二氧化硅准一维纳米团簇的弯曲振动

运用密度泛函理论,计算了4～24个单元的准一维单链、双链、三元环、四元环管状构型SiO₂团簇的振动频率。在不同构型的红外光谱中,侧重研究了频率小于300cm^-1的低频处的弯曲振动。该类振动的频率和强度有很强的尺寸效应,频率与团簇长度呈指数关系,并且指数随直径变化表明它依赖于团簇的几何维数。实验发现此类红外振动只存在于长度0.8nm～5.5nm的SiO₂团簇中,揭示出实验和理论上可用于表征特定长度范围的纳米团簇。     

色散SiO2/TiO2薄膜组成的Fibonacci序列一维光子晶体在可见光波段的传输特性

用特征矩阵法研究了由正常色散SiO₂/TiO₂薄膜组成的Fibonacci序列一维光子晶体在可见光波段的传输特性,并与无色散时的传输特性做了对比。结果表明,随序列项数的增加,相应的前一序列的透射谱中透射率较低的凹带逐渐变成禁带,禁带数增加;初始介质是低折射率的SiO₂薄膜时比高折射率的TiO₂薄膜时各序列的透射谱中的禁带数多,各禁带的宽度和中心波长基本相同;在总厚度一定的条件下,随SiO₂薄膜的厚度增大（TiO₂薄膜的厚度减小）,禁带的宽度减小,禁带的中心波长基本不变;随入射角增大,禁带的中心波长向短波方向移动,禁带宽度变小。在其它相同条件下,无色散时的最宽禁带和最宽禁带的中心波长比有色散时的最宽禁带和最宽禁带的中心波长都有增加。     

透射式GaAs光电阴极抗光反射膜的研究

本文计算了在透射式GaAs光电阴极的窗玻璃和GaAlAs缓冲层之间引入Si₃N₄或SiO₂膜使光电阴极的入射光反射率所产生的变化,并测量了Si₃N₄膜、SiO₂膜和SiO₂/Si₃N₄复合膜对阴极反射率的影响。理论计算和测量表明,Si₃N₄膜和SiO₂/Si₃N₄复合膜可有效地降低光电阴极对入射光的反射率。当Si₃N₄膜的厚度约为100nm时,可使光电阴极的反射率降低近60%。本文结果为科学地选择透射式GaAs光电阴极所需的的抗光反射膜提供了依据。     

2.0~5.5 GPa压力下合成的SiO2玻璃

 在温度为355～445 ℃、压力为2.0～5.5 GPa条件下，用光谱纯SiO₂合成了一系列SiO₂玻璃，它们的红外光谱谱带特征与高密度石英玻璃相似。SiO₂玻璃和高密度石英玻璃的折光率与压力的对数之间呈线性关系。SiO₂玻璃中含有少量的水，并且以OH^-离子的形式存在。可能正是由于少量的水对SiO₂的非晶化起了重要作用。     

顽火辉石(Mg0.92,Fe0.08)SiO3的冲击相变和高压状态方程及其地球物理意义

 用阻抗匹配法和电探针技术在48~140 GPa冲击压力范围内对化学组分为(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃、初始密度为3.06 g/cm³的天然顽火辉石进行了冲击压缩实验。根据本工作13发实验数据，结合McQueen等人的数据可以看出，(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃顽火辉石在冲击压缩过程中，大约经历三个明显区域：低压相区，压力范围为0~40 GPa；混合相区，压力范围为40～67 GPa；高压相区，压力范围为68～140 GPa。在低压相区，D-u关系已由McQueen给出；而在高压相区（68～140 GPa），可由本实验数据得到。由叠加原理计算得到的混合物(Mg_0.92, Fe_0.08)O(Mw)+SiO₂(St)的D-u关系及p-ρ关系曲线明显偏离了实验数据的拟合曲线，从而排除了在高达140 GPa冲击压力下，钙钛矿结构的(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃发生向氧化物化学分解相变的可能性。对高压相区的实验数据进行拟合，可以得到(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃钙钛矿的Grüneisen参数γ。通过三阶Birch-Murnaghan有限应变状态方程，由冲击波实验数据得到了零压等熵体积模量K_0S=259.6(9) GPa及其对压力的一阶偏导数K′_0S=4.20(5)，其ρ₀=4.19 g/cm³。(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃钙钛矿冲击压缩下的密度数据与PREM密度剖面吻合很好，支持钙钛矿为主要成分的下地幔模型。     

Ti1-xCexO2体系纳米粉体的制备及其结构表征

 采用溶胶凝胶法制备了纳米Ti_1-xCe_xO₂系列样品。利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨电子显微镜（HRTEM）对纳米Ti_1-xCe_xO₂系列样品颗粒尺寸、形貌以及固溶区范围和物相组成进行了研究；同时，采用Rietveld结构精修的方法研究了Ce的不同掺杂量对TiO₂晶体结构的影响。实验结果表明，Ce掺杂TiO₂能够形成Ti_1-xCe_xO₂固溶体，Ti_1-xCe_xO₂的固溶区范围在x=0～0.06之间，Ti_1-xCe_xO₂的晶粒度为5～10 nm，平均颗粒粒度约35 nm，且粒度均匀。     

不同压制压力下NiFe2O4纳米固体的ESR研究

 以反滴共沉定法制备了NiFe₂O₄纳米微粉，并在不同压力下将其压制成纳成米固体，然后用XRD谱和ESR谱研究了NiFe₂O₄纳米固体结构和界百状态随压制压力的变化。实验结果表明，NiFe₂O₄纳米固体的结构在高压下没有明显的变化，但其ESR谱的共振线宽和g因子值随着压力升高均表示出先逐渐增大至最大值，然手缓慢下降的规律。这种变化可以归因于纳米固体内部界面离子间的磁相互作用在压力的下所发生和变化。这引起实验结果境示，对于NiFe₂O₄纳米固体而言，最佳的成型压力是4.5 GPa，在此压力下，NiFe₂O₄纳米粒子既可以被压制成致密的纳米固体，又能够保留下它们的纳米结构和纳米性质。     

爆轰法制备纳米TiO2及其参数控制

 采用偏钛酸与炸药混合进行爆轰合成，制备出晶粒尺寸在10 nm到60 nm之间的纳米TiO₂粉末。结合XRD、TEM、BET等表征手段，研究了纳米TiO₂的制备参数与其晶粒尺寸和晶相结构之间的关系。发现当炸药含量增加时，产物晶粒尺寸增大，同时晶相结构随炸药量的增加逐渐由低温的锐钛矿型和板钛矿型向高温的金红石型转变，爆轰温度在这种转变过程中起着极为重要的作用。     

真空沉积法制备InSb纳米颗粒

采用真空沉积的方法在SiO₂基片上制备出了纳米InSb颗粒薄膜.利用原子力显微镜对4片样品表面进行分析,从其表面形貌图和三维图中可以观察到有粒径均匀的纳米InSb颗粒形成并且均匀地分布在SiO₂基片表面.实验表明,通过改变镀膜时间可以得到具有不同颗粒尺寸的InSb纳米颗粒,并且颗粒直径与沉积时间和厚度成正比.     

Si1-xGex合金的红外透射光谱

本文报道了4.2～300K温度范围的富含Si的Si_1-xGe_x合金的晶格振动红外透射光谱.实验首次观察到Ge杂质诱发的一个新的共振模吸收.结果还表明,直拉法生长的Si_1-xGe_x合金存在严重的氧沾污,且氧的振动峰随温度的降低向高频方向移动.     

Raman and X-Ray Investigation of Pyrope Garnet （Mg0.76Fe0.14Ca0.10）3Al2Si3O12 under High Pressure

The compressional behavlour of natural pyrope garnet is investigated by using angle-dlspersive synchrotron radiation x-ray diffraction and Raman spectroscopy in a diamond anvil cell at room temperature. The pressureinduced phase transition does not occur under given pressure. The equation of state of pyrope garnet is determined under pressure up to 25.3 GPa. The bulk modulus KTO is 199 GPa, with its first pressure derivative K′TO fixed to 4. The Raman spectra of pyrope garnet are studied. A new Raman peak nearly at 743 cm^-1 is observed in a bending vibration of the SiO4 tetrahedra frequency range at pressure of about 28 GPa. We suggest that the new Raman peak results from the lattice distortion of the SiO4 tetrahedra. All the Raman frequencies continuously increase with the increasing pressure. The average pressure derivative of the high frequency modes （650-1000 cm^-1） is larger than that of the low frequency （smaller than 650 cm^-1）. Based on these data, the mode Grǖneisen parameters for pyrope are obtained.     

第一性原理研究一维SiO2纳米材料的结构和性质

运用密度泛函理论，在6-31G(d)基组水平上，对二元环组成的SiO₂单链、双链纳米线和三元环组成的纳米管进行几何优化，并对其结合能、电子结构和振动频率进行计算.结果表明，平均结合能和能隙均随着SiO₂单元的增加单调变化.红外光谱的分析发现，径向和切向的振动频率与强度随着长度的变化有明显的移动.径向的振动频率向高频端移动，而切向的振动频率则向低频端移动，即SiO₂纳米材料中存在量子尺寸效应和各向异性现象. 关键词： 2纳米材料')" href="#">SiO₂纳米材料 能隙 振动光谱 尺寸效应     

SiO2纳米线中拉曼光谱的理论研究

运用密度泛函理论,在6-31G(d)基组水平上,对二元环组成的SiO2单链、双链纳米线进行几何优化,并对其拉曼振动频率进行计算。结果发现,在两种链状结构的拉曼光谱中,拉曼频移和强度随尺寸的增加单调变化,存在纳米体系中的尺寸效应与各向异性现象。双链两端Si=O的伸缩振动尺寸效应的依赖性大于单链。     

Elastic vibrations of a cylindrical nanotube with the effect of surface stress and surface inertia

Vibration frequency analysis of nanostructures may be essential for study of their thermal conductivity and mechanical characterization. Given the high surface-to-volume ratio, the elastic vibrations of an infinitely long cylindrical nanotube have been studied by considering both the effects of surface stress and that of surface inertia within the framework of surface elasticity. The phonon dispersion and the resonant frequencies for the specific vibration modes have been calculated. Numerical results have indicated that the surface stress and the surface inertia have equally important effect on the vibration behavior of the nanotube that may depend on the vibration modes as well. Due to the surface effect, the vibration modes of lower order by the classical elasticity may be indeed the modes of higher order. The surface effect on the low-frequency Raman shift has also been found.     

镶嵌在SiO2薄膜中InAs纳米颗粒的Raman散射

对镶嵌在SiO₂薄膜中纳米InAs颗粒的Raman散射谱进行了研究.与大块InAs晶体相比,InAs纳米颗粒的Raman散射谱具有相似的特征,即由纵光学声子模和横光学声子模组成,但是散射峰宽化并红移.用声子限域效应解释了散射峰的红移现象,并结合InAs纳米颗粒的应力效应解释了红移量与理论值的差异. 关键词： 2薄膜')" href="#">SiO₂薄膜 InAs量子点 Raman散射     

胶体二硫化钼的高压拉曼散射研究

 测量了平均直径为4 μm的胶体二硫化钼粉剂的高压拉曼光谱。实验结果表明,高压下胶体二硫化钼拉曼峰位随压力增大向高波数方向移动,而峰强随压力增大而减小且峰宽展宽。通过对拉曼峰位移随压力变化的曲线分析,得到了胶体二硫化钼的两个振动模式E¹_2g和A_1g的模式格林爱森常数值。     

高压液态重水的拉曼光谱研究

应用金刚石压腔结合拉曼光谱技术研究了重水在291 K,0.1～800 MPa条件下的拉曼谱图。结果表明：压力增大的过程中,重水的拉曼伸缩振动光谱向低频方向移动,并且频移和压力基本呈线性相关。频移没有突变,没有发生相的转变。将重水的拉曼谱峰分解为代表分子内O—D振动的高频峰和代表分子间氢键振动的低频峰。研究这两种不同类型谱峰的性质,发现代表分子间氢键的低频峰峰面积在不同的压力范围内呈现出不同的变化特征,压力对分子间氢键的影响并不是持续不变的。拉曼峰的峰面积反映的是产生这种拉曼峰的振动的数目,峰面积的变化反映了特征振动数目的变化。由于分子间氢键的强相互作用,水分子总是倾向于形成对称的空间五分子四面体结构,因此最大峰面积代表了最稳定的五分子团簇结构。     

溶液中β胡萝卜素的共振拉曼光谱性质的研究

β胡萝卜素是一种重要的共轭多烯生物分子, 其在光电器件与功能材料等研制方面有重要应用。本文利用金刚石对顶砧技术, 在0～0.60 GPa的压强范围下, 分别对β胡萝卜素溶于水和二硫化碳溶液进行了原位拉曼光谱测量, 比较了二者的拉曼频移和半高宽等光谱特性。实验结果表明, 两种样品的拉曼频移均随着压强的增加而向高波数方向移动, 半高宽也随之增加。引用线性链状多烯分子的两种理论模型, 即 “相干弱阻尼电子-晶格振动模型”和 “有效共轭长度模型”等理论给予了解释。其机理是由于压力的增加, β胡萝卜素分子被压缩, 结构有序性下降, 有效共轭长度减小, 拉曼活性降低, 碳碳键的相干弱阻尼电子-晶格振动减弱。CC键的键长变短, 因此拉曼蓝移; CC键的键长差增加, 从而使半高宽增加。此外, 由于β胡萝卜素溶于非极性溶剂CS₂溶液中, 受到周围溶剂分子的作用, 使溶质与溶剂之间的色散力作用对压力更敏感一些, 从而使得其拉曼频移和半高宽随压强变化的斜率要比溶于水中的大。为研究共轭多烯分子在外场下的分子结构变化以及溶剂中分子的存在形式等具有一定的应用价值。     

核磁共振T2谱换算孔隙半径分布方法研究

岩芯核磁共振T2谱和压汞分析数据均在一定程度上反映了岩石的孔隙结构特征,理论分析和二者频率分布图对比表明,这两组数据有较好的相关性,核磁共振T₂谱能够换算为反映岩石孔隙结构特征的孔隙半径分布图. 本文应用最大相关性原理、最小二乘法及插值算法等数学方法,给出了一个改进的将T2谱换算为孔隙半径分布图的实用有效新方法,求得了T2弛豫时间与岩芯孔隙半径r之间的换算系数C,计算过程中着重对比了T₂谱与压汞数据的主要分布区间,并考虑了压汞进汞饱和度小于100%对换算结果的影响. 天然砂岩岩芯核磁共振T₂谱换算为孔隙半径分布图的实际应用效果表明,着重对比T₂谱与压汞数据的主要分布区间,同时考虑压汞进汞饱和度小于100%对换算结果的影响是必要的,换算结果更加真实可信.     

Fabrication and Characterization of Si Nanocrystals Synthesized by Electron Beam Evaporation of Si and SiO2 Mixture

Silicon nanocrystals synthesized by electron beam （e-beam） evaporation of Si and SiO2 mixture are studied. Rutherford backscattering spectrometry of the as-deposited Si-rich silicon dioxide or oxide （SRO） thin film shows that after evaporation, the Si and SiO2 concentration is well kept, indicating that the e-beam evaporation is suitable for evaporating mixtures of Si and SiO2. The SRO thin films are annealed at different temperatures for two hours to synthesize silicon nanoerystals. For the sample annealed at 1050℃, silicon nanoerystals with different sizes and the mean diameter of 4.5 nm are evidently observed by high resolution transmission electron microscopy （HRTEM）. Then the Raman scattering and photoluminescence spectra arising from silicon nanocrystals are further confirmed the above results.