用改进嵌入原子法计算Cu晶体的表面能

用改进嵌入原子法(MEAM)计算了Cu晶体12个晶面的表面能.结果表明，密排面(111)的表面能最小.其他晶面的表面能随其晶面与(111)晶面夹角的增加而增加，据此可以粗略地估计各晶面表面能的相对大小.给出的几何结构因子的确定方法及结果可以直接用于计算其他面心立方晶体的表面能及其他特性.在Cu,Ag等面心立方薄膜中出现(111)择优取向或织构的机理是表面能的最小化. 关键词： 改进嵌入原子法 铜 表面能 计算     

H2O分子在Fe（100）, Fe（110）, Fe（111）表面吸附的第一性原理研究

采用第一性原理研究了H₂O分子在Fe（100）,Fe（110）,Fe（111）三个高对称晶面上的表面吸附.结果表明,H₂O分子在三个晶面上的最稳定结构皆为平行于基底表面的顶位吸附结构.H₂O分子与三个晶面相互作用的吸附能及几何结构计算结果表明H₂O分子与三个晶面的相互作用程度不同,H₂O分子与Fe（111）晶面的相互作用最强,其次是Fe（100）,相互作用最弱的是Fe（110）表面,而这与晶面原子 关键词： 第一性原理 Fe单晶表面 2O分子')" href="#">H₂O分子 分子吸附     

H2O分子在Fe(100), Fe(110), Fe(111)表面吸附的第一性原理研究

采用第一性原理研究了H2O分子在Fe(100),Fe(110),Fe(111)三个高对称晶面上的表面吸附.结果表明,H2O分子在三个晶面上的最稳定结构皆为平行于基底表面的顶位吸附结构.H2O分子与三个晶面相互作用的吸附能及几何结构计算结果表明H2O分子与三个晶面的相互作用程度不同,H2O分子与Fe(111)晶面的相互作用最强,其次是Fe(100),相互作用最弱的是Fe(110)表面,而这与晶面原子的排列密度相关.吸附体系的电子结构计算结果也得出了相似的结论.同时电荷布居分析表明,H2O分子与Fe表面相互作用时,O原子与基底原子之间的电荷交换使基底Fe原子表面带负电,导致表面电位降低,也促使Fe表面更易于发生电化学腐蚀反应.     

锂电池正极材料LiFePO_4的电子结构和晶形模拟研究

分别运用Materials Studio软件的CASTEP和Morphology模块对磷酸铁锂(LiFePO4)的结构和晶形进行计算模拟研究,获得其优化构型、电子结构、晶体形貌、晶面面积和晶面相对生长速率等特征参数.研究结果表明,PBE方法的计算精度明显高于CA-PZ方法,化合物中的Fe—O配位键本质上是共价键.LiFePO4的理论模拟晶形为柱状晶体,与其块状的实测晶体形貌存在较大差异,这归因于理论模拟晶形是LiFePO4在真空中的生长晶习,而非真实环境下的晶习.在LiFePO4的实际晶形中,(020)晶面拥有较大的面积,这与该晶面的原子排列方式和原子占有率密切相关.此外,表面活性剂和LiFePO4各特征晶面之间可形成大量C—H…O氢键,将晶粒有效地包覆起来,降低其生长速率,从而抑制LiFePO4晶粒长大.     

带电胶体粒子结晶过程的实验研究

利用带电单分散聚苯乙烯胶体粒子，通过自组装机理，制备了体积百分比为4.8%的具有多晶结构的胶体晶体，并用Kossel衍射技术和紫外可见分光光度计分别对晶体的生长过程进行了监测.通过对Kossel的图像分析检测不同阶段相应的晶格结构，发现胶体结晶过程晶体结构演变顺序为由液态—随机层结构—堆无序结构—面心立方孪晶结构到面心立方结构.定量地确定了结晶过程中晶体不同晶面的晶面间距和晶体的晶格常数，通过紫外可见分光光度计测量的晶体透射谱图，计算得到111晶面的晶面间距和晶体的晶格常数，与用Kossel衍射技术得到的结果相一致，还发现随样品放置时间的延长，衰减峰变窄和加深，并向短波方向移动，对应着晶体的晶格常数减小的现象. 关键词： 胶体晶体 自组织 Kossel环 聚苯乙烯粒子     

磁控反应溅射制备择优取向氮化铝薄膜

以氮气为反应气体，采用磁控反应溅射方法制备了择优取向的氮化铝薄膜．通过XRD测试发现．靶基距、溅射气压影响薄膜的择优取向：大的靶基距及高的溅射气压利于（100）面择优取向，小的靶基距和低的溅射气压利于（002）面择优取向．通过对沉积速率的分析发现．高的沉积速率利于（002）面择优取向，低的沉积速率利于（100）面择优取向．研究结果表明：沉积速率影响了核在衬底表面的生长方向，从而影响了各晶面的生长速度．最终决定薄膜的择优取向．     

单晶LaB_6阴极材料典型晶面的电子结构和发射性能研究

单晶LaB_6是一种理想的热发射和场发射阴极材料,其不同晶面表现出不同的发射性能.采用基于密度泛函理论的第一性原理计算分析了LaB_6单晶的(100),(110),(111),(210),(211)和(310)典型晶面的差分电子密度、能带结构和态密度,并对光学区熔法制备的高质量单晶LaB_6的上述典型晶面的热发射性能进行了测试.理论计算结果表明LaB_6各晶面结构的不同和电子结构的差异导致LaB_6发射性能具有各向异性,晶面内La原子的密度越大、费米能级进入导带越深、费米能级附近态密度越大及其在导带区域的分布宽度越宽、导带在费米能级附近分布越多,晶面的逸出功越低,发射性能越好.热发射测试结果表明,当阴极测试温度为1773 K,测试电压为1 k V时,(100),(110),(111),(210),(211)和(310)晶面的最大发射电流密度分别为42.4,36.4,18.4,32.5,30.5和32.2 A/cm~2,其中(100)晶面具有最佳的发射性能.     

UO2 晶体中低密勒指数晶面表面能的分子动力学模拟

采用基于刚性离子势的分子动力学模拟方法初步计算了UO₂晶体中(100), (110)和(111) 3种低密勒指数晶面在300–1500 K范围内的表面能大小. 结果表明, 3种晶面的表面能大小随温度的升高而降低, 与实验结果趋势一致; 原子排列最紧密的(111)晶面具有最低的表面能, 3种晶面的表面能大小从高到低依次为(100), (110)和(111)晶面; 达到平衡状态下的表面层原子相对于体内原子层在表面的法线方向上发生了明显的压缩并且表面层原子的对称性也降低了, 表面原子的弛豫效应一直影响到了第5层. 计算研究结果将有助于深入认识UO₂燃料中裂变气体气泡的聚集长大以及燃料的辐照肿胀开裂行为. 关键词： 分子动力学 2')" href="#">UO₂ 低密勒指数晶面 表面能     

N/Fe共掺杂锐钛矿TiO2(101)面协同作用的第一性原理研究

基于周期性密度泛函理论研究了N/Fe共掺杂对锐钛矿TiO₂(101)面的修饰作用. 计算了铁替位单掺杂TiO₂(101)面及晶体内部后, 晶体结构变化及形成能. 通过形成能的比较发现, Fe从晶体表面向体内迁移时受到势垒阻碍作用. 同时, 对不同位置表面N/Fe近邻共掺杂晶体形成能的比较, 得出了表面共掺杂的最稳定结构. 通过对电子结构及态密度的分析发现: 表面共掺杂态中, N/Fe共掺杂可改变TiO₂(101)面的电子结构, 并使TiO₂由半导体性向半金属性转变. 关键词： 2(101)面')" href="#">锐钛矿TiO₂(101)面 N/Fe共掺杂 第一性原理 半金属性     

晶体加工讲座 第三讲 晶体的定向

<正> 一、晶体定向的基本概念在结晶学上,通常把选择晶体的坐标系统称为晶体定向。然而,在晶体加工中所说的晶体定向在概念上与此稍有不同,它指的是在晶体的坐标系统已经确定的前提下,根据所加工的晶体零件的具体要求,首先测定已知晶体的实际晶面与要求晶面的偏角,进而通过切割或研磨校正这一偏角使之获得准确晶面的过程。     

The preferential growth of pyrite films prepared by thermal sulfuration of Fe2O3 films

Pyrite thin films were prepared by the sol-gel dip coating process and sulfuration treatment. The evolution of crystal orientation for the pyrite films was investigated as a function of sulfuration temperature. And the effect of crystal orientation on the electrical and optical properties was studied. It was found that films show (1 1 1) preferred orientation after sulfurized at low temperature. However, the (2 0 0) and (3 1 1) mixed preferred orientations were observed when pyrite films were sulfurized at higher temperature. Experimental results also indicate that the carrier concentration is high when the films show (1 1 1) preferred orientation. And the optical absorption coefficient is also large when the films grow with (1 1 1) preferred orientation. It is speculated that surface free energy could play a more important role in determination of preferred orientation when films were sulfurized at low temperature. However, the strain energy plays a more important role in determination of preferred orientation when films were sulfurized at higher temperature.     

H13钢激光熔覆Co基涂层组织及热疲劳性能

针对热作模具用H13钢工况下易产生热疲劳失效的问题,采用Nd:YAG激光器在H13钢表面制备Co基合金涂层。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪,对涂层组织、合金元素分布及物相组成进行检测。利用显微硬度计和热震实验法,测试热疲劳对Co基合金涂层和淬火回火态H13钢硬度影响。结果表明,Co基合金涂层从底部到表层,依次为平面晶、胞状晶、树枝晶和等轴晶。Co基合金涂层物相主要由-Co和M23C6相组成,热疲劳后涂层表面形成M2O3和M3O4(M=Fe,Co,Cr)氧化物。Co基合金涂层硬度最高可达706HV0.2且呈梯度降低;热循环1000次后,Co基合金涂层表面硬度降低24.4%,H13钢表面硬度降低37.7%,Co基合金涂层硬度下降幅度低于H13钢。热循环1000次后,Co基合金涂层表面未发现明显热裂纹,H13钢表面形成大量网状热裂纹。Co基合金涂层中,Cr元素形成致密Cr2O3氧化膜使其热疲劳性能优于H13钢。     

Low frictional property of copper oxide thin films optimised using a combinatorial sputter coating system

A combinatorial sputter coating system has been developed that can optimize the crystal preferred orientation of coating films. With this system, it is possible to synthesize various kinds of coatings whilst precisely controlling conditions such as the sputter gas, the gas pressure, the gas partial pressure, the r.f. power, the substrate temperature, the distance between the substrate and target, etc. In this way, we successfully synthesized copper oxide coatings with different crystal preferred orientations, and low frictional property was obtained by optimizing the crystal preferred orientation.     

Fabrication and magnetic properties of metallic nanowires via AAO templates

Metallic (Ni, Co, Cu and Fe) nanowires were fabricated by electrodeposition into anodic aluminum oxide (AAO) template. In this work, we have studied the effect of the electrode potential on the microstructure and magnetic properties of nanowires. Transmission electron microscopy (TEM) results showed that the metal nanowires were single-crystal. Cu and Ni nanowires had the same orientation along the [2 2 0] direction, while Co had a preferred orientation along the [1 0 0] direction. Fe nanowires had a preferred orientation along the [2 0 0] direction. The growth mechanisms are probably due to the competition growth of the adjacent grains and the confinement of growth in the nano-sized hole of the AAO template. Results showed that single crystal or highly textured nanowires had better magnetic properties compared with that of polycrystal nanowires in terms of coercivity and squareness.     

内表面栅极等离子体源离子注入TiN薄膜及其特性研究

阐述了栅极增强等离子体源离子注入（GEPSII）方法的基本思想.利用GEPSII方法在45号钢 基底上生成了金黄色氮化钛（TiN_x）膜.对不同条件下的TiN膜做电化学腐蚀，X PS，AES， XRD等分析.电化学腐蚀实验显示TiN薄膜改善了45号钢的耐腐蚀性能5—10倍，且在高气压下 效果更好.结构分析显示TiN膜含有TiO₂，TiN成分，主要沿（111）和（200）晶 向生长，深度分析显示膜的厚度只有二十几纳米，膜质地均匀且在基底有一定的嵌入深度. 关键词： 腐蚀 等离子体源离子注入 薄膜 氮化钛     

Na-Mg共掺杂ZnO薄膜的结构和光学性质

利用溶胶-凝胶法,在普通载玻片上使用旋转涂膜技术制备了具有c轴择优取向生长的Na-Mg共掺杂的ZnO薄膜。用XRD、SEM、光致发光(PL)及透射光谱对薄膜样品进行了表征。结果表明:Na-Mg共掺杂有利于ZnO薄膜的c轴择优取向生长,并且随着Na+掺杂浓度的增加,晶粒尺寸先增大后减小;通过比较不同掺杂浓度ZnO薄膜的PL谱,推测发光峰值位于380nm的紫外发射与ZnO的自由激子复合有关;发现掺入Mg的确能使ZnO禁带宽度增大,掺杂组分为Na0.04Mg0.2Zn0.76O时,其PL谱只有一个很强的紫光发射峰,其近带边紫外光发射强度较未掺杂的ZnO增强了近10倍,极大地提高了薄膜紫外发光性能;并且随Na+浓度增加薄膜透光性减弱。     

Pulsed electrodeposition of monocrystalline Ni nanowire array and its magnetic properties

By means of a porous template without removing the aluminium substrate, a technique of pulsed electrodeposition with an intermittent symmetric square pulse has successfully been applied to fabricate Ni nanowire array. The as-obtained nanowires have a diameter of about 60 nm and exhibit high aspect ratio of more than 50. The electron diffraction pattern investigation demonstrates that the nanowires are single crystal. Moreover, a highly preferential orientation [2 2 0] of the as-obtained Ni nanowires with high purity decided by XRD has been obtained, and the preferred orientation is weakened remarkably by an annealing process. Furthermore, the investigation of magnetic properties by VSM indicates that the as-obtained Ni nanowire array has an obvious magnetic anisotropy and exhibits a good thermal stability.     

热处理温度对铜镍镀层的光谱性能的影响

采用电沉积法在镍表面制备铜镍镀层,并将该铜镍镀层在不同温度下进行热处理。分别用扫描电镜法(SEM)、能谱法(EDAX) 和X衍射法(XRD)等对热处理后的铜镍镀层进行表征,研究热处理温度对铜镍镀层的光谱性能的影响。用电镀的方法获得的铜镍镀层表面是由节瘤组成,热处理温度在25~600 ℃范围,随着热处理温度的升高,铜镍镀层表面的节瘤变小;热处理温度在600~900 ℃范围,随着热处理温度的升高,铜镍镀层表面的节瘤变小,铜镍镀层表面的节瘤间的分界线越不明显。热处理温度在25～900 ℃范围,随着热处理温度的升高,铜镍镀层中铜的含量减小,从82.52 at%减小到78.30 at%;镍的含量增加,从17.48 at%增加到21.70 at%。铜镍镀层为Cu_0.81Ni_0.19立方晶型结构,热处理温度在25～300 ℃范围,随着热处理温度的升高,Cu_0.81Ni_0.19的晶型结构更完整;热处理温度在600～900 ℃范围,铜镍镀层中可能有部分的Cu_0.81Ni_0.19立方晶型结构转变为Cu_3.8Ni立方晶型结构;随着热处理温度的升高,有利于Cu_3.8Ni(311)和Cu_0.81N_i0.19(311) 晶面的生长。     

The influence of crystallinity enhancement on the magnetic properties of ac electrodeposited Fe nanowires

Fe nanowire arrays with different degrees of crystallinity were fabricated by ac electrodeposition into anodic aluminium oxide templates. A (110) preferential crystal orientation was observed for all the samples. An extensive investigation of X-ray patterns revealed that the variation of the magnetic properties is a direct consequence of the crystallinity degree of Fe nanowires. The results indicate that the degree of crystallinity varies with electrolyte acidity, waveform and frequency of the ac electrodeposition voltage. Regardless of the waveform and electrolyte acidity, higher deposition frequency induces higher coercivity. The effect of waveform and pH value on the magnetic properties is seen to be more pronounced in the low deposition frequency. Improving the ac electrodeposition conditions increased the coercivity and squareness from almost 1010 Oe and 0.49 to 1810 Oe and 0.99, respectively. It was seen that annealing improved the crystallinity, thereby increasing the coercivity and squareness.