氧化锌单晶生长、载流子调控与应用研究进展

氧化锌(ZnO)是一种历史悠久的材料,由于其微观结构非中心对称,最初被预测可以应用于压电和非线性光学领域,又因为它在室温下具有宽的禁带和高的激子束缚能,是一类重要的第三代宽禁带半导体材料,在半导体领域受到了广泛关注。然而,在实际应用中,ZnO在上述各个领域都遇到了一些瓶颈问题:在压电领域,原本被认为是绝缘的ZnO出现了意外的导电性;在非线性光学领域,ZnO的折射率差很小,难以获得好的相位匹配;在半导体领域,难以同时获得高载流子浓度、高迁移率、高热稳定性的p型ZnO。本文主要针对以上ZnO的应用前景及相关瓶颈问题进行了总结,并提出了适用于离子型化合物半导体的载流子调控普适性理论,即:载流子类型完全由材料的精细化学组分完整表达式来决定。这一规则将原本被认为是无关的材料精细化学组分完整表达式和载流子类型两个概念联系起来,在认识上具有很大的突破,并形成了材料科学研究的新范式。该范式成功指导了高绝缘和高热稳定性的n型ZnO单晶以及高迁移率掺Al∶ZnO薄膜的生长,并为高载流子浓度、高迁移率、高热稳定性p型ZnO的制备提供了新思路。近来,除了上述应用领域外,ZnO还被发现在超快闪烁体和中红外(MIR)透明导电窗口领域具有较大的应用贡献,并推测这些领域很可能领先于ZnO原本受到重视的研究领域而取得真正的应用进展。     

Subsolidus phase relation in the Bi_2O_3–Fe_2O_3–La_2O_3 system

Bismuth-containing semiconductor material is a hot topic in photocatalysts because of its effective absorption under the visible light.In this paper,we expect to explore a new bismuth-based photocatalyst by studying the subsolidus phase relations of the Bi2O3–Fe2O3–La2O3system.The X-ray diffraction data shows that in this ternary system the ternary compound does not exist,while seven binary compounds(including one solid solution series Bi1 xLaxO1.5with 0.167≤x≤0.339)are obtained and eight compatibility triangles are determined.     

Crystal Structure and Spectroscopic Properties of a New Ternary Tungstate Li3Ba2Ho3（WO4）8

A single crystal of Li3Ba2Ho3(WO4)8 was obtained from a flux of Li2WO4 under an air atmosphere. The structure of the pure crystal was determined by single-crystal X-ray diffraction method. It crystallizes in the monoclinic system, space group C2/c with a = 5.240(4), b = 12.790(10), c = 19.247(15), β = 91.921(15)°, V = 1289.1(18)3, Z = 2, Mr = 2773.09, Dc = 7.144 g/cm3, μ = 47.732 mm-1, Rint = 0.0693, F(000) = 2340, the final R = 0.0472 and wR = 0.1221 for 1535 observed reflections (I > 2σ(I)). The Li3Ba2Ho3(WO4)8 has a high structure disorder with one 8f site shared by Li(1) and Ho ions with occupancy of 0.25 and 0.75, respectively. The fundamental structure is constituted by distorted square antiprisms Ho/Li(1)O8 with C1 symmetry, distorted Li(2)O6 octahedra and BaO10 polyhedra. The optical properties were investigated by IR and absorption spectroscopy, and the emission cross sections and gain cross sections of 5I7 → 5I8 of Ho3+ were calculated.     

碳纳米管激光等离子体的质谱研究

The time-of-flight mass spectra of carbon nanotube plasma produced by laser was first investigated in this paper. We found the hemi-spherical tips of carbon nanotube were easily fragmentated and aggregated into fullerenes between Coo arid C_(174) in high laser fluence.     

磷与碳、硅、硼、铝形成的二元簇离子的激光产生

在自制的装置上，用高能密度的脉冲激光束在高真空中直接溅射红磷和碳、硅、硼或铝粉的混合物，通过激光等离子体反应，产生了十分丰富的XnPm±（X＝C，Si，B，Al）二元原子簇，记录了它们的飞行时间质谱．对这些簇离子组分的分析发现，它们的成键和结构因其组成元素的不同而有明显的差异，这些差异反映了它们独特的结构化学行为．     

铝氧原子簇负离子的激光产生与结构

二元以至多元原子簇(包括铝氧原子簇)的产生与研究是当前十分活跃的领域.最近,我们在自制的装置上,以功率密度达10~8W·cm~(-2)的脉冲激光束(波长532nm)在10_4~-Pa 的真空中溅射AlN 样品时,在实验记录的正负离子质谱中出现的几乎都是铝原子簇离子;而当我们选择α-Al_2O_3为样品时,则观察到了一系列质量分布很广的二元铝氧原子簇负离子,如图1所示.图1的飞行时间质谱是连续100次记录的数据叠加的结果,图中各Al_nO_m~-分别以(n,m)     

纳米晶取向接合生长动力学研究及其在量子点发光性质调控中的应用

对晶体生长机制、动力学与微结构衍化的认识是实现纳米材料的尺寸和形貌可控制备的基础．以表面溶解沉积为特征的奥斯特瓦尔德熟化（0R）理论常用来解释传统的晶体生长过程．在该生长模式下,纳米晶体的生长呈现出小颗粒溶解而大颗粒逐渐长大的特征．在纳米材料体系,近来还发现了一种重要的新的晶体生长模式——“取向接合（OA）”机制,在该机制下,两个晶格取向一致的初级纳米颗粒可通过直接接合和结构调整,从而长成一个新的晶体．这一机制已被证实在许多纳米材料体系中广泛存在,并对所合成的纳米材料的形貌、微结构具有非常显著的影响,在构筑新型纳米结构方面具有潜在的优势．本文我们首先回顾了OA生长机制的认识历程和这一机制对材料科学的重大意义;进而,基于我们的研究工作系统介绍了OA生长动力学模型的建立与发展,进一步阐述了这一机制的微观过程及其对材料内部缺陷的特殊影响,深入地分析和讨论了表面包裹的强弱、表面作用的性质对OR机制和OA机制的抑制和调控作用;基于上述表面包裹可调控纳米材料的生长机制的认识,我们结合近期研究结果,从动力学角度分析了量子点的生长机制与其发光特性的内在关联,阐明了表面包裹调控量子点的发光性质的本质原因,为制备不同发光特征的量子点及理解其发光性质衍化规律提供了重要的理论指引．     

富勒烯负离子的自聚行为

C6。可以说是迄今发现的具有最美妙对称性的分子——60个碳原子均位于完全等价的几何位置上，而且由于形成了覆盖整个‘咏’面的大。键，结构非常稳定．最近一系列实验发现，C。。在激光的作用下还能进一步聚合饲．我们在实验中首次发现了C。。在脉冲激光溅射下自聚成的负离子，并对实验记录的质谱作了分析．1实验实验在自制的激光等离子体源飞行时间质谱计问上进行．C。。粉末压紧后以n面胶固定在样品架上．实验所用的激光波长532urn，脉宽7us．会聚后作用于样品的激光功率密度在10’－10‘W·cm－’之间．激光产生的等离子体中的正负离…     

使用混合网格计算非达西渗流

针对垂直裂缝井的特殊流动模式,从非达西定律出发,建立二维平面的非达西渗流方程.通过建立一组无量纲量,最终得到无量纲的渗流方程及其定解条件.假定外边界为圆形,用PEBI网格及混合网格对求解区域进行网格划分,用有限差分法对无量纲的方程进行离散,最终得到垂直裂缝井的井底压力数值解.根据此数值解并考虑井筒存储和表皮因子的影响,得到真实垂直裂缝井的井底压力.对计算结果的分析表明,使用混合网格求解非达西渗流井底压力相当准确,该方法也适用于水平井等更复杂井型及复杂边界的问题求解.     

Subsolidus phase relation in the Bi2O3-Fe203-La2O3 system

Bismuth-containing semiconductor material is a hot topic in photocatalysts because of its effective absorption under the visible light. In this paper, we expect to explore a new bismuth-based photocatalyst by studying the subsolidus phase relations of the Bi2O3-Fe2O3-La2O3 system. The X-ray diffraction data shows that in this ternary system the ternary compound does not exist, while seven binary compounds （including one solid solution series Bi1-xLaxO1.5 with 0.167 〈 x 〈 0.339） are obtained and eight compatibility triangles are determined.