六方氮化硼薄膜对石墨烯-碳化硅结构近场热辐射的增强

六方氮化硼(hBN)具有跟石墨烯类似的层状结构和晶格参数,研究发现hBN薄膜具有良好的热传导、电绝缘、光学和力学等性能。本文从理论上研究了hBN薄膜对石墨烯-碳化硅(G/S)结构的近场热辐射的影响。研究发现在红外频段.hBN薄膜在低频率区和高频率区会增强G/S结构的近场热辐射,经计算在G/S结构中加入厚度为10 nm的hBN薄膜时获得的辐射热流是同物理条件下G/S结构的1.5倍;而在中频率区hBN薄膜的厚度阻碍了石墨烯表面等离激元和碳化硅表面声子极化激元的耦合,使得近场热辐射热流随hBN薄膜厚度增加而逐渐减弱。本研究的结果可为下一步实验与应用中对hBN薄膜厚度的选择提供理论基础。     

准分子激光取样与电感耦合等离子体质谱和光谱联用分析仪器研究进展

将准分子激光剥蚀取样后的产物经由电感耦合等离子质谱与光谱分析,从而获得被激光剥蚀样品的元素与同位素含量信息,是迄今为止适应于表面原位微区分析最为重要的分析科学技术手段之一。基于准分子激光剥蚀取样技术分别与电感耦合等离子体质谱或发射光谱技术联用的分析手段, 已经被广泛应用于地质学、材料学、环境科学,甚至生命科学领域的原位微区分析研究当中, 并且分别体现了各自技术的优势：固体材料表面的原位微区激光剥蚀取样技术既可以获取被分析材料的原位微区信息（满足了需要空间高分辨的微区元素与同位素信息提取的需求）,又避免了样品预处理带来的可能污染问题,同时,脉冲宽度为纳秒或飞秒的深紫外准分子激光具有极高的能量密度,用于剥蚀固体材料表面取样产生的热效应较低,引起的化学元素和同位素分馏效应不明显,其剥蚀取样的产物（气溶胶）可以更为接近代表原被剥蚀固体材料表面的化学元素和同位素组成;电感耦合等离子质谱分析和光谱分析技术已被证明可以高质量地提供被分析样品的元素与同位素信息,激光剥蚀取样技术与电感耦合等离子体质谱分析技术联用已经为固体材料表面的原位微区元素和同位素分析,带来了大量可信的科学分析数据,近年来将质谱分析手段与光谱分析手段联用于等离子体分析,并应用于元素和同位素化学分析,利用质谱分析与光谱分析方法各自的优点,优势互补,旨在提高电感耦合等离子质谱和光谱技术的元素和同位素分析精度,有望成为了一种新的分析科学方案。从应用于原位微区微量元素与同位素化学分析的需求出发,介绍了基于准分子激光剥蚀取样技术和电感耦合等离子体质谱与光谱分析技术同步联用的分析技术方案,并对于研发相关分析仪器的进展进行了概括与展望。     

石墨烯增强半导体态二氧化钒近场热辐射

本文基于涨落耗散定理和并矢格林函数求解麦克斯韦方程来研究两个半无限大平板的近场热辐射净热流,提出了两个半无限大块状二氧化钒组成的V/V结构、石墨烯覆盖两个半无限大块状二氧化钒组成的GV/GV结构和石墨烯覆盖VO2薄膜组成的GV0/GV0结构,深入研究了这三种结构中二氧化钒与石墨烯间的近场热辐射,并分析了真空间距、二氧化钒薄膜厚度和石墨烯化学势等物理参量变化对近场热辐射的影响.研究表明:三种结构的近场热辐射均随间距增大而减小;在真空间距为10 nm时,由石墨烯覆盖的GV/GV结构的近场辐射热流比无石墨烯覆盖的V/V结构增强35倍,耦合效果最好的是GV0/GV0结构,该结构的近场辐射热流比GV/GV结构增强8.6倍;在GV0/GV0结构中,当二氧化钒薄膜厚度为30 nm时,石墨烯化学势从0.1 eV增加到0.6 eV辐射热流会减小3.3倍.本文系统研究了二氧化钒与石墨烯间相互耦合的近场热辐射,对相关结构的近场热辐射实验和实际应用具有理论指导意义.     

石墨烯与hBN周期性堆叠的调制器增强近场热辐射

本文在近场辐射传热装置的发射端与接收端之间引入一种基于石墨烯(Graphene)和六方氮化硼(hexagonal boron nitride,简记为h BN)薄膜交替堆叠的多层结构的调制器，与石墨烯覆盖的单层hBN结构(G-hBN-G)相比可以在不改变发射端和接收端参数的情况下增强近场热辐射，经计算在N(调制器中hBN薄膜层数)=16时近场辐射热流增强了2.4×104W/m2。石墨烯覆盖的多层hBN结构与G-hBN-G结构的近场辐射热流随着调制器厚度的增加均逐渐减小。本研究的结果有助于控制近场辐射的热传递，理解石墨烯覆盖的多层hBN结构的调制器对3-物体体系近场热辐射的调控特性，为有关热辐射产品的研发和制造提供理论基础。