基于HfO2的阻变存储器中Ag导电细丝方向和浓度的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 研究了基于HfO₂的阻变存储器中Ag 导电细丝浓度以及方向性. 通过计算Ag杂质5种方向模型的分波电荷态密度等势面图、形成能、 迁移势垒和分波电荷态密度最高等势面值, 发现[-111]方向最有利于Ag导电细丝的形成, 这对器件的开启电压、形成电压和开关比有很大影响. 本文基于最佳的[-111]导电细丝方向, 设计了4 种Ag 浓度结构. 计算4种Ag浓度结构的分波电荷态密度等势面图, 得出Ag浓度低于4.00 at.% 时晶胞结构中无导电细丝形成且无阻变现象. 当Ag浓度从4.00 at.%增加到4.95 at.% 时, 晶胞结构中发现有导电细丝形成, 表明Ag浓度高于4.00 at.%时, 晶胞中可以发生阻变现象. 然而, 通过进一步对比计算这两种晶胞结构中Ag的形成能、分波电荷态密度最高等势面值、总态密度与Ag的投影态密度发现, Ag浓度越大, 导电细丝却不稳定, 并且不利于提高阻变存储器的开关比. 本文的研究结果可为改善基于HfO₂的阻变存储器的性能提供一定理论指导.     

改善Si3N4俘获层过擦现象的第一性原理研究

采用第一性原理方法对如何改善电荷俘获存储器的过擦现象进行了研究. 过擦是由于氮空位中Si原子对电荷的局域能力弱导致, 因此, 在Si₃N₄超胞中分别建立了以C, N, O替换氮空位中的Si原子的缺陷结构作为本文的研究模型. 分别计算了擦写之后体系的巴德电荷分布、相互作用能、态密度, 借以分析替位原子对过擦的影响. 巴德电荷分布的计算结果表明, Si₃N₄在O替位128号Si后的过擦现象被明显改善; C替位128号Si也可以改善过擦, 但由于C替位对电荷的局域作用变弱, 不利于电荷的存储实现; N替位128号Si则不能改善过擦; 而在162和196号Si位置, 三种原子的替换均无法改善过擦现象. 相互作用能的研究表明, 在128号Si位置, 三种原子都能够和氮空位形成团簇, 在体系中稳定存在. 特别地, O替位Si后, 体系中两缺陷的相互吸引作用最弱, 从而写入的电荷能够短暂的打破O团簇的稳定性, 实现电荷重构, 将电荷局域在O团簇周围. 此外, 态密度的分析结果表明O在128号Si位置能够在Si₃N₄禁带中引入深能级缺陷, 深能级局域电荷的能力强. 以上分析证明, O替位可以很好的改善Si₃N₄中的过擦现象. 本文的研究结果为电荷俘获存储器改善过擦提供了一种方法, 对提高器件的电荷保持特性和优化存储窗口具有指导意义.     

金属氧化物半导体气敏材料抗湿性能提升策略

金属氧化物半导体气体传感器是目前研究和应用最为广泛的气体传感器之一,具有高灵敏、长寿命和低成本等优点。然而,金属氧化物半导体气敏材料在湿润环境中会与水蒸气发生相互作用,导致传感器的基线电阻发生漂移,气敏性能受到显著影响,成为传感器应用中面临的瓶颈问题。针对该问题,研究者们从抑制水的表面吸附、水与氧的竞争吸附及调控水与吸附氧的反应三个方面开发了一些金属氧化物半导体气敏材料的抗湿性能提升策略,从而提升金属氧化物半导体气敏材料的抗湿性。本文对水蒸气的影响机理进行了分析,对三类抗湿提升策略的未来发展提出展望,有望为金属氧化物半导体气敏材料抗湿性能的提升提供解决思路与方法指导。     

用第二类Fredholm积分方程求解弹性半空间上弹性板的垂直振动

根据混合边值条件,建立均布简谐荷载作用下弹性半空间上弹性板振动的对偶积分方程.用Abel变换化对偶积分方程为第二类Fredholm积分方程,并进行了数值计算.     

TBP萃淋树脂反相色层分离化探试样中微量铀、钍的连续测定

化探试样中铀、钍的分析,要求方法的检测下限分别为1ppm和4ppm。本文在前人工作的基础上,将铀、钍于同一溶液进行分离,然后分别用极谱催化波法测定痕量铀,偶氮胂Ⅲ比色法测钍。方法操作简     

pH敏感凝胶平衡溶胀的有限元研究

1943年Flory提出第一个凝胶溶胀理论以来,凝胶溶胀理论的发展极大地促进了凝胶科学的发展．在诸多凝胶溶胀理论中,Flory-Rehner凝胶溶胀理论是最为经典的理论之一,成功地预测了聚合物胶体的诸多溶胀变形特性．但该模型是基于一种最为简单的自由连接链模型,存在精度较差的局限．因此,本文采用能够表征网络缠结拓扑等微观结构影响的弹性自由能模型,即由Edwards-Vilgis提出的Slip-Link模型,构造自由能模型并形成pH敏感凝胶的平衡溶胀理论,并基于Abaqus有限元分析了微观结构及几何限制作用对pH敏感凝胶力学行为的影响．分析结果可为微流体控制阀的设计提供参考．     

磷灰石晶体构型及其与生物分子相互作用的计算模拟研究

生物磷灰石是动物和人体骨骼及牙釉质的主要无机矿物成分,磷灰石矿物晶体的组成和结构影响了骨及牙釉质的机械强度和生理功能。羟基磷灰石空间群的确定一直存在争议,其中羟基存在两种不同排列方式,使得其具有六方和单斜两种晶相。另外,磷灰石晶体结构中的类质同象替换,影响了其结构、物理和化学特性。本文综述了计算机模拟方法在原子及分子水平上对磷灰石晶体的空间群确定、磷灰石替代机制、小分子及生物大分子相互作用的研究,对磷灰石晶体化学、界面化学及开发生物材料的深入研究具有一定的科学意义和较强的应用价值。     

移动荷载下多孔饱和地基的动力有限单元法

分析了匀速荷载作用下多孔饱和地基的动力响应.通过对Biot动力方程进行变换,将基本方程变换到随荷载移动的运动坐标系中,通过加权残值法推导了相应的"拟静力"单元刚度矩阵,从而建立了移动问题的有限元格式,将动力学问题转化为"拟静力"问题."拟静力"单元或称为移动单元并不是连续介质上的实际单元,而是在连续介质上随着移动荷载运动的虚拟单元.文中考虑了荷载的移动速度对多孔饱和地基中位移及应力的影响,并与解析解作了对比,以说明本方法具有较好的精度.     

a-Si:H/a-SiN_x:H多层膜的皮秒时间分辨光致发光

用时间分辨激光光谱学方法研究了a-Si:H/a-SiN_x:H多层膜光生载流子初始动力学过程,分析了非平衡载流子的热释和复合机制。实验还表明多层膜的发光衰减截止时间、迁移率边和带尾宽度随N含量呈非单调变化规律,转折发生在x=0.85附近,这很可能是由于不同N组份引起多层膜内电场和结构变化的结果。     

基于层状WS2调制激光泵浦的光学参量振荡中红外运转特性

光学参量振荡器是重要的中红外相干光源.近年来,在激光调制方面,二维过渡金属硫化物展现了非线性可饱和吸收特性,因此有望成为光学参量振荡器基频激光的优良调制元件.本工作中,首先,实验测量了层状二硫化钨(WS₂)调制固体激光的输出特性.其次,结合主动声光Q开关,实现了主被动双调Q光参量振荡的运转,得到了纳秒脉冲宽度的中红外脉冲,并研究了WS₂对光参量转换的优化特性,发现WS₂纳米片除了能够压缩脉冲、提高峰值功率外,还能缓解单主动调Q光学参量振荡器中的"输出饱和下降"现象,这种现象可能起因于砷酸钛氧钾(KTiOAsO₄, KTA)的制冷不均匀. WS₂的可饱和吸收效应能够显著压缩光斑,减少高斯光斑的边缘能量,因此能够缓解KTA的温度梯度分布,从而优化输出特性.最后,基于WS₂的非线性透过率曲线,考虑非均匀展宽机制和大信号下的非饱和吸收,计算了WS₂的可饱和吸收特性参数,并求解了层状WS₂调制光学参量振荡器的速率方程组.本...