用高温光电子谱研究SrTiO3纳米微晶薄膜晶粒边界热力学平衡

用高温光电子谱和热重分析方法研究了SrTiO₃ 纳米微晶材料表面 .结果表明热力学平衡过程中各种离子在晶粒边界附近发生迁移和再分布以及晶格氧和气相氧间的相互转换 ,导致表面组分随着温度发生非常明显的变化 .温度上升时体内的晶格氧离子向晶粒表面迁移 ,同时导致钛离子也向晶粒表面迁移并与表面的氧离子形成Ti O团 .温度下降时则发生相反过程 ,但后一过程比前一过程慢得多 .提出一个初步的模型解释这一过程 .     

铋系超导体反常晶格膨胀X射线衍射研究

本文利用变温X射线衍射方法研究了室温至液氮温度区间铋系超导体晶格热膨胀与畸变特性.在从正常态向超导态转变过程中,铋系2223相和2212相均在高温区和低温区发生反常热膨胀.发生在超导转变前的晶格反常热膨胀与Mossbauer谱和超声内耗测量得到晶格软化温度相对应,这种结构上的反常行为是超导转变的前驱效应.     

镁离子内扩散铌酸锂单晶光纤的研究

利用镁离子内扩散铌酸锂单晶光纤,实现了晶纤具有芯-包层波导结构,得到了包层晶纤的损耗比扩镁前晶纤损耗降低约14倍的好结果,并对镁离子内扩散机理、晶格发生畸变的原因等进行了分析和讨论.通过X射线衍射分析和扫描电子显微镜观察扩镁表面,发现在表面富镁层有一新化合物结构,可能是Li-Mg-Nb-O组成的三元系相结构,并提出和实验证实这一富镁层的新化合物是镁离子内扩散铌酸锂晶纤的真正扩散源.     

新概念下的Sn掺杂(La1-xSrx)2Cu1-xSnxO4超导体的M(o)ssbauer谱研究

对新概念指导下而设计的(La1-xSrx)2Cu1-xSnxO4超导体进行了119SnM(o)ssbauer谱研究.对不同掺杂量样品的系统研究表明,M(o)ssbauer谱实验结果进一步证实了Sn以Sn4+价态存在并占据Cu晶位,不存在占据La晶位的Sn2+离子. Sn4+离子附近的局域晶格畸变较小,但是随Sn掺杂量有增加趋势.在对La2CuO4母体进行Sr和Sn同时掺杂所引入的载流子对超导电性的影响存在新的机制.在新的额外氧机制下,讨论了Sn掺杂所导致的额外氧对超导电性的影响.     

纳米晶钛酸铅镧体系的软模及铁电相变研究

采用Raman散射方法系统研究了Pb_1-xLa_xTiO₃(PLT)的软模行为和铁电相变.结果表明,随着晶粒尺寸的减小,Pb_0.86La_0.14TiO₃(PLT14)能从常温常压下的四方铁电相转化为立方顺电相;在高温常压及常温高压下纳米晶PLT14的相变温度和压力均比体材料情况下低;对于不同晶粒尺寸的PLT体系,系统从四方相转化为立方相的相边界随晶粒尺寸的减小移向更低的La离子浓度,还论述了软模随晶粒尺寸、温度、压力和La离子浓度的变化行为以及系统发生相变的机制.     

升温和降温引起TATB基PBX炸药脱黏的数值分析

高聚物黏结炸药(polymer-bonded explosive, PBX)是含能颗粒与黏结剂组成的、具有微结构的非均质材料.热力环境下,PBX出现损伤是由晶粒与黏结剂及其界面的力学性能导致的.基于Voronoi理论与Monte Carlo的级配思想,建立了五种晶粒体积分数的PBX二维几何模型.考虑温度变化对晶粒和黏结剂热力学特性的影响,引入双线性本构模型描述晶粒-黏结剂界面的力学性质.数值研究了升温和降温过程PBX界面损伤机理.结果表明,升温时主要由较大的界面切向应力使得界面出现脱黏,降温时界面上的法向拉应力是界面脱黏的主要因素.相较升温阶段,降温过程更易产生界面脱黏,符合实验观察的结果.随着炸药晶粒体积分数的增加,降温后界面的残余刚度更大,表明提高PBX晶粒体积分数有助于降低界面脱黏.当晶粒体积分数越相近时,各晶粒粒径越趋于一致,则在界面上的损伤程度就越小.     

BaTiO3/SrTiO3超晶格的激光分子束外延生长与二阶光学非线性研究

使用激光分子束外延,在SrTiO3 (100)单晶衬底上成功生长了一系列c轴取向的,具有原子量级控制精度的BaTiO3/SrTiO3超晶格. 利用晶格失配导致的薄膜表面台阶密度的周期性变化,讨论了反射式高能电子衍射(RHEED)强度在BaTiO3层和SrTiO3层中的周期性调制. 系统研究了二阶非线性光学极化率同超晶格结构的关系. 实验测量和理论拟合结果表明,BaTiO3/SrTiO3超晶格的二阶非线性光学极化率显著增强,其最大值比BaTiO3体单晶提高一个数量级以上. 从应力导致的晶格畸变和极化增强出发,讨论了二阶光学非线性增强的物理机制.     

纳米单晶与多晶铜薄膜力学行为的数值模拟研究

通过对不同温度下单晶薄膜的拉伸性能的分子动力学模拟，从微观角度揭示了温度效应对材料性能的影响. 结果表明温度效应对材料的变形机理影响很大.0K温度下由于缺乏热激活软化的影响, 粒子运动所受到的阻碍较大, 薄膜的强度较高, 塑性变形主要来自于粒子的短程滑移.温度升高，粒子的热运动加剧，屈服强度降低, 塑性变形将主要来自于大范围的位错长程扩展.多晶薄膜的模拟结果表明, 虽然其晶粒形状较为特殊, 但是它仍然遵循反Hall-Petch关系.在模拟过程中，侧向应力最大值比拉伸方向应力的最大值滞后出现.位错只会从晶界产生并向晶粒内部传播，晶粒间界滑移是多晶薄膜塑性变形的主要来源.     

一个考虑织构作用的二维晶粒长大模型

本文采用沿晶界对迁移速率积分的方法建立了一个新的考虑织构作用的二维晶粒长大统计模型。模型中晶界的比界面能γ和迁移率m被认为依赖于晶界两侧晶粒的取向,从而较全面地考虑了织构对晶粒长大的影响.新模型较满意地解释了受织构控制晶粒长大过程中的许多实验现象。     

矿区土壤中含水率及重金属迁移转化的数值模拟

本文基于由连续性方程和达西定律所推出的土壤中水分运动基本方程,以一维垂向水分方程为研究对象,构造稳定收敛的有限差分格式,运用MATLAB数学工具,对地面饱水情况下土壤水分运动的一维垂向方程进行了数值模拟,得到了土壤中水分的迁移规律;同时,综合考虑对流扩散作用以及土壤对重金属的吸附解吸作用,利用非饱和土壤中重金属离子迁移转化模型,对锌离子在矿区土壤中的迁移转化进行了数值模拟,展示了锌离子在矿区土壤中的浓度分布规律．     

BaTiO3 /SrTiO3超晶格的激光分子束外延生长与二阶光学非线性研究

使用激光分子束外延 ,在SrTiO₃ ( 1 0 0 )单晶衬底上成功生长了一系列c轴取向的 ,具有原子量级控制精度的BaTiO₃/SrTiO₃超晶格 .利用晶格失配导致的薄膜表面台阶密度的周期性变化 ,讨论了反射式高能电子衍射 (RHEED)强度在BaTiO₃ 层和SrTiO₃ 层中的周期性调制 .系统研究了二阶非线性光学极化率同超晶格结构的关系 .实验测量和理论拟合结果表明 ,BaTiO₃ /SrTiO₃ 超晶格的二阶非线性光学极化率显著增强 ,其最大值比BaTi₃体单晶提高一个数量级以上 .从应力导致的晶格畸变和极化增强出发 ,讨论了二阶光学非线性增强的物理机制     

激光分子束外延氧化物薄膜机理研究

实验结果表明外延结构复杂的氧化物薄膜,基片温度在600～650℃条件下,其表面原胞层的扩散时间是几十秒到上百秒.根据此特点,采用单原胞间歇式外延,用激光分子束外延制备原子尺度控制的高质量氧化物薄膜和超晶格材料.     

InGaAs/InP异质结界面层的应变研究

采用液态的叔丁基砷（tertiarybularsine,TBAs）和叔丁基磷 (tertiarybulphosphine,TBP）为源材料,用有机金属气相外延（metalorganic vapor phase epitaxy,MOVPE）生长了与InP衬底晶格匹配的InGaAs/InP超晶格. 高精度X射线衍射的结果表明,在InGaAs与InP单异质结界面处,存在一个压应变的界面层. 可利用相同的界面模型来模拟InGaAs/InP超晶格的X射线衍射实验结果. 该结果表明,TBAs吹扫InP表面对界面应变产生很大的影响.为此提出了一种新的界面气体转换顺序来控制InGaAs/InP超晶格的界面应变,它先把Ⅲ族源转入反应室,以此来降低TBAs对InP表面的影响,由此得到的超晶格的平均应变减小,光致发光的峰值能量出现蓝移.     

新概念下的Sn掺杂(La1-xSrx)2Cu1-xSnxO4超导体的MÖssbauer谱研究 *

对新概念指导下而设计的 (La_1-xSr_x)2Cu_1-xSn_xO₄超导体进行了¹¹⁹Sn M_Össbauer谱研究 .对不同掺杂量样品的系统研究表明 ,M_Össbauer谱实验结果进一步证实了Sn以Sn⁴⁺价态存在并占据Cu晶位 ,不存在占据La晶位的Sn^{2 +}离子 .Sn⁴⁺离子附近的局域晶格畸变较小 ,但是随Sn掺杂量有增加趋势 .在对La₂ CuO₄母体进行Sr和Sn同时掺杂所引入的载流子对超导电性的影响存在新的机制 .在新的额外氧机制下 ,讨论了Sn掺杂所导致的额外氧对超导电性的影响 .     

C60-Ag薄膜高、低温粗糙表面的标度行为和粗糙化机理的实验研究

利用原子力显微镜和透射电子显微镜对沉积在NaCl衬底上的C₆₀-Ag复合薄膜的表面形貌和微结构进行了研究 .结果表明薄膜表面的粗糙度依赖于衬底的温度 ,当衬底温度从 - 80℃上升到 1 2 0℃ ,薄膜表面发生从粗糙→光滑→粗糙的变化过程 .由于高温和低温条件下 ,薄膜表面的粗糙化机理不同 .高低温的表面虽然具有类似的rms粗糙度 ,但却具有不同的分形标度行为 .同时探讨了标度行为、微结构和粗糙化机理之间的关系     

复合材料成形过程中模具-构件作用的一种表征方法

利用光纤Bragg(布拉格)光栅(fiber Bragg grating,FBG)传感器,结合理论模型,对碳纤维复合材料(CFRP)热压罐成形过程中模具-构件间的作用力进行了研究.结果表明,在模具表面涂覆脱模腊的条件下,模具与构件界面间不仅存在滑动摩擦力,还会发生粘接作用.固化完成后,温度下降使模具与构件产生不同程度的变形,导致粘接力上升,达到极限值时发生脱粘现象.脱粘首先发生在边缘,沿模具长度方向向中心移动.模具与构件热膨胀系数的差异是摩擦力产生和构件发生变形的主要原因.     

重盐土在温度变化时的物理化学性质和力学性质

在降温过程中,重盐土的物理化学性质及力学性质发生重要变化:易溶盐向土体冷端迁移;土壤溶液中的硫酸钠呈水合芒硝析出,因而使土体积膨胀(即盐胀);盐胀使土的强度降低。盐胀率随降温速率、上覆荷载值、土的初始密度及土粒间的粘聚力的增大而降低,随土含水量的增大而提高。盐胀率峰值发生在特定的温度区间。在温度回升时,土体积并不明显回缩,这说明盐胀过程具有不可逆性。在温度反复升降过程中,盐胀量逐步累增,土的无侧限抗压强度也逐渐降低。     

土壤重金属复合污染整体模型研究

在重金属迁移建模研究成果的基础上,考虑土壤对重金属的吸附特性,推导出土壤重金属复合污染物迁移转化整体模型.为求解该模型,分别引进Langmuir等温竞争吸附模型与土壤水分迁移模型.最后,以重金属Zn和Cd为例,数值模拟其在土壤中的垂向迁移过程,并利用MATLAB画出相关图形.     

FeCr2-x GaxS4的磁性与巨磁电阻效应

研究了没有双交换作用的FeCr^2-x Ga_xS₄材料的磁性以及CMR效应.实验指出：Ga对Cr的替代破坏了Cr亚晶格自旋的相互作用,使体系FM性增强从而导致T_c提高,但PM到FM相变的幅度随掺杂逐渐降低.ESR给出的微观磁性指出Fe,Cr亚晶格自旋在温度低于T_c时各自是FM排列,而两者之间是AFM排列,以致对未掺杂样品,体系的宏观磁矩M相互抵消,掺杂样品在T_c将出现固有FM性. Ga掺杂使发生MR的峰值温度提高,但MR值降低.     

基于有限元法的混凝土输水管内硫酸根离子扩散分析

暴露于硫酸盐环境中的混凝土输水管易遭受硫酸盐化学侵蚀,导致其耐久性退化、提前失效;而环境中硫酸根离子传输进入混凝土是其化学侵蚀的前提.为获得混凝土内硫酸根离子的扩散进程,首先基于Fick定律及质量守恒定律,建立饱和混凝土管内硫酸根离子的扩散-反应模型.其次,将扩散-反应模型的边界条件齐次化,建立其有限元控制方程.然后,开展硫酸钠溶液中水泥砂浆圆柱试件的腐蚀试验,测定试件不同深度处的硫酸根离子浓度,与模型计算结果对比,以验证模型.最后,开展数值模拟研究,分析混凝土输水管外表面、内外表面暴露于浓度恒定或振荡的硫酸盐溶液情况下管内硫酸根离子浓度的时空分布.