冲击压缩下NaCl单晶光辐射特性的研究

 用光辐射技术研究了氯化钠单晶冲击压缩下的光辐射特性,得到了在45～70 GPa压力范围内NaCl单晶的光谱吸收系数随冲击压力的变化,把这一结果与Kormer等人的结果比较,发现在较低压力下与Kormer等人的结果相差较少,当压力较高时实验结果比Kormer等人的结果约大1个数量级。并用实验结果计算了电子迁移率随冲击温度的变化,得到的结果与Ziman理论基本一致,从而解决了一直来Kormer的实验结果与Ziman理论不一致的困难,进一步证明了Ziman理论的正确性。     

(111)轴向锑化铟单晶冲击相变研究

 利用气体炮加载方法研究了(111)轴向锑化铟（InSb）单晶的冲击相变以及剪力对冲击相变的影响。冲击加载应力为1.75~3.80 GPa。实验得到，InSb单晶相变的起始应力由静高压时的2.3 GPa下降到1.727 GPa，最大体积变化率为ΔV/V₀＝15.31%，对应的最大剪力为0.681 GPa，剪力水平为83%左右，相变平均静水压力由静高压时的2.3 GPa，下降到0.823 GPa。研究表明，剪力对锑化铟单晶相变的诱发水平有重大影响。     

静水压加载单晶MgO的超声测量与压力标定

通过对单晶MgO的高压声速测量,结合高压Brillouin散射数据,对静水压加载条件下六面顶压机高压腔中的压力进行了多点系统标定(系统油压从15 MPa到51 MPa,间隔2 MPa),建立了新的大腔体压机超声测量和压力标定技术。相比传统的仅采用2~3个标定压力点的方法,该技术在统计上更加可靠。结合LY12铝的高压声速测量,进一步验证了该压力标定方法的合理性。与固体传压组装相比,固液混合传压组装在相同油压下的压力值系统偏低,分析认为这主要是由于固体传压介质中的剪切效应导致标定压力值系统偏高造成的。     

冲击压缩下蓝宝石单晶散射消光的理论计算

考虑局部温升会引起折射率的变化,对蓝宝石体材及其内部绝热剪切带的折射率进行了理论计算。计算结果表明,绝热剪切带以及周围体材的折射率均随波长的增加而减小,并且二者之差在80GPa、99GPa、132GPa、183GPa和255GPa五个压力点处均高于0.02。在此基础上,本文提出并建立了冲击绝热剪切带散射消光的物理模型,并采用离散偶极子近似方法计算了蓝宝石在上述五个压力点处的散射消光谱。计算的散射截面随波长和压力的增加而减小;在计算出剪切带数密度后,所得散射系数与实验数据定性相符。本文研究取得的蓝宝石散射消光认识对于理解脆性材料动态变形的微细观机理及其冲击透明性变化具有一定的参照价值。     

冲击压缩下蓝宝石单晶散射消光的理论计算

考虑局部温升会引起折射率的变化,对蓝宝石体材及其内部绝热剪切带的折射率进行了理论计算。计算结果表明,绝热剪切带以及周围体材的折射率均随波长的增加而减小,并且二者之差在80GPa、99GPa、132GPa、183GPa和255GPa五个压力点处均高于0.02。在此基础上,本文提出并建立了冲击绝热剪切带散射消光的物理模型,并采用离散偶极子近似方法计算了蓝宝石在上述五个压力点处的散射消光谱。计算的散射截面随波长和压力的增加而减小;在计算出剪切带数密度后,所得散射系数与实验数据定性相符。本文研究取得的蓝宝石散射消光认识对于理解脆性材料动态变形的微细观机理及其冲击透明性变化具有一定的参照价值。     

MgO单晶基片上YBCO高温超导薄膜的制备

在2英寸MgO(001)单晶基片上,采用直流溅射法,通过基片高温退火,成功制备了性能优越的YBa2C3O7-δ(YBCO)双面超导薄膜,能够满足超导滤波器的设计要求。X射线衍射(XRD)分析表明经过退火的基片上生长的YBCO薄膜与基片有单一的外延取向关系;用原子力显微镜(AFM)和高能电子衍射(RHEED)分析高温退火对基片表面状况的改变。结果表明制备的YBCO薄膜具有很好的超导电性,薄膜临界电流密度Jc(77K,0T)≈2.5×106A/cm2,微波表面电阻Rs(10GHz,77K)≈0.16mΩ。     

Z切LiTaO3单晶的冲击相变

高压相变是高压科学研究中的一个热点课题，它探索和揭示物质在高温高压极端条件下结构和物态变化的临界现象和规律，在凝聚态物理、材料科学、地球和行星科学研究中占有重要的地位，同时也是武器物理研究的一项重要内容。LiTaO3是一种重要的功能材料，且具有典型的ABO3晶体结构。有关它的高压相变研究，目前人们从有限的静压和动高压实验数据获得的认识还存在较大的分歧，如相变起始压力报道差别较大，高压相结构还不很清楚，有较高的科学研究价值。本项目通过冲击压缩实验结合第一性原理理论计算开展了LiTaO3单晶的冲击相变研究。     

诊断LiF单晶弹性变形的瞬态X射线衍射

利用瞬态X射线衍射技术对LiF单晶沿晶向［100］方向冲击加载的晶格变形进行了诊断研究。实验在神光Ⅱ装置的球形靶上进行,北四路激光驱动Cu靶获得的类He线作为X射线背光源,第九路为加载光源,对大小为7 mm7 mm、厚300 m的受激光加载的LiF单晶衍射,实验获得了LiF单晶晶面(200)压缩和未压缩状态的衍射信号。实验结果表明：LiF单晶在激光沿［100］方向冲击加载下,晶格发生了弹性变形,(200)晶面间距变小,衍射线上移,晶格压缩量为11%;该瞬态X射线衍射技术可用于冲击加载下的微观动态响应特性测量。     

诊断LiF单晶弹性变形的瞬态X射线衍射

利用瞬态X射线衍射技术对LiF单晶沿晶向[100]方向冲击加载的晶格变形进行了诊断研究。实验在神光Ⅱ装置的球形靶上进行,北四路激光驱动Cu靶获得的类He线作为X射线背光源,第九路为加载光源,对大小为7mm×7mm、厚300μm的受激光加载的LiF单晶衍射,实验获得了LiF单晶晶面(200)压缩和未压缩状态的衍射信号。实验结果表明:LiF单晶在激光沿[100]方向冲击加载下,晶格发生了弹性变形,(200)晶面间距变小,衍射线上移,晶格压缩量为11%;该瞬态X射线衍射技术可用于冲击加载下的微观动态响应特性测量。     

基于二维光子晶体点缺陷可调谐光功率分配器

在二维矩形阵列结构硅光子晶体中去除中间一排硅柱形成线波导,在线波导右侧引入点缺陷。利用时域有限差分法(FDTD)模拟仿真以及数值分析研究线波导中光耦合特性,计算出两个通道的分光比,发现改变光子晶体的温度可以明显改变这两个通道的光功率比。基于此结构,提出了一种新的光功率分配器,可以获得大范围的光功率比值,从1∶1～90∶1都可以通过改变光子晶体的温度来实现,并且当温度从0℃～200℃就可以实现这一功能,最后设计了一款三通道可调谐光功率分配器,通过调节两个点缺陷区域内温度来实现光功率的分配。     

掺钇钨酸铅晶体发光性能和微观缺陷的研究

通过透射谱、X射线激发发射谱（XSL）的测试，研究了Bridgman法生长的掺钇钨酸铅晶体的发光性能，并利用正电子湮没寿命谱（PAT）和X光电子能谱（XPS）实验手段，对掺钇钨酸晶体的微观缺陷进行研究。实验表明，钇掺杂能够提高钨酸铅晶体的发光快成分比例，并使得晶体中的正电子俘获中心浓度下降，低价氧浓度下降。提出掺钇钨酸铅晶体中钇的掺杂主要以Y^3 占据VPb的形式存在。Y^3 占据VPb可能是钨酸铅晶体吸收边得到改善的原因，而由于晶体内低价氧浓度的减少，作为绿光发光中心的（WO3＋O^-)基团的减少可能会使发光快成分比例有所增加。     

金刚石单晶生长的声发射实时检测初探

采用声发射检测技术,对高温高压下人造金刚石单晶的生长过程进行了检测和分析。利用由PCI-8型声发射仪和LMD-800型铰链式六面顶压机组成的声发射检测系统,检测了金刚石单晶的生长过程。将金刚石单晶生长和不生长过程中检测到的声发射信号进行对比和频谱分析,结果表明:声发射信号与金刚石单晶生长过程存在对应关系;金刚石单晶生长对应的声发射信号是一种低频信号,可以利用声发射信号的变化规律研究金刚石单晶在高温高压条件下的原位反应机理。     

γ-辐照对纯Y2SiO5和Eu3+:Y2SiO5晶体光谱性能的影响

研究了γ-辐照前后纯Y2SiO5和Eu^3＋掺杂的Y2SiO5晶体吸收光谱的变化,辐照后,未退火和氢气退火的纯Y2SiO5晶体在260-270nm和320nm波段产生了附加吸收峰,分别是由F心和O^-心的吸收引起的;经过空气退火的纯YSO晶体中,由于消除了氧空位,因此辐照后没有出现色心吸收峰。在Eu^3＋;Y2SiO5晶体中,不但有相同的F心和O心吸收峰,而且还有Eu^2＋离子在300nm和390nm的吸收峰。随着辐照剂量的增加,色心附加吸收峰增强。空气退火能减少Eu^3＋：Y2SiO5晶体中的色心,而氢气退火能增加色心。     

γ-辐照对纯Y_2SiO_5和Eu~(3+)∶Y_2SiO_5晶体光谱性能的影响

研究了γ-辐照前后纯Y2SiO5和Eu3+掺杂的Y2SiO5晶体吸收光谱的变化,辐照后,未退火和氢气退火的纯Y2SiO5晶体在260~270 nm和320 nm波段产生了附加吸收峰,分别是由F心和O-心的吸收引起的;经过空气退火的纯YSO晶体中,由于消除了氧空位,因此辐照后没有出现色心吸收峰。在Eu3+∶Y2SiO5晶体中,不但有相同的F心和O-心吸收峰,而且还有Eu2+离子在300 nm和390 nm的吸收峰。随着辐照剂量的增加,色心附加吸收峰增强。空气退火能减少Eu3+∶Y2SiO5晶体中的色心,而氢气退火能增加色心。     

Point defect states of a hollow cylinder in two-dimensional phononic crystal

Point defect states in two-dimensional phononic crystal of a hollow mercury cylinder in a water host are studied.An improved plane expansion method combined with the supercell technique is used to calculate the band gaps and the pressure distribution at the defect position.The sonic pressure of defect modes shows that the waves are localized at or near the defect.As the filing fraction increases,more defect modes appear in the band gaps.     

GaN外延衬底LiGaO2晶体的生长和缺陷

ＬｉＧａＯ２与ＧａＮ的晶格失配率只有０．２％，是一种很有潜力的蓝光衬底材料。通过多次实验，用提拉法生长了尺寸为１５×６０ｍｍ的高质量ＬｉＧａＯ２单晶。利用化学侵蚀、光学显微镜、透射电子显微镜对晶体中的缺陷进行了分析，研究了生长参数、原料化学配比对晶体质量的影响。ＬｉＧａＯ２晶体在〈１００〉方向生长速率最快，在〈００１〉方向上生长较慢。由于原料按非化学计量比挥发致使组份偏离，容易产生γ－Ｇａ２Ｏ３包裹物。包裹物和位错的形成具有一定的相互促进作用，往往形成平行于（００１）面的亚晶界。通过调整原料配比、生长工艺参数可克服上述问题。     

Removal of scratch on the surface of MgO single crystal substrate in chemical mechanical polishing process

Etching and chemical mechanical polishing (CMP) experiments of the MgO single crystal substrate with an artificial scratch on its surface are respectively performed with the developed polishing slurry mainly containing 2 vol.% phosphoric acid (H₃PO₄) and 10-20 nm colloidal silica particles, through observing the variations of the scratch topography on the substrate surface in experiments process, the mechanism and effect of removing scratch during etching and polishing are studied, some evaluating indexes for effect of removing scratch are presented. Finally, chemical mechanical polishing experiments of the MgO substrates after lapped are conducted by using different kinds of polishing pads, and influences of the polishing pad hardness on removal of the scratches on the MgO substrate surface are discussed.     

路易氏剂红外吸收截面积的测定与光谱模拟

采用长程傅里叶红外光谱仪在600～1 600 cm-1波段内对不同浓度路易氏剂-1的气相红外透射光谱进行了测量,其特征频率为814,930,1 563 cm-1;并运用比尔-朗伯定律计算了对应特征频率的红外吸收截面积σ值,依次为3.89±0.01, 1.43±0.06, 4.47±0.05(×10-20 cm2·molecule-1)。路易氏剂-1测量光谱在1 158和1 288 cm-1处也有微弱的吸收峰。利用Gaussian09软件包中的密度泛函理论对系列路易氏剂的红外光谱进行理论模拟,其稳定构型和振动频率在b3lyp/6-311+g(d,p)水平上计算。并利用可视化软件Gaussview5.08对各频率的振动模式进行归属。理论计算的红外光谱和实测光谱在600～1 600 cm-1波段内非常吻合,特征频率的相关系数为0.999 1。计算光谱还发现了0～600 cm-1波段内与砷原子有关的振动频率,为293,360和374 cm-1。用最小二乘法处理试验和计算结果中的特征频率,得到了适合路易氏剂-1的红外光谱频率矫正因子为0.977。利用该矫正因子对路易氏剂-1,路易氏剂-2,路易氏剂-3的红外光谱计算频率进行矫正。结果表明获得的路易氏剂理论红外吸收光谱可为该系列化合物的结构性质预测和远程红外光谱监测等提供参考。