基于椭圆偏振显微镜的纳米级磁头润滑膜观测方法

针对磁头飞行导致液体润滑膜的转移研究以及润滑膜在磁头上的动态变化特性观测问题,基于改进的垂直物镜的椭圆偏振显微镜,提出起偏器相移方法的磁头表面润滑膜厚度计算模型,实现了润滑膜厚度的测量。实验以非极性润滑剂Z03覆盖的磁头为样品对椭圆偏振显微镜进行标定,以极性润滑剂Zdol4000作为样品,对其在磁头表面的去湿现象进行观察。该方法测量精度可达0.37 nm,分辨力约0.36 μm,可为其他纳米级薄膜观测提供一定的技术参考。     

基于改进椭圆偏振显微镜的纳米润滑薄膜动态观测EI北大核心CSCD

随着硬盘(HDDs)面记录密度的增加,读写数据时磁头的飞行高度不断降低。磁头与磁片表面液体润滑膜的接触,会在表面形成半月板,或润滑剂回升,造成润滑剂转移。观测液体润滑膜的转移过程以及其在磁头上的动态变化特性,是研究润滑剂性能的重要方面。改进基于垂直物镜的椭圆偏振显微镜(VEM),提出一种旋转起偏器的方法获得膜厚与被测光强的线性关系,实现磁头表面润滑膜动态观察,并对现有显微镜尤其是照明系统进行改进。实验以非极性全氟聚醚(PFPE)润滑剂Z03覆盖的磁头为样品对椭圆偏振显微镜进行标定。以极性PFPE润滑剂Zdol4000作为样品,对其在磁头表面的去湿现象进行观察。结果证明显微镜横向分辨力约0.36μm。该方法可用于纳米级液体薄膜的可视化观测。     

基于改进椭圆偏振显微镜的纳米润滑薄膜动态观测

随着硬盘(HDDs)面记录密度的增加,读写数据时磁头的飞行高度不断降低。磁头与磁片表面液体润滑膜的接触,会在表面形成半月板,或润滑剂回升,造成润滑剂转移。观测液体润滑膜的转移过程以及其在磁头上的动态变化特性,是研究润滑剂性能的重要方面。改进基于垂直物镜的椭圆偏振显微镜(VEM),提出一种旋转起偏器的方法获得膜厚与被测光强的线性关系,实现磁头表面润滑膜动态观察,并对现有显微镜尤其是照明系统进行改进。实验以非极性全氟聚醚(PFPE)润滑剂Z03覆盖的磁头为样品对椭圆偏振显微镜进行标定。以极性PFPE润滑剂Zdol4000作为样品,对其在磁头表面的去湿现象进行观察。结果证明显微镜横向分辨力约0.36μm。该方法可用于纳米级液体薄膜的可视化观测。     

基于多物理场的TFC磁头热传导机理及其影响因素仿真研究

为了利用微尺度热效应的热致飞高控制(TFC)磁头技术实现磁头飞行高度的精确控制,分析了工作状态下TFC滑块在多物理场综合作用下所呈现出来的传热特性及其主要影响因素,考虑了磁头磁盘间超薄气膜的稀薄效应,建立滑块导热、空气轴承表面传热、气膜流动等模型,利用有限元法,对磁头热变形作用机理及热传导特性对滑块动力学特性影响进行了仿真研究,结果表明,建立的传热模型及对雷诺方程的修正适用于求解磁头磁盘界面气膜传热问题和磁头滑块的动力学问题;影响滑块热力学性能的因素主要可以归结为加热器高度、热生成率以及材料的传热系数;空气轴承力及工作表面热变形的双重作用决定了滑块飞行高度的改变.仿真结果为磁头滑块加热器的设计及空气轴承动力学特性分析提供了依据.     

磁盘润滑膜全氟聚醚的分子动力学模拟研究

纳米润滑膜全氟聚醚(perfluoropolyether，简称PFPE)在固体表面的结构和迁移特性对于计 算机磁盘磁头驱动系统的可靠性具有重要的作用. 采用基于粗粒珠簧模型的分子动力学模拟 方法，考察了不同壁面和端基极性对于PFPE膜静态特性（如分子构型、单体密度分布、端基 密度分布）以及动态特性（如自扩散系数）的影响. 静态特性的模拟结果表明，非极性PFPE 膜在壁面附近具有单层厚度为一个单体直径的层状结构，而极性PFPE膜则具有复杂的层状结 构. 动态特性的模拟结果表明，PFPE膜的扩散能力因壁面作用而增强并因端基极性作用而减 弱. 关键词： 全氟聚醚膜 分子动力学模拟 薄膜润滑 固液界面结构     

磁头-磁盘接触作用力对磁记录层信息强度影响规律的定量研究

磁存储密度的持续增长会导致磁头-磁盘的间距不断减小, 这样, 极有可能引起磁头-磁盘接触退磁的发生, 从而造成磁记录层存储数据的丢失. 为了明确退磁过程中的相应作用关系, 本文通过磁力显微镜的相位成像原理直接给出了磁盘退磁的定量测量方法. 并且依据此方法, 利用纳米划痕实验研究了磁头-磁盘接触作用力对磁记录层信息强度的影响规律. 结果表明:当磁头-磁盘接触作用力超过临界退磁载荷时, 磁记录层的信息强度与磁头-磁盘接触作用力之间存在减函数关系; 在低接触载荷区域中, 即使磁记录层表面没有划痕产生, 磁盘退磁现象仍旧可能发生; 对于任意磁头-磁盘接触作用力, 磁盘表面的破坏区域总是会大于磁记录层的退磁区域; 当磁头反复划刮磁盘的同一位置时, 磁记录层的表面划痕处将出现弹性安定状态, 对应地, 磁记录层的信息强度会趋近于某一定值.     

润滑膜全氟聚醚的稳定性

采用基于粗粒珠簧模型的分子动力学模拟方法，考察了非极性和极性全氟聚醚(perfluoropolyether， PFPE)膜在固体表面的稳定性. 随着时间推移，非极性PFPE膜的表面形貌没有明显变化，呈现稳定的状态；而强极性PFPE膜的部分润滑分子发生局域集聚，使润滑膜的表面粗糙度随时间而增大，呈现不稳定的状态. 通过比较具有不同极性端基PFPE润滑膜的表面形貌变化，结果发现：极性端基与极性端基的作用是导致润滑膜不稳定的根本原因，极性端基与固体表面的作用对润滑膜稳定性影响不大. 关键词： 全氟聚醚膜 分子动力学模拟 稳定性     

Be原子在Be基底上的沉积过程研究

利用分子动力学方法模拟了Be原子在Be基底上的沉积过程. 模拟了沉积粒子不同入射动能条件下, 沉积薄膜表面形态的差异. 在一定能量范围内, 增加粒子入射动能可以减小薄膜的表面粗糙度. 但是, 过高的入射动能, 不利于减小薄膜表面粗糙度. 通过沉积薄膜中原子配位数以及单个原子势能沿薄膜厚度的分布, 分析沉积原子入射动能对于薄膜及表面结构的影响. 沉积动能较大时, 薄膜的密度较大; 单个原子势能沿薄膜厚度分布较为连续; 同时薄膜中原子应力沿薄膜厚度分布较为连续. 最后, 分析了沉积粒子能量转化的过程、粒子初始动能对基底表面附近粒子局部动能增加的影响.     

甲醛分子在羟基化TiO2-B(100)面吸附的第一性原理研究

利用第一性原理研究TiO₂-B表面上甲醛分子（HCHO）与氧桥位羟基（BH）、钛顶位羟基（TH）共吸附时羟基基团对HCHO分子吸附的影响.结果表明：这两种羟基的存在对HCHO在清洁和羟化表面形成多种化学吸附构型产生不同影响.与HCHO分子共吸附时，氧桥位羟基弱化HCHO的吸附；而钛顶位羟基强化HCHO的吸附，且在不同面积超胞上均能显著强化其吸附.利用电子结构分析不同吸附的内在机制，为理解HCHO分子与TiO₂基材料表面的相互作用提供新的视角.     

N2H4在NiFe(111)合金表面吸附稳定性和电子结构的第一性原理研究

采用基于色散校正的密度泛函理论进行了第一性原理研究, 详细分析了肼(N₂H₄)在Ni₈Fe₈/Ni(111)合金表面稳定吸附构型的吸附稳定性和电子结构及成键性质. 通过比较发现, 肼分子以桥接方式吸附在表面的两个Fe原子上是最稳定的吸附构型, 其吸附能为-1.578 eV/N₂H₄. 同时发现, 肼分子在这一表面上吸附稳定性的趋势为: 桥位比顶位吸附更有利, 且在Fe原子上比在Ni原子上的吸附作用更强. 进一步分析了不同吸附位点上稳定吸附构型的电子结构、电荷密度转移以及电子局域化情况. 结果发现: 相同吸附位点的电子态密度图基本一致, 并且N原子的p轨道和与之相互作用的表面原子的d轨道之间存在态密度上的重叠; 吸附后电荷密度则主要从肼分子转移到表面原子之上; 在电子局域化函数切面图中也发现吸附后电子被局域到肼分子的N原子和相邻的表面原子之间. 这些电子结构的表征都充分说明肼分子与表面原子之间通过电荷转移形成了强烈的配位共价作用.     

异质结中桥分子电子转移的飞秒激光控制研究

以染料分子通过桥分子吸附在半导体表面所组成的异质结为研究对象, 用一维约化振动模型研究了异质结中桥分子电子转移的飞秒激光优化控制过程,分别对单个桥分子和两个并列桥分子连接的异质结系统的电子传输及飞秒激光控制做了仔细的计算和讨论,理论上分析了桥分子的存在对异质结中超快电子转移路径的影响. 关键词： 飞秒激光 优化控制 异质结电子转移     

醇类抑制剂对甲烷水合物形成的影响

在本工作中,甲烷水合物的生长动力学是通过甲醇、乙醇、乙二醇三种不同醇类抑制剂存在下的分子动力学模拟研究的.模拟结果发现,三种醇类都可作为甲烷水合物的抑制剂,醇类分子中的亲水性羟基极大地破坏了水合物笼的结构,并且羟基可以与局部的液态水分子形成氢键,从而增加了形成水合物笼型结构的难度,导致甲烷水合物的生长速率降低.对于甲醇分子,甲醇分子的亲水性羟基与水分子形成氢键从而破坏了水分子结构,而亲油性甲基对周围的水分子具有簇效应,两者都会降低水合物生长速率;对于乙二醇和乙醇分子,它们只含有羟基,特别是乙二醇分子含有两个羟基,其对H₂O分子有很强的吸附作用,导致水合物生长速率降低.在抑制效果方面,甲醇分子最优,乙二醇稍微优于乙醇.     

白光干涉法测量磁头和磁盘的间距

随着计算机容量的增大,磁盘上相邻磁道的间距越来越小,与之相应的磁头和磁盘之间的距离(简称头-盘间隙)也随之减小.头-盘间隙一般是指浮动块和磁盘之间的最小距离.头-盘间隙和浮动块相对于磁盘的姿态.对于记录质量有较大影响.本文扼要介绍白光干涉法测头-盘间隙以及色标的制作方法. 一、原 理 白光干涉法测头-盘间隙是在单色光等厚干涉基础上发展起来的。可以和用一个旋转的光学盘(材料为K9玻璃)来模拟磁盘.当支撑架上浮动块被推入光学盘下方时,浮动块在盘下浮动情况和在磁盘上浮动情况相同.浮动块在光学盘下浮动,形成头-盘间隙.如图1所示,…     

改性活性炭内丙酮吸附的动力学模拟

本文通过在活性炭孔表面植入不同摩尔比例的羰基、羟基和羧基实现孔的改性,并采用分子动力学模拟研究了丙酮分子在改性活性炭孔内的动力学特性.模拟结果表明:改性后,孔内丙酮分子自扩散系数显著降低,其中羰基和羧基改性孔的丙酮分子扩散系数随着官能团的增多逐渐降低,但羟基改性孔的分子扩散系数并未呈现单调递减的趋势.植入官能团摩尔比例相同时,羧基对丙酮分子扩散的影响最高,羟基次之,羰基最低.总结得出改性孔内丙酮分子扩散主要受势能平滑度,自由体积分数以及分子与孔表面相互作用能三大因素的影响.     

Ru(0001)表面氮分子和钡原子的相互作用

本文采用密度泛函理论方法研究了Ru(0001)表面氮分子和钡原子的相互作用.计算结果表明,钡原子的作用弱化了氮分子键.氮分子键长从Ru(001)-N2表面的0.113 nm伸长互Ru(001)-N2/Ba表面的0.120 nm;分子的拉伸振动频率从2221 cm-1减小到1746 cm-1;氮分子得到的电荷数从清洁表面的0.3e增加到1.1 e.电荷从钡原子6s轨道向钌原子4d轨道转移,转移电荷增强了氮分子2π空轨道和钌原子4d轨道间的杂化作用,导致5σ分子轨道和dπ杂化轨道发生极化.轨道极化使分子电偶极矩增加了约-0.136 e(A).金属钡在Ru(0001)表面氮分子活化过程中具备电子型助催剂的特征.     

气体分子在石墨表面的吸附与扩散特性

采用分子动力学方法模拟研究气体分子在石墨表面上的吸附和扩散特性,结果表明气体分子在石墨表面上的吸附强度跟石墨中碳原子和气体分子之间的微观作用力密切相关,不同分子在石墨表面上的吸附强度不同。气体分子在石墨表面上的吸附特性符合Langmuir等温吸附模型,压力越高吸附层内分子的密度越高。通过分子的表面扩散系数随着压力的增加而降低的现象以及特定时间内分子运动距离的正常概率分布,发现石墨表面上分子的扩散主要由分子之间的碰撞控制,趋近于体相扩散。分子在石墨表面吸附层内的密度对表面扩散系数的影响非常显著,导致吸附性强的CO_2和H_2S分子扩散系数要明显低于吸附性弱的CH_4和N_2分子.     

Pd-Cu双金属催化剂上加氢反应的仲氢诱导超极化研究

本文通过多相催化-仲氢诱导超极化（HET-PHIP）核磁共振（NMR）技术研究了Pd-Cu/SiO₂双金属催化剂上丙炔选择性加氢反应.首先利用等体积浸渍法和连续浸渍法合成了一系列不同Pd/Cu比例和形貌的Pd-Cu/SiO₂双金属催化剂.通过ALTADENA（Adiabatic Longitudinal Transport After Dissociation Engenders Net Alignment）方法发现,催化剂的Pd/Cu比例和形貌均对PHIP的极化效率有较大影响.随着Pd-Cu双金属催化剂中Pd比例的增大,PHIP极化效率降低,同时反应活性增强.在同Pd/Cu比例下,相对于等体积浸渍法,连续浸渍法制备的层叠形貌催化剂具有较弱的极化效率以及较强的催化活性,这是由于催化剂表面暴露出的Pd数量增多,导致催化活性增强;同时单个Pd集簇表面积增大,使得氢原子移动范围扩大,从而造成极化效率降低.     

固体浸没透镜飞行高度的气浮控制

采用固体浸没透镜的光存储方法是提高光存储密度的比较实用的近场光存储方法,而严格控制SIL下底面与光存储介质之间的亚波长级距离是此光存储系统正常工作的前提.本文采用电容法测量SIL的飞行高度,采用弹性悬臂将SIL加载在转盘表面上,转盘以不同速度转动时SIL将悬浮在不同的高度.计算机首先采集到SIL的飞行高度信息,再与设定的飞行高度作比较,根据比较结果调整转盘转速,从而达到调整SIL飞行高度的目的.采用此方法,可以动态地将SIL的下底面控制在距高速转动的转盘表面上150～600 nm范围内的一定高度上.     

Si/Gen/Si(001)异质结薄膜的掠入射荧光X射线吸收精细结构研究

利用掠入射荧光X射线吸收精细结构(XAFS)方法研究了在400℃的温度下分子束外延生长的Si/Gen/Si(001)异质结薄膜(n=1,2,4和8个原子层)中Ge原子的局域环境结构.结果表明,在1至2个Ge原子层(ML)生长厚度的异质结薄膜中,Ge原子的第一近邻配位主要是Si原子.随着Ge原子层厚度增加到4 ML,Ge原子的最近邻配位壳层中的Ge-Ge配位的平均配位数增加到1.3.当Ge原子层厚度增加到8 ML时,第一配位壳层中的Ge-Ge配位占的比例只有55%.这表明在400℃的生长条件下,Ge原子有很强的迁移到Si覆盖层的能力.随着Ge层厚度从1增加到2,4和8 ML,Ge原子迁移到Si覆盖层的量由0.5 ML分别增加到1.5,2.0和3.0 ML.认为在覆盖Si过程中Ge原子的迁移主要是通过产生Ge原子表面偏析来降低表面能和Ge层的应变能.     

强磁场对不同厚度Fe80Ni20薄膜的微观结构及磁性能的影响

有无6 T强磁场条件下利用分子束气相沉积方法制备了不同厚度的Fe₈₀Ni₂₀薄膜. 研究发现, 薄膜的面内矫顽力随厚度增加而降低且符合Neel理论; 矩形比随厚度的增加先快速增大后缓慢降低; 6 T磁场抑制了颗粒团聚及异常长大, 并降低了薄膜表面的粗糙度, 这使薄膜的矫顽力要小于无磁场作用的薄膜, 矩形比大于无磁场作用的薄膜; 而且薄膜在垂直于基片表面的6 T磁场作用下由0 T下的面内磁各向异性转变为磁各向同性. 关键词： 强磁场 气相沉积 微观结构 磁性能