晶体形态一些基本概念的实际意义分析

本文对晶体学中关于晶体形态一些古老的基本概念(单形的正形与负形、左形与右形、一般形与特殊形)进行了深入思考,并从实际晶体形态上发育这些单形的角度,分析了它们的本质区别与内在含义:单形的正形与负形是属于同一几何单形、同一对称型(点群)的两个结晶单形,它们可以相聚;单形的左形与右形也是属于同一几何单形、同一对称型(点群)的两个结晶单形,但它们却具有不同的内部结构,所以它们不能够相聚;单形的一般形与特殊形只有结晶单形意义,无几何单形意义.这些认识阐明了过去我们多年来并没有足够重视的一些理论与实际问题,这有助于晶体形态对称理论的发展,也有助于晶体学教学思路的明确.     

SrTiO3铁电体反铁畸变序参量的研究

钛酸锶(SrTiO3)的反铁畸变是氧八面体绕[001]轴转过一微小角度θ引起的,由于前人对相变中晶体学原胞的选取不合适,所以不能正确说明晶体结构对称性的变化.本文提出一种晶体学原胞的选取方法,能很好地反映相变前后对称性的变化.由居里原理,分析其序参量是一个三阶全对称的极张量,并给出具体的数学形式.     

甲酸钡单晶体理论形貌分析

本文应用ＰＢＣ理论,结合晶体的结构数据,应用文献「１」给出的计算接触能公式,通过微机对离子型晶体甲酸钡的晶体形貌进行的分类。研究表明,｛１１１｝,｛１００｝,｛０１０｝,｛１１０｝和｛００１｝属Ｆ单形,｛１２１｝和｛１０１｝属于Ｓ单形,｛０１１｝为较重要的Ｋ单形。     

PZT陶瓷材料θ相变的序参量

PbZr1-xTixO3(PZT)的θ相变是氧八面体绕[111]轴转过一微小角度θ引起的,由于前人对相变中晶体学原胞的选取不合适,所以不能正确说明晶体结构对称性的变化.本文根据居里原理,分析了相变前后对称性的变化,得出其序参量是一个三阶全对称的极张量,并给出具体的数学形式.     

香花石形态所反映的一种可能的孪晶结构

香花石是我国发现的第一个新矿物,它的形态非常复杂.本文基于香花石形态上出现了左形与右形相聚的现象,对香花石形态进行了重新思考,认为同一单形的左形与右形不能相聚形成单晶体,只能形成孪晶,因此,对原香花石晶体图进行了一些修正,认为原香花石晶体图可能是一个孪晶图.这对深入认识晶体形态及晶体对称理论、澄清长期以来人们并没有足够重视的一些基本概念有重要意义.     

晶体赋

晶体美丽有用,构造和谐有序。美丽出自和谐,有用源于有序。人类认识晶体,始于天然矿物。雪花六出对称,古人观察最早。《韩诗外传》有载。石英六稜锐首,莹白明澈有光。《本草衍义》记述.许慎解"晶"字曰:精光也从三日。探索内在规律,西方学者先行。去伪存真,发现面角守恒。对称分类,晶体科学萌芽。一箭双雕,晶体结构测定,由表及里,晶体学科诞生。晶体物理化学研究成分结构性能关系。晶体成核生长探讨晶体形成基本过程。     

ZrO2/Fe3Al复合材料的界面电子结构计算及材料制备

采用热压烧结制备了ZrO2(3Y)/Fe3Al复合材料,材料的室温抗弯强度、断裂韧性、HRA硬度分别为1321MPa、39MPa*m1/2、86.7,临界热震温差(ΔT)由单相ZrO2(3Y)的250℃提高至500℃.在此基础上,用EET理论(经验电子理论)计算了ZrO2与Fe3Al的价电子结构及其部分晶面的电子密度,并对两相的晶体学取向进行了预测.     

化学输运法制备钨单晶涂层及其表征

以晶体生长理论为基础,采用化学气相沉积工艺在常压下高效制备了高纯钨管。随后,以制备的高纯钨管为原料,在真空条件下通过化学输运方法在钼单晶棒表面制备出大面积特定晶体学取向的钨单晶涂层。利用X射线衍射和电子背散射衍射技术对获得的钨涂层进行了单晶定性和晶体质量分析;采用辉光放电质谱法对其进行了纯度测定;通过对单晶涂层进行纳米压痕实验和扫描电镜观察,获得了其微观力学性能和形貌等相关结果。结果表明,采用化学输运方法可以制备出具有特定晶体学取向、结晶完整性好和纯度极佳的高纯钨单晶涂层。     

磁控溅射参数对（Ba,Sr）TiO3薄膜择优取向生长的影响

采用磁控溅射法在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了(Ba,Sr)TiO3薄膜。基于薄膜的形核理论,研究了溅射气压、靶基距、衬底温度和溅射功率等溅射参数对(Ba,Sr)TiO3薄膜择优取向生长的影响。实验结果表明:磁控溅射中,较高衬底温度(600℃)有助于钙钛矿成相;通过改变磁控溅射参数,能得到(111)、(001)、(110)择优取向的薄膜。     

m-NBA*DEA和3.5-DNBA*DEA分子晶体形貌的分析

本文应用周期键链理论(Periodic Bond Chain;简称PBC),结合晶体的结构数据,采用文献[1]给出的计算接触能(Eatt)的公式,通过微机对间硝基苯甲酸(m-NBA)和3.5-二硝基苯甲酸(3.5-DNBA)分别与二乙醇胺(DEA)形成超分子化合物(分别简称为m-NBA*DEA和3.5-DNBA*DEA)的晶体形貌及生长习性进行了推断.其结果是:m-NBA*DEA晶体属于F面的单形有{001};属于S面的单形有{011},{101},{110},{100}和{112};其它单形则属地K面.对于3.5-DNBA*DEA晶体,由于在晶体结构中只有一个PBC矢量,故不出现属于F面的单形;而属于S面的单形有{010},{001}和{011};其它单形则属于K面.实验证明,理论推算的形貌与实际晶体的形貌符合得比较好.     

硅基Ⅳ族SiGeSn三元合金晶格结构、电子结构和光学性质的第一性原理

SiGeSn三元合金由于具有较二元合金更大的晶格和能带性质调控范围,是当前用于制作硅基激光器的热点材料。为全面且精确地研究其晶格结构、电子结构和光学性质,本文采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,并结合准随机近似和杂化泛函带隙修正,首先研究SiGeSn晶格常数及其弯曲系数的变化规律,并给出了解决GeSn二元晶格失配和压应变问题的方案。其次比较研究了SiGeSn与GeSn合金的能带结构,并通过态密度计算分析了Si的引入对合金带隙变化的物理机制。最后比较研究了SiGeSn与GeSn合金的介电函数谱、吸收系数、消光系数、反射率、折射率和发射率等光学性质。结果表明,SiGeSn晶格常数弯曲系数的变化与合金电负性差值的变化规律一致,Si-p电子态是SiGeSn合金带隙变化的最主要贡献。相比于同Sn浓度的GeSn合金,SiGeSn能保持直接带隙特征,且其带隙值和光吸收波长呈现更宽的变化范围。因此在拓宽硅基高效光源和光电探测器应用波段方面,SiGeSn相较于GeSn合金具有更大的应用潜力和优势。     

人工合成翡翠研究进展

几个世纪以来,随着工艺技术以及珠宝行业的蓬勃发展,有着“玉石之王”之称的翡翠在装饰和收藏方面的需求量日益激增。但翡翠在自然界中的形成条件极其苛刻,导致其供应量难以满足人们的需求。因此,人工翡翠合成技术的发展对于解决天然翡翠供给不足的问题大有裨益,不仅能够推进翡翠高产化,还能加快其市场化进程。现有的人工合成翡翠的主流工艺大多采用高温高压法,该方法的关键是翡翠前体的合成以及玻璃质非晶硬玉到硬玉的转化。在这个过程中,找到一种条件相对温和的翡翠前体合成方法成为了人工合成翡翠的难点和突破点。本文论述了近年来国内外翡翠合成的最新研究热点和应用情况,着重介绍了固相烧结法、化学合成法和溶胶凝胶法三种翡翠前体常规制备技术。并从不同的制备技术路线出发,评估了各种方法的优缺点,同时对未来人工合成翡翠领域的发展进行了展望。     

单晶金刚石p型和n型掺杂的研究

超宽禁带半导体材料金刚石在热导率、载流子迁移率和击穿场强等方面表现出优异的性质,在功率电子学领域具有广阔的应用前景。实现p型和n型导电是制备金刚石半导体器件的基础要求,其中p型金刚石的发展较为成熟,主流的掺杂元素是硼,但在高掺杂时存在空穴迁移率迅速下降的问题;n型金刚石目前主流的掺杂元素是磷,还存在杂质能级深、电离能较大的问题,以及掺杂之后金刚石晶体中的缺陷造成载流子浓度和迁移率都比较低,电阻率难以达到器件的要求。因此制备高质量的p型和n型金刚石成为研究者关注的焦点。本文主要介绍金刚石独特的物理性质,概述化学气相沉积法和离子注入法实现金刚石掺杂的基本原理和参数指标,进而回顾两种方法进行单晶金刚石薄膜p型和n型掺杂的研究进展,系统总结了其面临的问题并对未来方向进行了展望。     

Ag,O共掺实现p型氮化铝纳米管电子结构的第一性原理研究

基于第一性原理的平面波超软赝势法对(6, 0)单壁氮化铝纳米管、Ag掺杂,以及Ag和O共掺纳米管进行了几何结构优化。计算讨论了掺杂前后氮化铝纳米管的能带结构、态密度和差分电荷密度。研究显示:本征氮化铝纳米管、Ag掺杂和Ag-O共掺氮化铝纳米管的带隙分别为2.49 eV、1.84 eV和1.80 eV。掺杂构型仍然保持半导体特性,Ag掺杂氮化铝纳米管的价带顶贯穿费米能级从而形成简并态,实现了氮化铝纳米管的p型掺杂,但Ag-4d态和N-2p态电子轨道间有强烈的杂化效应,Ag的单掺总体上是不稳定的。O掺入后,Ag与O之间的吸引作用克服了Ag原子之间的排斥作用,使Ag在氮化铝纳米管中的掺杂更加稳定;共掺纳米管体系的带隙相较于单掺纳米管体系更加窄化,导电性进一步增强。Ag和O共掺有望成为获得p型氮化铝纳米管的有效方法。     

十二烷基苯磺酸钠与聚乙烯吡咯烷酮复配表面活性剂对单晶硅制绒的影响

本文采用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的复配溶液作为单晶硅制绒添加剂,取代目前常用碱醇制绒液中的异丙醇,不仅降低了绒面的反射率、缩短了制绒时间,而且具有成本低、制绒过程中不需要定时补充等特点。本文研究了SDBS与PVP复配添加剂的比例、浓度、反应时间、反应温度等对单晶硅制绒效果的影响,实验发现当SDBS与PVP的混合体积比为1∶4、复配添加剂的浓度为0.26%(质量分数)、制绒温度为80 ℃、制绒时间为15 min时,在400~1 000 nm波长范围内的平均反射率为9.8%。与传统的碱醇制绒液相比,SDBS与PVP复配添加剂的制绒时间缩短了25 min,反射率降低约2%,是一种非常有发展潜力的产业化单晶硅制绒添加剂。     

不同浓度Nb掺杂ZnO第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了不同浓度Nb掺杂ZnO的能带结构及性能,并对本征ZnO、Al掺杂ZnO(AZO)和Nb掺杂ZnO(NZO)的模拟结果进行对比分析。结果表明:(1)NZO和AZO的带隙值均低于本征ZnO的带隙值,掺杂浓度(原子数分数)同为6.25%的NZO的带隙值低于AZO的带隙值。随着Nb掺杂浓度增高,NZO的导带底明显降低,态密度峰值降低,且Nb-4d态电子占据了费米能级的主要量子态。(2)随着掺杂浓度的增加,NZO和AZO吸收峰和介电函数峰均降低,且向低能区移动,其中,NZO吸收峰向低能区移动更明显,且介电函数虚部分别在0.42 eV和34.29 eV出现新的峰,主要是价带中Nb-4d和Nb-5p电子能级跃迁所致。掺杂浓度同为6.25%的NZO的静介电常数大于AZO的静介电常数,表明NZO极化能力更强,NZO可以更有效改善ZnO的光电性能。随着Nb掺杂浓度增加,NZO的吸收系数和介电函数虚部强度增加且向高能区移动。NZO的模拟结果为高价态元素Nb掺杂ZnO的实验研究工作及实际应用提供了理论参考。     

Batch crystallization of soluble proteins: effect of precipitant, temperature and additive

Although techniques used for protein crystallization have been progressing greatly, successful crystallization is still largely empirical and operatordependent. The crystallization of biological macromolecules is a pretty complicated process involving numerous parameters, thus the detailed understanding of the effect of crystallization conditions on macromolecule crystallization is advantageous. In this study, we have investigated the effect of precipitant, temperature, and additive on the crystallization of lysozyme and chymotrypsinogen A. As the precipitant, sodium chloride is more effective to the crystallization of lysozyme, and ammonium sulfate is more suitable to the crystallization of chymotrypsinogen A. Temperature is found to have no effect on the crystal habit of chymotrypsinogen A, while lysozyme crystallization displays highly sensitive temperature dependence, gradually varied temperature can result in better crystal habit and quality of lysozyme crystals. Furthermore, non-electrolytic additives dimethyl sulfoxide (DMSO) and glycerol are found to not only to increase the protein's solubility, but also decrease the critical supersaturation S_c for explosive nucleation of highly supersaturated protein solution. It is suggested that these additives can affect the interactions between protein molecules, thermodynamic equilibrium, surface energy of the crystal, and nucleation process of protein crystallization.     

非金属元素(F,S, Se,Te)掺杂对ZnO/graphene肖特基界面电荷及肖特基调控的理论研究

本文基于第一性原理系统研究了非金属元素F、S、Se、Te掺杂对ZnO/graphene异质结界面相互作用及其电子结构的影响。结果表明,ZnO/graphene异质结层间以范德瓦耳斯力结合形成了稳定的异质结,并且形成了n型肖特基势垒。差分电荷密度图表明graphene层的电子向ZnO层转移,使得graphene层表面带正电,ZnO层表面带负电,在界面处形成了内建电场。当掺入F原子时,异质结呈现欧姆接触;当掺入S、Se、Te原子时,异质结肖特基的接触类型均由n型转变为p型,且有效降低了肖特基势垒的高度,特别是Te原子掺入后,p型肖特基势垒高度降低至0.48 eV,提升了电子的注入效率。本文的研究结果将对相关的场效应晶体管的设计和制造提供一定的参考。     

Recent progress on triphenylamine materials: synthesis,properties, and applications

Triphenylamine is a propeller-like structural chromophore with a nitrogen atom center. The compound has a large steric hindrance and hyper conjugation electronic effect, which can enhance the stability of the nitrogen atomic radical. Triphenylamine materials also have a high hole mobility due to their unique free radicals nature. In this review, we started with the methods of the synthesis including traditional Ullmann, Suzuki Coupling, Heck, Wittig, Stille, and Sonogashira Reaction synthesis, and also the basic experimental and theoretical methods for the characterization of triphenylamine materials. Then, we discussed the properties of triphenylamine, including the optoelectronics, electroluminescence, and electrochromism. Finally, we reviewed the recent progress in the main applications of triphenylamine materials in the field of organic optoelectronic solar cells, electroluminescence materials, and electrochromic materials. In conclusion, this review of triphenylamine materials is a valuable resource for both theorists and experimentalists who are focus on these exciting compound materials.     

高温扩散法制备B-S共掺杂单晶金刚石

利用高纯度的硼粉和硫粉,在1 300℃的高温真空环境下,通过扩散装置制备出硼(B)、硫(S)共掺杂单晶金刚石。扫描电子显微镜、X射线能谱、拉曼光谱等测试结果表明,随着两种元素的掺入,金刚石的形貌和晶体质量发生变化。掺杂后的金刚石形貌复杂,蚀坑和沟壑内部形貌呈阶梯状,随着掺杂量的增加出现断层,并在蚀坑处检测出较高的硼原子和硫原子含量,掺杂B-S质量比为0.5的金刚石蚀坑处的硼原子和硫原子含量最高。随着杂质原子的渗入,拉曼半峰全宽值增大,金刚石的晶体质量下降。室温下进行霍尔检测结果表明,掺杂后的金刚石电阻率降低。B-S质量比为1和2的样品导电类型表现为p型;B-S质量比为0.5时,样品的霍尔系数为负值,导电类型为n型。