading to an increase of the coupling between the graphene layer and the metal substrate at these points; this gives rise to a rapid decay of the localized state and the quenching of the magnetic moment associated with carbon vacancies in freestanding graphene layers.     

Remarks on KdV-type flows on star-shaped curves

We study the relation between the centro-affine geometry of star-shaped planar curves and the projective geometry of parametrized maps into RP¹. We show that projectivization induces a map between differential invariants and a bi-Poisson map between Hamiltonian structures. We also show that a Hamiltonian evolution equation for closed star-shaped planar curves, discovered by Pinkall, has the Schwarzian KdV equation as its projectivization. (For both flows, the curvature evolves by the KdV equation.) Using algebro-geometric methods and the relation of group-based moving frames to AKNS-type representations, we construct examples of closed solutions of Pinkall’s flow associated with periodic finite-gap KdV potentials.     

基于高光谱成像的纸质文物“狐斑”检测方法研究

受保存条件影响,很多纸质文物表面会形成狐斑（foxing）,如果不能进行有效监测和科学判断,会进而影响纸质文物安全。纸质文物狐斑病害检测存在滞后性、主观性等问题,对于书画藏品被墨色、颜料及印章等覆盖的区域更是难以通过肉眼进行识别,因此,基于文物的预防性保护理念,亟待开发对于狐斑高效、精确识别的无损检测技术。可见光-近红外高光谱图像结合了光谱和图像,包含丰富的空间信息与光谱信息,可以实现无损批量地平面采集样本光谱信息。该研究提出一种基于高光谱成像技术检测纸质文物狐斑的快速识别方法,获取模拟纸质文物在360～970 nm的高光谱图像,因360～450 nm受噪声影响过大,所以选择剔除这部分光谱数据;选取感兴趣区域并获取相应的平均光谱反射率,比较健康区域与被狐斑感染区域,发现两者的光谱曲线存在差异;在450～600 nm附近,受狐斑影响区域比健康区域的光谱反射率偏高,并在600 nm附近出现波峰形态;而在600～900 nm范围内,被感染区域与健康区域的光谱都趋于平稳,两者之间差异逐渐减小。选取从特征波长对应的图像中提取的特征信息建立图像识别模型,运用波段运算观察狐斑图像特征,狐斑的大小和分布情况都能清晰地显示,但与印章和墨迹重叠部分,狐斑被印章和墨迹遮盖,难以识别;利用最小噪声分离,虽然不同部分有重叠,但能发现仅凭肉眼难以识别的隐藏的狐斑;180条高光谱数据（450～970 nm）建立狐斑判别模型,随机地分为120条数据为训练集,60条数据为测试集,应用K-近邻法与BP神经网络建立纸质文物狐斑光谱判别模型,总体上两种方法对狐斑判别率分别达到73.3%和85%;BP神经网络相较于K-近邻模型,总体判别率更高,识别效果也更好。结果表明,利用高光谱成像可高效准确识别纸质文物狐斑,为后续研究狐斑分布发展提供可靠的技术手段,也为博物馆馆藏文物的保存提供指导意见。     

双漏斗肥皂膜实验的研究

研究双漏斗肥皂膜实验中肥皂膜的形状、特性以及它随两漏斗距离的变化过程.从理论上导出并经实验验证一个重要结论:两漏斗口的最大距离等于其半径的1.325倍,然而这一点常常被忽视.     

基于个性化模型的人眼色差对视功能影响的研究

利用光学设计软件Zemax,对人眼色差对视功能的影响进行了研究.对构建的个性化人眼模型进行离焦、像散和高阶像差矫正的模拟.视觉效果的提高受到了色差的很大限制.在中、高空间频率处,自然光下的调制传递函数约为单色光下的50%.在自然光下,传统视觉矫正能够获得1.2的视力,个性化视觉矫正能够获得1.5的视力,还远远达不到人们所期望的超视觉.     

基于区域增长的图像跟踪算法的研究

为了提高序列图像的跟踪精度,提出了基于区域增长的特征量提取方法。这种方法可捕获图像中所有单连通域,并能准确地提取其特征量,然后依据所提取的特征量设计分类器,实现对图像中所有单连通域进行分类识别并加以跟踪的目的。此算法有效地解决了一般传统识别算法难以区分目标和其近邻区域的干扰,而导致跟踪目标特征量提取不准确的问题。在目标特征提取识别算法的基础上,还提出了阈值预测分割算法,并应用在序列图像的跟踪中,取得了较好效果。