银纳米杆高温熔化断裂弛豫性能的原子级模拟研究

采用分子动力学模拟方法,研究了不同长度银纳米杆在不同温度弛豫过程中的结构演变过程.结果表明:银纳米杆存在一与杆长相关的临界熔断温度,该临界熔断温度随杆长增加而显著降低.当温度大于熔点而小于临界熔断温度时,体系形成一个高度无序的球形团簇,而温度大于临界熔断温度时,体系则熔断成两个球形团簇.并给出了银纳米杆的产生该熔断现象的机理. 关键词： 纳米杆 分子动力学 弛豫 熔化     

[111]晶向银纳米杆结构稳定性的分子动力学研究

采用三维分子动力学模拟方法和Finnis-Sinclair型多体势,以[111]晶向银纳米杆为研究对象,模拟研究不同尺寸纳米杆在不同温度弛豫过程中的动态平衡变化过程,分析研究弛豫后银纳米杆的稳态结构变化、平均势能的变化及其在不同时刻结构的演变过程.结果表明,温度对银纳米杆结构稳定性将产生重大影响,银纳米杆存在一临界失稳温度,当温度小于临界失稳温度时,体系保持完好线状晶态,当温度大于临界失稳温度小于熔点时,体系坍塌熔化后发生重结晶,体系形成由(111)和(100)面围成的多面体;随银纳米杆截面尺寸增大,其临界失稳温度、熔点均增大,当截面尺寸大于2 nm时,临界失稳温度趋近于熔点,失稳现象只在一很窄温度区域内存在.     

痕量改性纳米SiC粉体强化铸铁的组织性能

"为了提高传统铸铁材料的性能,对经过表面改性处理的纳米SiC粉体进行强化处理,并对微观组织、力学性能以及耐磨损性能进行了研究．结果表明,经过改性处理后,纳米SiC粉体表面形成结构缺陷,增加了表面活性,不仅有利于结晶形核,而且改善了石墨形态．作为外来异质核心的纳米SiC粉体改变了过冷度,导致基体组织中铁素体和珠光体比例发生变化．此外,加入质量分数仅为0.01%的纳米SiC粉体,就能够有效提高铸铁的力学性能和耐磨损性能,并在此基础上探讨了强化机理以及粉体之间的自由距．"     

SiC/C界面辐照性能的分子动力学研究

本文通过分子动力学模拟的方法,研究了5种含不同空间结构的SiC/C界面的材料受辐照后的缺陷分布随时间以及PKA位置的变化关系,并与单质SiC中缺陷分布情况进行对比.利用径向分布函数分析了辐照对界面原子排列情况的影响.研究结果表明,SiC/C界面的抗辐照能力明显低于SiC内部,不同的空间结构对界面缺陷数量存在一定影响.由径向分布函数推得界面区域石墨原子密度高则界面原子排列情况受辐照影响越大.     

纳米SiC蓝光发射的研究

在４．６８ｅＶ的激光激发下，室温ＣＶＤ合成的纳米ＳｉＣ粉体，可发射４７５ｎｍ的蓝光，经６００～１１００℃在Ｎ２气氛下进行快速退火（ＲＴＡ）处理，其荧光强度随退火温度升高而增强，当Ｔ≥９００℃时，荧光强度下降，但发光峰位与退火温度无关．通过ＸＲＤ、ＩＲ、ＴＥＭ、ＸＰＳ等研究，认为纳米ＳｉＣ中与氧有关的缺陷可能是引起４７５ｎｍ蓝光发射的主要原因     

SiC纳米晶须的光致发光研究

纳米碳化硅晶须作为一维半导体,其光学性质一直受到关注。研究结果显示,在Ar^ 激光（514．5nm)激发下,纳米碳化硅晶须室温下发出极其强烈的红光,这种发光导致喇曼光散射消失,瑞利弹性散射极度减弱,由于低维半导体的体表面大,对称平移受到一定程度的破坏,应该产生大量的缺陷,其发光也应该是表面发光或缺陷发光,但分析表明这可能是低维半导体碳化硅室温下首次发现的极其稳定的强束缚激子或表面发光现象。对其发光机制给予讨论。并且探讨了合适条件下出现喇曼受激辐射,初步认为喇曼散射截面的增大会促进喇曼受激辐射的产生。     

SiC纳米纤维/C/SiC复合材料拉伸行为的分子动力学研究

本文采用分子动力学计算方法和Tersoff作用势研究了无定型碳(amorphous carbon, a-C) 涂层厚度对SiC纳米纤维/SiC纳米复合材料断裂方式及力学性能的影响. 分析结果发现, 随着涂层厚度的增加, 纳米纤维的平均应力集中系数下降, 即足够厚度涂层可以同时起到增强和补韧的作用. 当a-C涂层厚度t ≤ 0.3 nm时, 裂纹直接穿透纤维, 纳米复合材料表现出典型的脆性断裂方式; t = 4.0 nm时, 裂纹发生偏转, SiC纳米纤维发生拔出现象, 此时纳米复合材料的拉伸强度约为无涂层纳米复合材料的4倍, 断裂能则提高一个数量级. 计算结果表明, a-C涂层的厚度是SiC纳米纤维/SiC纳米复合材料中产生韧性机理的重要因素, 即传统微米级陶瓷基复合材料的增韧理论在纳米复合材料中仍适用. 研究结果可望为设计同时具有高强度、高韧性的陶瓷基纳米复合材料提供理论基础.     

纳米晶体结构与性能的模拟研究

通过分子动力学方法模拟纳米晶体（1—3nm）的结构．利用模拟的结果，进行了X射线衍射点阵常数、晶粒尺寸及点阵畸变的模拟计算，还计算了结合能及弹性模量等．结果表明纳米晶体无论是晶界和晶粒都与传统的粗晶粒晶体材料没有本质的区别，只是由于晶粒尺寸变小，以及晶界的体积分数等的作用，导致一系列的性能差异 关键词：     

不同温度条件下单层石墨烯纳米带弛豫性能的分子动力学研究

分别采用Tersoff-Brenner势和AIREBO势,对三种长宽比的单层石墨烯纳米带在不同热力学温度(0.01—4000 K)下的弛豫性能进行了分子动力学模拟.对基于两种势函数模拟的石墨烯纳米带弛豫的能量曲线和表面形貌进行了分析对比,研究了石墨烯纳米带在弛豫过程中的动态平衡过程.模拟结果表明:单层石墨烯纳米带并非完美的平面结构,边缘处和内部都会呈现一定程度的起伏和皱褶,这与已有的实验结果相符合;石墨烯纳米带的表面起伏程度随长宽比的减小而减小,并且在不同温度条件下,系统动能对石墨烯纳米带的弛豫变形的影响很大,即系统温度越高,石墨烯纳米带的弛豫变形幅度愈大;高长宽比纳米带在一定温度条件下甚至会出现卷曲现象.最后,对采用Tersoff-Brenner势和AIREBO势进行石墨烯的分子动力学模拟进行了深入分析.     

化学气相沉积SiC材料超光滑表面纳米加工

利用传统光学加工方法,采用陶瓷磨盘和金刚石微粉对国产化学气相沉积(CVD) SiC进行了粗磨、细磨加工;然后,利用颗粒直径从4 μm到1 μm的金刚石研磨膏逐级进行抛光,发现SiC表面存在纳米级划痕;最后,改用颗粒直径为20 nm氧化铝纳米颗粒的碱性水溶液进行抛光,表面粗糙度达到0.6 nm(RMS),表面纳米级划痕得到很好改善,获得了较高表面质量的超光滑表面。     

大口径轻质SiC反射镜的研究与应用

介绍了大口径轻质碳化硅反射镜镜坯的基本结构、性能测试指标、国内应用及发展前景;阐述了碳化硅凝胶注模成型（Gel-casting）、反应烧结SiC（RB-SiC）与压力成型、常压烧结SiC（SSiC）两种国内主要制备大口径轻质碳化硅反射镜的方法;并对两种方法制备得到的ø1.45 m碳化硅镜坯的性能、测试数据及光学加工后的光学特性进行分析和比对,提出存在的问题,以供商榷,进而促进国内大口径轻质碳化硅反射镜的研究和发展。     

Raman investigation of defective SiC nanocrystals

Phonon confinement effect and surface optical mode in SiC nanocrystal have been investigated through Raman spectroscopy. Considering high density of stacking faults in SiC grains, the correlation length of RWL (proposed by Richter, Wang, Li to explain phonon confinement in nano silicon) model is determined as a distance between nearby stacking faults. Thus, homogeneous region becomes thin slices in cylindrical SiC grains, which redefines weighting function. Effect of anisotropy of phonon dispersion curve is also analyzed during calculation. The additional 875‐cm⁻¹ band is attributed to defects and amorphous SiC, which is confirmed by transmission electron microscopy. SiC grains are approximated as column array with grain boundary substances regarded as surrounding medium, which explains surface optical phonon mode at 915 cm⁻¹. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

SiC based Si/SiC heterojunction and its rectifying characteristics

The Si on SiC heterojunction is still poorly understood, although it has a number of potential applications in electronic and optoelectronic devices, for example, light-activated SiC power switches where Si may play the role of an light absorbing layer. This paper reports on Si films heteroepitaxially grown on the Si face of (0001) n-type 6H-SiC substrates and the use of B₂H_6 as a dopant for p-Si grown at temperatures in a range of 700--950~\du. X-ray diffraction (XRD) analysis and transmission electron microscopy (TEM) tests have demonstrated that the samples prepared at the temperatures ranged from 850~℃ to 900~℃ are characterized as monocrystalline silicon. The rocking XRD curves show a well symmetry with FWHM of 0.4339° Omega. Twin crystals and stacking faults observed in the epitaxial layers might be responsible for widening of the rocking curves. Dependence of the crystal structure and surface topography on growth temperature is discussed based on the experimental results. The energy band structure and rectifying characteristics of the Si/SiC heterojunctions are also preliminarily tested.     

PECVD SiC optical waveguide loss and mode characteristics

We report the fabrication of single mode SiC (silicon carbide) waveguides and the measurement of their propagation loss. By studying the effect of sidewalls scattering loss due to surface roughness and by reducing it, minimal propagation loss of 2.3 dB/cm for the TM polarization is measured in the visible at 0.633 μm. This loss can be used as a benchmark for further development of SiC microphotonic components and circuit for sensor systems in harsh environment.     

TiN/SiC纳米多层膜的生长结构与力学性能

研究了TiN/SiC纳米多层膜中立方SiC（B1cubic SiC）的形成及其对TiN/SiC多层膜力学性能的影响.结果表明：在TiN/SiC多层膜中，非晶态的SiC层在厚度小于0.6nm时形成立方结构并与TiN形成共格外延生长的超晶格柱状晶，使多层膜产生硬度和弹性模量显著升高的超硬效应，最高硬度超过60GPa.SiC随着层厚的增加转变为非晶相，从而阻止了多层膜的共格外延生长，使薄膜呈现TiN纳米晶和SiC非晶组成的层状结构特征，同时多层膜的硬度和弹性模量下降.TiN/SiC纳米多层膜产生的超硬效应与立方 关键词： 立方碳化硅 TiN/SiC纳米多层膜 外延生长 超硬效应     

具有二维fBm特征的分层介质粗糙面电磁散射的特性研究

运用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁散射,推出了不同极化状态下的双站散射系数公式.采用二维fBm分形粗糙面来模拟实际的分层介质粗糙面,结合二维fBm分形粗糙面的功率谱导出了平面波入射二维fBm分形分层介质粗糙面的散射系数计算公式.通过数值计算得到了HH极化下双站散射系数随散射角的变化曲线,讨论了分维、底层介质介电常数、中间介质介电常数和厚度及入射波频率对双站散射系数的影响,得到了二维fBm分形分层介质粗糙面散射系数的分维特征、基本特征、分区特征和随频率变化的特征. 关键词： 电磁散射 二维fBm分形粗糙面 分层介质 微扰法     

Determination of the thickness and density of the ion bombardment induced altered layer in SiC by means of reflection electron energy loss study

The steady state surfaces of ion bombarded 3C-, 4H- and 6H-SiC samples were studied by means of reflected electron energy loss spectroscopy (REELS). The REELS exhibit a well-defined loss peak in the region of about 20 eV. The position of the maximum of the loss peak depends on the bombarding ion energy (decreasing with increasing ion energy), and on the primary electron beam energy (increasing with increasing primary energy). This behavior can be explained if we suppose that the plasmon energy in the altered layer (produced by ion bombardment) is different from that of the unaltered bulk. In this case the measured loss peak is the sum of two overlapping plasmon peaks. With modeling the system as a homogeneous altered layer and a homogeneous unaltered substrate the plasmon energy in the altered layer was derived to be 19.8 eV. The large change of the plasmon energy with respect to the bulk value of 23 eV is explained by a thin low density overlayer on the surface of the sample produced by the ion bombardment.     

碳化硅扫描反射镜支撑结构设计

对尺寸为460 mm×290 mm的SiC扫描反射镜的轻量化和支撑结构的设计进行了研究。基于三角形和矩形的复合轻量化结构,采用镜体背部为开放和封闭相结合的形式,设计了一种新型的扫描反射镜组件。该组件采用侧面支撑方式和轴向柔性结构,有利于消除支撑结构材料热膨胀系数不匹配产生的热应力对镜面面形的影响。有限元方法分析结果表明：反射镜组件在1 g重力载荷和8℃温度变化作用下,反射镜镜面的面形误差RMS值分别为4.5 nm和20.3 nm。该反射镜轻量化形式和支撑结构满足光学成像要求,并可有效提高结构的稳定性,对于大尺寸反射镜组件的设计具有借鉴意义。     

SiC表面圆环槽边缘效应实验研究

基于固体边缘效应,对碳化硅(SiC)表面激光加工圆环形沟槽的润湿特性进行实验研究,通过分析去离子水在圆环槽上的润湿性能及其在边缘处的铺展行为,获得了环槽深度与环槽宽度对液滴在边缘处最大表观接触角的影响规律.结果表明,SiC圆环槽阻碍液滴铺展,光滑基体表面上接触角为70°,激光加工圆环槽深度为290μm,宽度为1 mm时...