N在Zn1-xBexO合金中热力学稳定性的第一性原理研究

采用第一性原理计算方法,通过改变Zn1-xBexO合金中Be的浓度及其掺杂位型,研究N在Zn1-xBexO合金中的形成能和受主离化能,分析了p型导电的可能性.结果表明:Be-N共掺杂时,N优先占据周围没有Be的O位置,每增加一个Be近邻掺杂原子,No的形成能增加约0.2 eV.当近邻Be原子数为2和3时,No的受主离化能比较低.Be浓度为11at;时,具有2个近邻Be原子的No的受主离化能降低至0.1 eV左右,可以认为是浅受主,Be-N共掺ZnO才可能呈p型导电.考虑No在室温条件下的受主离化率和No形成能的影响,估算出Be-N所提供的空穴载流子浓度不会高于1017 cm-3;如果计及n型背景载流子的补偿效应,Be-N共掺ZnO的p型导电率应该比较低.     

高功率脉冲非平衡磁控溅射放电特性和参数研究

用线圈电流控制非平衡磁场,用汤森放电击穿形成深度自触发放电,用磁阱捕获放电形成的二次电子和导致漂移电流,形成了高功率非平衡磁控溅射放电。采用偏压为-100V相对磁控靶放置的圆形平面电极收集饱和离子电流;在距离磁控靶14cm的位置由Langmuir探针测量浮置电位;示波器测量磁控靶的脉冲电压、电流、浮置电位和饱和离子电流信号。装置的放电脉冲功率达到0.9MW,脉冲频率最大值为40Hz左右,空间电荷限制条件是控制电子电流和离子电流的主要机制。     

钨/低活化钢钎焊用铁基非晶钎料与接头微结构

为了连接W和CLF-1 RAFM钢,设计出由低活化元素组成的Fe-B-Si、Fe-B-Si-Sn、Fe-B-Si-Cr-(Sn)、Fe-B-Si-P-(Cr,Sn)、Fe-B-Si-Mn-(Ga,Sn)和Fe-B-Si-(Cr,Mn,Ga,Ta,Sn)系列Fe基非晶钎料,结合熔体快淬技术制备出非晶合金箔带,并对W/CLF-1 RAFM钢接头微结构进行了对比研究。采用X-射线衍射仪对箔带样品与焊缝进行了相鉴定;通过差热分析测量了非晶箔带的熔化温度和液相线温度;利用光学金相和电子探针分析了焊缝组织形貌和元素分布。结果表明,利用Fe-B-Si、Fe-B-Si-Cr和Fe-B-Si-Mn-Sn非晶钎料可获得结构完整的W/CLF-1钢接头;前两种钎料得到的焊缝组织基体相为α-Fe固溶体,而含Mn钎料形成的焊缝基体为马氏体组织;在高温钎焊过程中,这些Fe基非晶钎料中的高B含量促使FeWB、FeW2B2和Fe3B型金属间化合物在焊缝中形成,并有效地阻止了W元素向低活化钢基体长程扩散。所设计的低活化Fe基非晶钎料可用于W和低活化钢的连接和接头性能研究。     

偏滤器等离子体中杂质对钨壁材料的侵蚀模拟研究

偏滤器是托卡马克中与等离子体直接接触的部件,为了保证装置的寿命,需要尽可能地减小等离子体对偏滤器靶板的侵蚀.本文用粒子模拟的方法研究了不同等离子体温度情况下碳和铍两种杂质离子对钨偏滤器侵蚀速率的影响.模拟首先得到稳定的鞘层结构、入射到靶板的离子流和能流密度,并通过统计获得了入射离子的能量和角度分布,最终根据这些物理参量,采用经验公式计算出钨靶板的侵蚀速率.研究表明,在等离子体温度不太高的情况下,钨靶板的热侵蚀几乎不起作用,而由于杂质离子对钨的物理溅射阈值较低,并且会通过鞘层加速获得能量,因此其对钨壁材料的物理溅射是导致靶板侵蚀的主要原因,另外靶板材料的侵蚀速率随着等离子体温度升高以及杂质含量增大而急剧增大.     

同轴介质阻挡放电发生器介质层等效电容和负载特性研究

大气压介质阻挡放电(DBD)可以在常压下产生非平衡等离子体,已经成为热点研究领域.通过脉冲或交变电源激发放电,研究电源输出特性、电源与放电发生器负载间的匹配和外界条件对放电的影响对于理解放电现象和提高放电效率具有重要意义.本文采用Lissajous图形法,分别研究了驱动电压、气流速率等因素影响同轴DBD发生器介质层等效电容及负载幅频特性的规律.结果表明,气流速率和驱动电压等外界条件影响DBD发生器的负载特性:介质层等效电容随气流速率增大而减小,随驱动电压增大而增大;幅频特性曲线均表现出RLC回路谐振现象,谐振频率随气流速率增大而增大,随驱动电压增大而减小.通过对比发现,介质层等效电容随频率的变化曲线与幅频特性曲线具有一致的特征,介质层等效电容是影响电路谐振频率动态变化的主要因素.提出了一种有关介质层等效电容的形成机制.     

基于离线激光诱导击穿光谱方法的HL-2A石墨瓦沉积层初步分析

对HL-2A 偏滤器靶板和固定孔栏位置的石墨瓦进行了离线激光诱导击穿光谱(LIBS)测量，比较分析了沉积行为，初步得到了不同位置沉积层粒子种类(Fe、Si、H、D 等元素)及其深度的变化。与飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS)所得结果进行了对比，发现离子深度变化形貌趋同。根据沉积层有效信号激光数，得到激光烧蚀速率约为270nm/脉冲。     

H+MgH+→Mg++H2反应中由非绝热耦合引起的复合物形成反应机理

一个化学反应的过程可能涉及多个绝热电子态,其中的非绝热耦合对反应机理起着重要的作用. 本文采用含时量子波包方法和轨线面跳跃方法研究了非绝热耦合对H+MgH⁺→Mg⁺+H₂反应的影响. 通过理论计算得到了绝热和非绝热近似下的反应态-态分辨的积分截面. 计算结果表明,当计算中忽略非绝热耦合时,反应遵循直接剥离的反应机理. 然而,当计算中包含非绝热耦合时,在反应过程中可以形成一个长寿命的激发态复合物(MgH₂⁺)^*,进而使反应遵循复合物形成反应机理. 通过轨线面跳跃计算,进一步揭示了直接剥离和复合物形成反应机理. 由非绝热耦合引起的复合物形成反应机理不仅提高了反应的活性,并且对产物的振动态分布具有显著影响.     

甲烷在空气燃烧的等离子体射流助燃效应的光谱研究

大气压氩等离子体射流是一种非平衡等离子体,能够产生大量的电子、离子、激发态粒子和活性基团,在燃烧过程中这些粒子的参与能够大大降低化学反应的活化能,而等离子体射流的动力学效应影响粒子输运过程,使得等离子体射流具有一定程度的辅助燃烧效果。本实验通过发射光谱测量,分别识别出了在非预混和预混的甲烷燃烧过程参与燃烧的中间物种（OH,CH和C₂）,测量了这些自由基的发射光谱强度随着外部控制变量（放电电压、混合当量比）变化的规律。对于非预混情况,实验发现随着产生等离子体射流放电电压的增大,火焰总体长度变短,火焰面出现褶皱,火焰根部蓝色区域面积不断扩大,在22 kV时,大约占总火焰面积的1/2。对火焰根部的发射光谱测量结果表明,当电压达到16 kV时,发射光谱明显增强,而当电压进一步增大到22 kV时,这些自由基粒子的光谱强度却出现下降,这归因于在等离子体产生的电离风作用下管内气体流速增大,导致燃烧区发生移动远离喷口,使采集到的火焰根部区域变小造成的。另外,研究了在不同的燃料当量比下等离子体射流对预混气体助燃的过程,实验发现燃料当量比为2时,OH(A-X)的光谱发射强度随电压的增大而增强而CH(A-X)和C₂(d)的发射强度在等离子体射流直接作用的情况下减小,反映了在氩等离子体射流参与助燃下燃烧变得更加充分了。实验发现等离子体射流产生大量的自由基以及等离子体电离风对混合过程的影响能够对燃烧过程产生明显影响。     

带有射频偏压源的感性耦合Ar/O2/Cl2等离子体放电的混合模拟研究

在刻蚀工艺中,通常会在感性耦合等离子体源的下极板上施加偏压源,以实现对离子能量和离子通量的独立调控.本文采用整体模型双向耦合一维流体鞘层模型,在Ar/O₂/Cl₂放电中,研究了偏压幅值和频率对等离子体特性及离子能量角度分布的影响.研究结果表明:当偏压频率为2.26 MHz时,随着偏压的增加,除了Cl^-离子和ClO⁺离子的密度先增加后降低最后再增加外,其余带电粒子、O原子和Cl原子的密度都是先增加后基本保持不变最后再增加.当偏压频率为13.56和27.12 MHz时,除了Cl^-离子和Cl₂⁺离子外,其余粒子密度随偏压的演化趋势与低频结果相似.随着偏压频率的提高,在低偏压范围内(<200 V),由于偏压源对等离子体加热显著增加,导致了带电粒子、O原子和Cl原子的密度增加;而在高偏压范围内(>300 V),由于偏压源对等离子体加热先减弱后增强,导致除了Cl₂⁺离子和Cl^-     

少量氧气对大气压氩氧混合气体放电特性的影响

基于一维流体模型,采用数值模拟的方法研究了大气压氩氧混合气体放电中少量氧气含量对放电特性的影响。根据模型方程进行了数值模拟分析,计算结果表明：随着氧气含量由0.1%增加到0.6%,电子密度减小,O^-离子密度增加,总的负粒子密度增加,鞘层区电子温度增加。随着放电时间的增加,O^-离子密度增加,电子密度的变化分为三个阶段：电子密度快速增长阶段、电子密度下降阶段和电子密度稳定阶段。当氧气含量小于1%时,电子密度随着氧气含量的增加迅速减小,氧原子密度快速增加;氧气含量大于1%小于4%时,电子密度随氧气含量的增加而缓慢减少,氧原子密度缓慢增加直至不变。