非晶态SiO2的高温高压转变研究

利用金刚石对顶砧高压装置和激光双面加热技术, 以经700°C热处理后的吉林长白山硅藻土作为非晶态SiO₂样品,在0—4GPa, 1000—1300K温压条件下开展同步辐射X射线衍射原位测试(EDXD方法), 研究非晶态SiO₂在高温高压条件下的结晶转变方式. 测试结果表明, 在0.8—2.4GPa, 1000—1300K温压条件下, 非晶态SiO₂转变成α-石英而非β-石英或方石英, 其结晶温度较常压下非晶态SiO₂晶化所需温度明显较低, 表明压力有利于降低非晶态SiO₂转变的活化能, 并与常压下的结晶产物不同. 在3—4GPa, 1300K温压条件下, 非晶态SiO₂和石英均转变成了柯石英.     

C3N4的高温高压同步辐射研究

利用激光加热金刚石对顶砧技术在高温高压条件下合成了纯beta相和立方相C₃N₄beta相C₃N₄所属对称群为P63/M (176).对石墨相与beta相C₃N₄的X射线衍射结果进行了精确分析, 得到优化晶胞参数.原位高压同步辐射X射线衍射分析表明, 在6GPa时由beta相到立方相C₃N₄的相转变已经发生, 之后两相共存直到19GPa时相变结束得到纯立方相C₃N₄.     

石膏的高压原位Raman光谱和相变研究

 利用金刚石对顶砧（DAC）高压装置产生高压,在0~35 GPa压力范围,对石膏（Gypsum,CaSO₄·2H₂O）晶体进行了高压原位Raman光谱研究。根据高压Raman光谱的实验数据,给出了石膏晶体Raman振动频率与压力的依赖关系;在4.5 GPa附近,在对称性伸缩振动范围,发现新的Raman峰1 012  cm^-1出现,这个峰的强度随压力升高逐渐增强,据此断定在4.5 GPa 附近,石膏晶体发生了压力导致的结构相变。     

Mn3Zn0.8Ni0.2N的高压同步辐射研究

 利用金刚石对顶压砧,对钙钛矿型金属锰化物Mn₃Zn_0.8Ni_0.2N进行了原位高压同步辐射角散X射线衍射研究。研究表明,在0~29.9 GPa的压力区间内,样品没有发生结构相变,因而在该压力下样品的物性变化并非由结构相变所导致。卸压以后,样品的特征峰都回到了初始位置。通过Birch-Murnaghan方程,拟合得到了样品的体弹模量为86.5 GPa。     

名义成分为La1.0Ca2.0Mn2O7锰氧化物的压阻效应

 利用低温高压电阻原位测量装置（自箝铍青铜活塞-圆筒式压砧），在0~1.05 GPa静水压力范围内，对以层状钙钛矿结构为主相、名义成分为La_1.0Ca_2.0Mn₂O₇的锰氧化物样品进行了压阻效应研究。实验观测到异常的压阻效应。在低温5~150 K范围内，压力为0.55 GPa时，样品呈现出高达40%的压阻效应，而且，金属-绝缘体相变温度在低压范围内随压力的增加而增加，但随着压力的进一步增加而减小。     

Sr2Bi4Ti5O18的压致结构相变

 使用4∶1的甲醇-乙醇混合液作传压介质，利用金刚石对顶砧装置（DAC），研究了层状铁电体Sr₂Bi₄Ti₅O₁₈的在位高压拉曼光谱和压致结构相变（0～27 GPa）。发现在8.31 GPa，Sr₂Bi₄Ti₅O₁₈经历了一次结构相交。在23.13 GPa以上，Sr₂Bi₄Ti₅O₁₈似乎出现了压致非晶相交的先兆。并使用内模方法对Sr₂Bi₄Ti₅O₁₈的内模进行了指认。     

Fe3O4/β-CD的高压电学性质研究

 高压下的电学性质测量是获得材料物理性质的有效手段。利用集成在金刚石对顶砧上的薄膜微电路,测量了高压下Fe₃O₄/β-CD（β-糊精）的电导率,并分析了电导率随压力的变化关系。在0～39.9 GPa范围内,Fe₃O₄/β-CD的电导率随压力的增加而逐渐增大,并呈半导体的特征;而在17.0 GPa处其电导率发生突变,表明样品发生了高压相变。在卸压过程中,电导率随压力的变化呈线性关系,并且卸压后样品的电导率不能回到最初的状态,推测这是一个不可逆的高压结构相变。     

氮化碳的高压同步辐射研究

 采用金刚石对顶砧及原位同步辐射实验技术,对高温高压有机催化反应制备的氮化碳材料,进行了室温及直到44 GPa压力条件下的原位高压同步辐射X射线衍射研究,并用最小二乘法拟合了样品的Murnaghan型等温状态方程。结果表明,在室温及直到44 GPa压力条件下,石墨相C₃N₄和待定的正交相CN材料都是稳定的,没有发生明显的相变,推测正交相CN材料可能是原始材料三聚氰胺和三聚氰氯在高温高压条件下催化热解产生的某种高分子有机聚合物。     

硫化铁的两个电导率相关的相变

 由于X射线对高级相变和电子相变不够敏感,致使很多物质的相变和新的性质被忽略。对物质电阻的变化进行分析可以很好地弥补这一缺陷。通过金刚石对顶砧上原位电阻测量方法,在0~88.7 GPa的压强范围内,在300~443 K的温度条件下,基于范德堡法电阻测量原理,对硫化铁的电导率进行了测量。通过对电导率的分析发现,在零压、温度为408 K的条件下,硫化铁转变成了NiAs结构相。在34.7 GPa和61.3 GPa压强处发现了两个新的突变点,为了印证这两处相变的可靠性,分别测量了在不同压强下样品电导率随温度的变化情况。     

加压对110 K Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O单相样品超导电性的影响

 在静压0~1 GPa（10 kbar）范围内，80~300 K温区，用测量电阻的方法，研究了Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O（起始转变温度T_c^on=110 K，终止转变温度T_c^fi=106 K）的起导电性。观察到超导临界温度T_c随压力以dT_c/dp=2K/GPa的速率增高，而在不同压力下的斜率d logR/dp却保持不变。     

In situ electrical resistance and activation energy of solid C_(60) under high pressure

The in situ electrical resistance and transport activation energies of solid C60 fullerene have been measured under high pressure up to 25 GPa in the temperature range of 300-423 K by using a designed diamond anvil cell. In the experiment, four parts of boron-doped diamond films fabricated on one anvil were used as electrical measurement probes and a W-Ta thin film thermocouple which was integrated on the other diamond anvil was used to measure the temperature. The current results indicate that the measured high-pressure resistances are bigger than those reported before at the same pressure and there is no pressure-independent resistance increase before 8 GPa. From the temperature dependence of the resistivity, the C60 behaviors as a semiconductor and the activation energies of the cubic C60 fullerene are 0.49, 0.43, and 0.36 eV at 13, 15, and 19 GPa, respectively.     

高温高压下β相硼的电导率测量

 硼在高压下具有复杂的结构和多样的物理性质,对其结构和性质的深入研究具有很重要的意义,一直引起理论和实验研究领域的关注。高压下进行电学性质测量是获得物质物理性质的有效手段,利用集成在金刚石对顶砧上的微电路,在高压下和两个不同温度范围内对β相硼进行了电导率测量,分析了导电机制随压力的变化规律。在0～28.1 GPa范围内,β相硼的电导率随着压力的增大是逐渐增大的,卸压后样品的电导率不能回到最初的状态,是一个不可逆的变化过程;由室温到423 K的范围内,β硼的电导率随着温度的不断增加有明显的上升趋势,并且随着压力的升高,电导率变化逐渐加快。此外,对样品在14.5 GPa和18.6 GPa压力下,用溅射到金刚石对顶砧上的氧化铝薄膜做绝热层,对样品进行了激光加热实验,最高温度达到2 224 K,电导率随着温度的上升而增大,结果显示,β相硼的电学特征仍然属于半导体的特征范围内。     

一种新的恶二唑衍生物在金刚石对顶砧中的电阻率随压力和温度的变化关系

利用金刚石对顶砧测量了恶二唑衍生物微晶, 1,4-bis[(4-methyloxyphenyl)-1,3,4-oxadiazolyl]- 2,5-bisheptyloxyphenylene (OXD-2), 电阻随压力和温度的变化关系，并利用有限元分析方法计算了样品的电阻率。实验中，测量压力和温度达到了16 GPa和150℃。样品的电阻率随着温度的升高而降低，说明样品表现出半导体传导特性。在90-100 ℃之间，样品的电阻率有一明显的下降，说明这时发生了温度诱导的相变。随着压力的增加，样品的电阻率在6GPa左右达到最大值，此后随着压力的增加而下降。结合原位x光数据，在6GPa左右的电阻突变应该是由于样品在压力的诱导下发生了无序化的相变。     

高压下聚苯胺的结构和电性能研究

 以金刚石压腔高压装置为工具，用Ⅱ型金刚石作压砧兼红外窗口，对本征态聚苯胺进行了高压（0~8.4 GPa）就位红外光谱测试。结果表明：在4.8~5.2 GPa压力区间，代表醌环振动的吸收峰相对代表苯环振动的吸收峰变小，表明聚苯胺在此压力区间结构上发生了显著变化，且这种变化是不可逆的。聚苯胺的高压（0~14.5 GPa）电阻测量结果表明：当压力小于7.5 GPa时，电阻随压力升高而显著降低，据此认为聚苯胺为电子性导电物质；在7.5 GPa处电阻出现极小值，然后又缓慢升高，至10 GPa后基本不变。推测聚苯胺电阻极小值是由结构变化引起的。至于红外光谱与电阻测量结果反映聚苯胺结构变化的压力值不一致，可能是由于测试条件不同所致。     

High pressure electrical transport behavior in organic semiconductor pentacene

The high pressure electrical transport behavior of pentacene has been investigated by alternating current impedance techniques and direct current resistivity measurement in a diamond anvil cell (DAC). The resistance decreases with increasing pressure below 17.4?GPa, while it increases above 17.4?GPa, which is caused by the transition of pentacene from an ordered state to the disordered state under higher pressure. From the Raman spectra under various pressures, pentacene becomes amorphous above 17.3?GPa, which is consistent with the impedance results. The charge transport operates in the hopping regime with charges jumping between interacting molecules, and the hopping mechanisms are related to the vibration modes. Above 17.4?GPa, the pressure dependence of the relaxation activation energy is 21.7?meV/GPa and pentacene keeps semiconductor characteristics up to 28.3?GPa.     

钙钛矿CaTiO3的超高压结构研究

利用同步辐射x射线衍射和 DAC 高压技术在室温下测量了钙钛矿CaTiO₃在压力0—44.53 GPa下的结构变化.结果表明，随着压力的增加CaTiO₃的三个晶轴都受到不同程度的压缩，a,b的压缩率相近且相对比较大，c的压缩率最小，但没有证据表明有相变的发生.在压力范围内CaTiO₃的P-V关系用Murnaghan状态方程表示，设定K′0=4，得到V0=0.2245(6)nm3和K0=222(9) GPa.应用赝立方角γpc与压力的关系，初 关键词： 3')" href="#">CaTiO₃ 结构 超高压 状态方程     

Gold under high pressure

Abstract

First principle predictions for the equation of state of gold using solid and liquid state theories are compared up to combined pressures and temperatures of 600 GPa and 17 000 K with static diamond anvil cell compression, ultrasonic measurements and shock Hugoniot data which include a recent laser driven shock Hugoniot points at 600 GPa. Excellent agreement between theoretical and experimental data is observed. The theoretically estimated 300 K isotherm agrees to within 2 GPa with the isotherm that has been measured to 70 GPa using the diamond anvil cell. The structural energy estimates show that the normal f.c.c. phase remains stable under pressure. The estimate of the shock Hugoniot temperature of gold at 600 GPa based on a liquid state model is consistent with the measurements of laser induced shock luminescence, which in fact provides an experimental determination of the temperature of gold above its Hugoniot melting point. The powerful means provided by theory in the prediction of material properties of gold at ultra high pressures and temperatures is significant because gold is an efficient converter of laser energy into soft X-rays and is a potential candidate as a standard for high pressure, high temperature work.     

Pressure-induced phase transitions in CaB6 by means of XRD and resistance measurement

High pressure behavior of CaB₆ with cubic crystal structure is investigated by means of energy dispersive X-ray diffraction and by employing in situ resistance measurement in a diamond anvil cell. Two newcome high pressure phase transitions are found with pressure ranging from ambient to 26 GPa. The first one at 12 GPa is a structural phase transition from CsCl-type structure to orthogonal structure, which is reflected by both the X-ray diffraction and the resistance variation. The other one at 3.7 GPa is suggested to be an electronic transition, which is observed only in resistance measurement. The diffraction pattern recovered while the pressure is released to 0 GPa with a pressure hysteresis over 11 GPa, which implies the reversibility of the two phase transitions. Bulk moduli of the cubic and orthogonal phases are estimated by fitting the data to a Brich-Murnaghan equation of state equal to 169.9 and 48.2 GPa, respectively.     

CsBr高压X光研究

 采用同步辐射X光源和能散法，对CsBr粉末样品进行高压原位X光衍射实验。由金刚石对顶压砧高压装置（DAC）产生高压，用已知状态方程的Pt粉末作内标，由Pt的衍射数据确定样品压力，最高压力达64.4 GPa。实验结果表明：室温常压下原始CsBr样品是具有简单立方结构的晶体，其晶格常数α＝0.428 5 nm。高压下CsBr的结构有所变化，在51.3~58.4 GPa的压力范围内，(110)线和(211)线发生劈裂，从而形成了四方相。     

基于拉曼频移的白宝石压腔无压标系统高温高压实验标定

在高压实验科学中, 各类宝石压腔是最为常见的高压设备之一, 其样品腔中压力的精确标定是实验的关键. 目前, 人们主要通过加入红宝石等压标物质来进行定压, 但压标物质的加入会增加实验的装样难度, 改变样品腔中的物理化学环境, 甚至直接与实验样品发生反应, 从而对实验结果产生影响. 在0–6.3 GPa和300–573 K下, 利用共聚焦拉曼显微镜, 根据白宝石压砧砧面的ν₁₂ 拉曼频移与温度和压力的变化关系, 建立了一套适用于高温高压水热体系的无压标白宝石压腔系统. 实验结果表明: 白宝石砧面的ν₁₂ 峰随着压力的升高发生线性蓝移, 而随着温度升高则发生线性红移, 且温度和压力对拉曼频移的影响存在耦合效应. 利用本实验结果, 可在高温高压下根据白宝石砧面的拉曼频移计算出样品腔的压力P=(Δλ-0.01913×ΔT)/(1.9158-0.00105×ΔT), 在物理学、材料学和地球科学等领域具有重要应用.