飞秒激光抽运探测热反射法对金属纳米薄膜超快非平衡传热的研究

随着微电子器件尺寸的减小、 工作频率的提高, 金属薄膜中电子与声子将处于非平衡状态, 这将导致微电子器件的热阻增大. 为准确地对这些微电子器件进行热管理, 电子-声子耦合系数的测量变得越来越重要. 本文采用飞秒激光抽运-探测热 反射法研究了不同厚度的金属纳米薄膜的非平衡传热过程. 通过抛物两步模型对实验数据进行拟合, 在拟合过程中引入电子温度与声子温度对反射率影响的比例关系, 从而优化了拟合结果. 通过对不同厚度的Ni膜与Al膜的电子-声子耦合系数的研究, 表明金属薄膜中的电子-声子耦合系数并不随薄膜厚度的改变发生变化. 实验结果还验证了探测光的反射率同时受到电子温度和声子温度的影响, 并通过数据分析量化了电子温度和声子温度对反射率的影响系数.     

纳米银线波导中表面等离极化波激发和辐射的偏振特性研究术

在可见光波段（λ=750nm）,实验研究了在端面辅助情况下,细纳米银线波导中表面等离极化波激发和辐射的偏振特性．实验发现在细纳米银线中,不同偏振态的入射光对应的表面等离极化激元的激发和传输效率有明显不同,但对应的出射光始终为方向恒定的线偏振光．对于化学合成的纳米银线,端面的轴对称性普遍比较好,对此类纳米银线进行激发时,如果入射光偏振态与纳米线近似平行,则激发和传输表面等离极化激元的效率最高;如果正交,激发和传输效率则最低．对于某些端面轴对称性较差的纳米银线,如端面为尖端或类斜面,当入射光偏振态与纳米线有一定夹角时,激发和传输表面等离极化激元的效率最高．在入射光偏振改变的过程中出射光的偏振方向始终与纳米银线平行．最后结合有限元差分方法理论解释了纳米银线中这种偏振特性的物理机理．利用纳米银线中表面等离极化激元激发和辐射的偏振特性,可以在亚波长尺寸上实现对光强和偏振态的调控．     

PbTe纳米晶高压热电性能的研究

 利用自建的400 t四柱双缸液压机,研究了PbTe纳米晶在0~0.8 GPa压力范围内热电性能随压力的变化。实验结果表明：PbTe纳米晶电导率随压力的增加而增加,而热电动势随压力的增加而减小,两者随压力的变化具有可逆性;PbTe纳米晶具有极高的热电动势,在常压下达到565 μV/K,在0.8 GPa压力下,材料的电导率为常压下的4倍,热电动势仅降低20%,功率因子则达到常压下的3倍。研究表明,高压能显著提高PbTe纳米晶的热电性能。利用第一性原理计算了0.4~4.0 GPa压力范围内材料的简约费米能级,计算结果与实验结果相吻合。     

电化学刻蚀制备的荧光碳纳米颗粒

以纯石墨作电极、乙二胺四乙酸二钠溶液作电解液制备了具有荧光性质的碳纳米颗粒。利用紫外-可见分光光度计和荧光分光光度计分析了碳纳米颗粒的光吸收和荧光发射特征,利用透射电镜和电子能谱分析了碳纳米颗粒的尺寸、晶体状态和成分。结果表明,碳纳米颗粒仅有几纳米,呈分散状态;在325 nm附近具有强的光吸收并表现出强的蓝光发射特征。研究了电解质溶液的种类、浓度等对碳纳米颗粒荧光发射的影响,讨论了碳纳米颗粒的荧光发射机理。     

非晶碳氮纳米尖端的微结构和发光机理

利用等离子体增强热丝化学气相沉积系统,用CH₄、H₂和N₂为反应气体,在Si衬底上制备了碳氮纳米尖端。用扫描电子显微镜和显微Raman光谱仪对其进行了表征。在室温下测试了它的发光性能,发光谱由中心约为406 nm和506 nm的两条发光带组成。根据Raman散射谱,对其微结构进行了分析。结合非晶碳氮薄膜的结构和发光机理,分析了它的发光性能。     

α-TeO2∶Tm3+,Ho3+,Yb3+纳米材料的红绿蓝色上转换发光（英文）

利用简单的水热合成法成功制备出α-TeO2∶Ho3+,Yb3+、α-TeO2∶Tm3+,Yb3+和α-TeO2∶Tm3+,Ho3+,Yb3+纳米材料,用980 nm的近红外光作为激发光源测定了样品的室温上转换发射光谱。结果表明:样品α-TeO2∶Ho3+,Yb3+分别发射绿光(545 nm)和红光(651 nm),分别对应于Ho3+离子的5S2→5I8和5F5→5I8能级跃迁。随着Yb3+的摩尔分数从5%增加到15%,样品在545 nm处的绿光强度明显变大,发光颜色由黄光向绿光转变。样品α-TeO2∶Tm3+,Yb3+在476 nm处发射出蓝光,对应于Tm3+离子的1G4→3H6能级跃迁,两个弱红光峰(651,675 nm)分别对应于Tm3+离子的1G4→3F4和3F2→3H6能级跃迁。随着Yb3+离子浓度的提高,蓝光与红光的相对强度也在显著提高。基于可调控性蓝光、绿光和红光的产生,α-TeO2∶Tm3+,Ho3+,Yb3+纳米材料能产生不同颜色的光,包括白光。     

2004年10月22日:发现石墨烯

 科学家时常找出巧妙的方法来达成他们的研究目标, 即使那目标是许多物理学家都认定长不出来的名符其实之二维物质。2003年, 一位足智多谋的物理学家拿一块石墨和一些透明胶带, 以无比的耐心与坚持, 制造出一种神奇的奇特新物质, 它是纸质的百万倍薄, 比钻石坚固, 传导性胜过铜, 我们叫它石墨烯。当有关石墨烯的第一篇论文于第二年发表出来时, 它震惊了物理界。     

纳米晶磁芯恒定磁化速率磁性能参数

设计加工了一套可用于测量环形磁芯在8～12 T/s恒定磁化速率下脉冲性能的实验平台,该实验装置主要包括脉冲形成网络、放电开关、匹配负载及被测磁芯。基于该平台对国产的铁基纳米晶磁芯的磁化曲线进行了测试,得到了铁基纳米晶磁芯在200～300 ns范围内的损耗和非饱和脉冲导磁率。实验结果表明:铁基纳米晶磁芯的相对脉冲导磁率随着磁感应增量增大及工作脉宽减小而减小,磁芯损耗则逐渐增大。     

金属纳米颗粒光学性质的离散偶极近似计算

采用离散偶极子近似(DDA)方法,研究了单体银纳米粒子和银纳米粒子阵列的光谱特性。研究结果发现,单体银纳米粒子的表面等离子体共振消光峰的位置随着周围介质折射率和粒子尺寸的增大逐渐红移,并且消光光谱的峰宽也越来越大。当银纳米粒子正方阵列的周期接近单体的共振波长时,阵列的消光光谱中会出现尖锐的共振峰,改变粒子尺寸的大小可以发现消光光谱中共振峰的峰值和位置有大幅度地改变,通过改变阵列在平行和垂直于入射光偏振方向上的周期,可以调节二维长方阵列共振峰的峰宽和峰位。该研究为纳米粒子在光学显微镜、生物传感元件、数据存储等领域中的应用提供有效地理论参考。     

溶液中金纳米棒形成过程的光谱动力学分析

通过动态光谱跟踪溶液中金纳米棒的尺度和长径比(AR)的变化,成功地获取粒子的生长过程的动态数据. 该过程分为两步：种子快速形成棒状粒子;棒状粒子在一定AR下的生长. 通过分析体系中的一价金、金粒子和抗坏血酸之间的电荷转移过程,建立了金纳米棒生长过程的电荷转移模型,并很好地解释了动态光谱的实验数据.