电场条件下脉冲激光烧蚀制备纳米硅晶粒成核生长动力学研究

在室温、10Pa氩气环境氛围中,引入垂直于烧蚀羽辉轴线的外加直流电场,采用脉冲激光烧蚀技术制备了一系列纳米硅晶薄膜,衬底分布于以烧蚀点为圆心的弧形支架上.扫描电子显微镜、喇曼散射谱和X射线衍射谱检测结果表明:晶粒平均尺寸随着电压的增加逐渐变大,且靠近接地极板处的晶粒尺寸比与之对称角度处的略大;薄膜中晶粒面密度随着电压的增加先减小后增大而后再减小.     

外加气流对脉冲激光烧蚀制备纳米Si晶粒尺寸分布的影响

提出一种控制脉冲激光烧蚀制备纳米Si晶粒尺寸分布的新方法。在10Pa的Ar环境中,采用脉冲激光烧蚀高阻抗单晶硅靶沉积制备了纳米Si晶薄膜。在羽辉正上方2.0cm,距靶0.3～3.0cm范围内的不同位置引入氩气流,在烧蚀点正下方2.0cm处水平放置单晶Si(111)衬底来收集制备的纳米Si晶粒。利用扫描电子显微镜观察样品表面形貌,并对衬底不同位置上纳米Si晶粒进行统计。结果表明:在不引入气流时,晶粒的尺寸随靶衬间距的增加先增大后减小,晶粒尺寸峰值出现在距靶1.7cm处;引入气流后,晶粒尺寸分布发生变化,在距靶1.7cm引入气流时晶粒尺寸峰值最大,在距靶3.0cm引入气流时晶粒尺寸峰值最小,且出现晶粒尺寸峰值的位置随着引入气流位置的增加而增大。     

BiFeO3电子结构的第一性原理研究

采用广义梯度近似下的密度泛函理论计算了铁电相BiFeO3以及顺电相BiFeO3的轨道占据数、电子云重叠布居数、净电荷分布和态密度.结果表明,BiFeO3晶体现铁电性的主要原因是:Fe原子的3d轨道和O原子的2p轨道杂化.而且由于两相晶体结构上的差异,铁电相BiFeO3原子间的共价性和离子性相对顺电相BiFeO3增强了,态密度图在价带区基本相同,但是在导带区具有一定的差异性.     

脉冲时间间隔对激光烧蚀Si粒子密度分布的影响

采用Monte Carlo方法,对脉冲激光烧蚀所产生的烧蚀粒子在环境气体中的输运过程进行了数值模拟.研究了不同脉冲时间间隔与交叠区位置振荡幅度之间的关系,结果表明脉冲时间间隔影响了交叠区的振荡强弱,随着脉冲时间间隔的增加,交叠区的振荡幅度减小,脉冲时间间隔为10 μs时达到最小值,而后开始增大.所得结果为进一步研究烧蚀粒子在环境气体中的输运动力学过程提供了理论依据.     

低压环境中外加氩气流对激光沉积纳米硅晶粒尺寸及分布的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在烧蚀点正上方0.35 cm、距靶0.7 cm处引入Ar气流,保持环境气压0.3 Pa,烧蚀高阻抗单晶硅(Si)靶.在烧蚀点正下方0.35 cm,距靶0.5 cm、0.7 cm、1.4 cm、2.1 cm、2.8 cm、3.0 cm和3.5cm处水平放置衬底来收集纳米Si晶粒.利用原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、Raman散射对样品表面形貌和微观结构进行分析表征.结果表明:在引入气流前后,纳米Si晶粒的尺寸均随着与靶距离的增加而逐渐减小;在同一位置,引入气流比不引入气流晶粒尺寸小,面密度大;在3.0～3.5 cm处,不引入气流时的样品不再有纳米Si晶粒,而引入气流的还存在纳米Si晶粒.     

外加氩气流下脉冲激光烧蚀制备纳米硅晶粒成核生长动力学研究

为研究纳米硅晶粒成核生长动力学过程,采用脉冲激光烧蚀(PLA)技术,在室温,50～200 Pa的氩气氛围中,通过引入垂直于烧蚀羽辉轴线的外加气流,在水平放置的衬底上沉积了一系列纳米Si晶薄膜.扫描电子显微镜( SEM)、拉曼(Raman)散射和X射线衍射(XRD)检测结果表明,未引入气流时,衬底上相同位置处晶粒尺寸随气体压强的增大逐渐减小;在距靶1 ～2cm范围内引入气流后,尺寸变化规律与未引入气流时相反.通过分析晶粒尺寸及其在衬底上的位置分布特点,结合流体力学模型和热动力学方程,分析得出在激光能量密度一定的条件下,环境气体压强、烧蚀粒子温度和密度共同影响着纳米晶粒的成核生长.     

Ar环境气压对纳米Si晶粒成核区范围的影响

为了研究不同环境气压条件下纳米Si晶粒成核区的范围,采用波长为308 nm的 XeCl脉冲准分子激光器,分别在1-200 Pa的Ar气环境下, 烧蚀高阻抗单晶Si靶,在距离烧蚀点正下方2.0 cm处水平放置一系列单晶Si 或玻璃衬底,沉积制备了纳米Si薄膜. Raman谱和X射线衍射谱测量证实了薄膜中纳米Si晶粒已经形成. 扫描电子显微镜的测量结果表明,环境气压的变化影响了衬底上纳米Si晶粒的平均尺寸及其分布范围. 根据成核区位置的确定方法,计算得出随着环境气压的增加纳米Si晶粒成核区的范围先变宽后变窄的规律. 从烧蚀动力学的角度对实验结果进行了分析.     

Ar环境下脉冲激光烧蚀粒子阻尼系数的空间分布

在10 Pa的Ar环境气体中,采用脉冲激光烧蚀技术,分别在半径为2.0,2.5,3.0,3.5和4.0 cm的半圆环不同角度处的衬底上制备了一系列含有纳米晶粒的Si晶薄膜。使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和拉曼光谱仪对其表面形貌和微观结构进行分析表征。结果表明,纳米Si晶粒的平均尺寸和烧蚀粒子的阻尼系数均相对于羽辉轴向呈对称分布,并随着与羽辉轴向夹角的增大而减小;同时,随着衬底半径的增加,晶粒平均尺寸和阻尼系数均逐渐减小。     

二元-三元羧酸镧复合热稳定剂的制备和应用

以常见的二元羧酸和三元羧酸以及硝酸镧为原料,制备了一系列二元-三元羧酸镧复合热稳定剂产品。通过刚果红试纸法和转矩流变仪法对产品的性能进行了表征,结果表明,己二酸-柠檬酸镧和癸二酸-氨三乙酸镧对PVC的热稳定性最好,动态热稳定时间分别为1 080 s和1 188 s。用五因素三水平正交试验优选出两组较优配方,对PVC的静态热稳定时间分别可达93 min和85 min。     

不同浓度Er掺杂Si纳米晶粒电子结构和光学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理,对不同浓度Er掺杂Si纳米晶粒的结构稳定性、电子和光学性质进行了研究.结果表明: Si纳米晶粒中Er掺杂浓度越低,结构越稳定;Er掺杂后的Si纳米晶粒引入了杂质能级,导致禁带宽度变窄;掺杂后的Si纳米晶粒在低能区出现了一个较强的吸收峰,随着浓度的降低,吸收峰峰值逐渐减小,甚至消失. 这为Si基发光材料的设计提供了理论依据. 关键词： Si纳米晶粒 掺杂 电子结构 光学性质