Au/Cu(001)异质外延岛演化的分子动力学研究

利用分子动力学弛豫方法模拟了Au/Cu(001)异质外延生长初期Au异质外延岛的形貌演化，分析了Au外延岛演化过程中的局域应力及与基体结合能随表面岛尺寸的变化. 研究结果表明：当异质外延岛小于7×7时，外延岛原子分布呈现赝Cu点阵形貌；当外延岛达到8×8后，外延岛内开始出现失配位错，失配位错数量随外延岛尺寸的增加而增加. 局域压力分析指出，外延岛上原子之间的近邻环境不同导致了所受应力的差异，而外延岛的形变则是由外延岛原子的应力分布所决定. 研究还发现，失配位错的产生导致错位原子与基体原子之间的结合强度减弱，但相对增加了非错位原子与基体原子之间的结合强度. 关键词： 异质外延 表面形貌 局域压力 分子动力学模拟     

Annealing behaviour of structure and morphology and its effects on the optical gain of Er3+/Yb3+ co-doped Al2O3 planar waveguide amplifier

Using transmission electron microscopy (TEM) and x-ray diffraction analysis, we have studied the structural and morphological evolution of highly Er/Yb co-doped Al₂O₃ films in the temperature range from $600\,^{\circ}\mkern-1mu$C--900$\,^{\circ}\mkern-1mu$C. By comparison with TEM observation, the annealing behaviours of photoluminescence (PL) emission and optical loss were found to have relation to the structure and morphology. The increase of PL intensity and optical loss above 800$\,^{\circ}\mkern-1mu$C might result from the crystallization of amorphous Al₂O₃ films. Based on the study on the structure and morphology, a rate equation propagation model of a multilevel system was used to calculate the optical gains of Er-doped Al₂O₃ planar waveguide amplifiers involving the variation of PL efficiency and optical loss with annealing temperature. It was found that the amplifiers had an optimized optical gain at the temperature corresponding to the minimum of optical loss, rather than at the temperature corresponding to the maximum of PL efficiency, suggesting that the optical loss is a key factor for determining the optical gain of an Er-doped Al₂O₃ planar waveguide amplifier.     

Microstructure and photoluminescence of Er-doped SiOx films synthesized by ion beam assisted deposition

Er-doped SiO_x films were synthesized at 500℃ by ion beam assisted deposition technique and annealed at 800 and 1100℃ for 2h in the air atmosphere. The analysis by using energy dispersive x-ray spectroscopy showed that the ratio of Si to O decreased from 3 in the as-deposited films to about 1 in the annealed films. The investigation by using transmission electron microscopy and x-ray diffraction indicated that annealing induces a microstructure change from amorphous to crystalline. The grain sizes in the films were about 10 and 40nm when annealed at 800 and 1100℃, respectively. The films annealed at temperatures of 800 and 1100℃ exhibited a sharp photoluminescence (PL) at 1.533μm from the Er centres when pumped by 980nm laser. The influence of microstructure and grain size on the PL from Er-doped SiO_x films has been studied and discussed.     

反应磁控溅射ZnO/MgO多量子阱的光致荧光光谱分析

采用反应射频磁控溅射方法，在Si(001)基片上制备了具有高c轴择优取向的ZnO/MgO多量子阱.利用X射线反射、X射线衍射、电子探针，光致荧光光谱等表征技术，研究了ZnO/MgO多量子阱的结构、成份和光致荧光特性.研究结果表明，多量子阱的调制周期在1.85—22.3 nm之间，所制备的多量子阱具有量子限域效应，导致了室温光致荧光峰的蓝移，并观测到了量子隧穿效应引起的荧光效率下降.建立了基于多声子辅助激子复合跃迁理论的室温光致荧光光谱优化拟合方法，通过室温光致荧光光谱拟合发现，ZnO/MgO比ZnO/ZnMgO多量子阱具有更大的峰位蓝移，探讨了导致光致荧光光谱展宽的可能因素. 关键词： ZnO/MgO 多量子阱 磁控溅射 光致荧光 量子限域效应     

电化学沉积高c轴取向ZnO薄膜及其光学性能分析

采用阴极还原方法，在透明导电玻璃(ITO)上制备了高c轴择优取向的ZnO薄膜.通过X射线衍射、扫描电子显微镜等表征技术，研究了沉积电流对ZnO薄膜的结构、应力状态及表面形貌的影响；利用光致荧光光谱及透射光谱等分析方法，探讨了沉积电流变化对ZnO薄膜的光学性能的影响.研究结果显示：各沉积电流下均可制得高c轴取向的ZnO薄膜；薄膜表面形貌受电流的影响较大；从透射谱可以看出，薄膜在可见光波段有较高透射率，且薄膜厚度随沉积电流的增大而增大.光致荧光测量表明，电化学沉积的ZnO薄膜具有明显的带隙展宽.而且，随着沉积电流的增加，带隙发光强度逐渐减弱，缺陷发光逐渐增强.     

强流脉冲电子束辐照下单晶铝中的堆垛层错四面体

利用强流脉冲电子束技术对单晶铝进行了辐照，并利用透射电镜对强流脉冲电子束诱发的空位簇缺陷进行分析.实验结果表明，强流脉冲电子束能够诱发位错圈、孔洞甚至堆垛层错四面体这种通常在高层错能金属中不能形成的空位簇缺陷，并且三种不同类型的空位簇缺陷的形核过程并不同时发生，三种空位簇缺陷存在着密切的关系.根据实验结果提出了堆垛层错四面体形成与生长机理.     

Cu掺杂ZnO薄膜的光学性质

采用射频反应磁控溅射方法,在Si(100)和石英基片上使用双靶溅射的方法制备了Cu掺杂ZnO薄膜。利用X射线衍射、透射光谱和光致发光光谱分析了薄膜的晶体结构及光学性质,并与密度泛函理论计算的结果进行了对比。研究结果显示:Cu掺杂ZnO薄膜均具有高的c轴择优取向,无Cu及其氧化物相关相析出,掺杂对晶格参数的影响较小,与理论计算结果一致。Cu掺杂显著改变了ZnO薄膜在近紫外及可见光波段的吸收特性,其光学带隙随着Cu掺杂量的增加有所减小,带隙宽度的变化趋势与理论结果有着很好的一致性。Cu掺杂显著降低了ZnO薄膜的发光效率,具有明显的发光猝灭作用,但并不影响光致发光的发光峰位。说明Cu掺杂导致的吸收特性的改变可能与杂质能级有关,这与能带结构计算发现的Cu-3d电子态位于价带顶附近的禁带中是一致的。     

Yb掺杂对Er/Yb共掺Al2O3薄膜光致荧光性能的影响

采用反应射频磁控溅射技术,通过调整溅射靶面上金属Er和Yb的面积比例制备出了不同Yb含量的Er／Yb共掺Al2O3薄膜,重点探讨了薄膜制备过程中Er、Yb成分比例控制的可靠性及Yb的掺杂浓度对Er／Yb共掺Al2O3薄膜室温光致荧光谱强度及峰型的影响。利用卢瑟福背散射谱(RBS)和电子能谱(EDX)对薄膜成分进行的分析表明：薄膜中Er、Yb成分的比例与实际的Er、Yb靶面积比基本一致。薄膜经过1000℃退火2h的室温光致发光谱表明：Yb掺杂显著提高了薄膜的光致荧光强度,当Yb／Er靶面积比为4：1时,光致荧光强度和半峰全宽最大。研究结果表明：对于Al2O3薄膜,合适的Yb／Er浓度,不仅可以显著改善薄膜的发光效率,而且可以增加频带带宽。     

GO/TiO2-g-C3N4纳米复合材料的制备及可见光催化性能

以水热法制备的20% g-C₃N₄/TiO₂（20%为质量分数）为基,将其与不同质量分数的氧化石墨烯（GO）复合制备出可见光催化性能优良的GO/TiO₂-g-C₃N₄三元复合材料。利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）、光致荧光光谱（PL）、瞬态光电流响应等分析测试手段对样品的结构、形貌和光电性能进行表征。研究了不同质量分数GO的加入对GO/TiO₂-g-C₃N₄在可见光下降解亚甲基蓝（MB）溶液的影响。结果表明： g-C₃N₄/TiO₂与GO复合后,锐钛矿相TiO₂颗粒形成小团簇附着在g-C₃N₄和GO片层表面,且当GO含量为15%时,TiO₂形成的团簇最小,对可见光的吸收最多且光生电子-空穴对的复合率最低。可见光照射下,15% GO/TiO₂-g-C₃N₄复合材料对MB的降解率在3 h内可达98.4%,且其降解速率常数（0.022 4 min^-1）分别是纯TiO₂（0.001 5 min^-1）和g-C₃N₄/TiO₂（0.002 5 min^-1）的15倍和9倍。     

环氧树脂表面金属离子注入改性层的摩擦学性能研究

以 3种剂量 (2× 10 1 5 ions/cm2 、1× 10 1 6 ions/cm2 及 1× 10 1 7ions/cm2 )分别对环氧树脂进行 Al、Ti和 Fe离子注入处理 ,采用 MM- 2 0 0型摩擦磨损试验机考察了注入改性层的摩擦学性能 ,采用傅立叶变换红外光谱仪分析离子注入前后环氧树脂表面基团及其键合方式 .结果表明 :3种金属离子注入处理后环氧树脂的耐磨性均显著提高 ,摩擦系数降低 ;其中 Al离子注入处理的摩擦学改性效果最好 ;对应于环氧树脂最小磨损体积损失的不同金属离子的注入剂量亦不同 .红外光谱分析结果表明 :经 Al离子注入后 ,环氧树脂表面保持微量的吸附水 ;同时其表面发生了脱氢及氧化等作用 ,形成了新的化学基团 ,且其立体网状交联程度提高 ,这使得离子注入处理后环氧树脂的减摩耐磨性能得以明显改善 .