具有层状结构过渡金属硼化物硬度机理的研究

过渡金属硼化物(TMBs)由于其具有非常强的B-B共价键和TM-B键一直被科研工作者认为是潜在的超硬材料。被理论预测为超硬材料的过渡金属硼化物大多具有过渡金属层和硼层交替分布的层状结构。目前,被预测为超硬材料的过渡金属硼化物都已经被实验合成,并且证明都不是超硬材料。然而却很少有理论解释在过渡金属硼化物中为什么不能形成超硬材料。本文以具有金属层和硼层交替分布的层状结构的二硼化铼、二硼化钨和二硼化钼为研究对象。通过对比其层间化学键的强度和硬度关系发现层间的TM-B化学键是决定过渡金属硼化物硬度的关键。在3种过渡金属硼化物中层间的化学键都表现出非常强的离子性。层间的离子键是导致具有层状结构过渡金属硼化物不能成为超硬材料的主要原因。此研究对理解TMBs的硬度机理以及设计新型的超硬材料具有重要的意义。     

147Pm激发的ZnS：Cu,Cl发光粉的研究

以高纯ZnS粉末为基质,采用高温转相、扩散,以及表面涂敷工艺,制得了¹⁴⁷Pm激发的ZnS:Cu,Cl发光粉。分析了ZnS:Cu,Cl的晶体结构,测量了ZnS:Cu,Cl的激发光谱、发射光谱、发光亮度。其晶体结构主要是六方纤锌矿型结构,激发光谱峰值波长为341nm,发射光谱峰值波长为513nm,初始发光亮度达到312mcd/m₂。由激发光谱的峰值波长341nm推算得到六方ZnS晶体的禁带宽度为3.64eV。分析了¹⁴⁷Pm激发的ZnS:Cu,Cl发光粉的发光寿命,其发光寿命达到5年以上。还探讨了该放射性发光粉的发光机理。¹⁴⁷Pm激发的ZnS:Cu,Cl的稳定发光,实际上是激发过程与复合过程的准平衡。ZnS:Cu,Cl的绿色发光来源于深施主-深受主对的复合发射。实验结果的分析表明,ZnS:Cu,Cl中深施主-深受主之间的能级间隔约为2.42eV。     

弯曲增敏型光纤曲率传感器机理的研究

近年国外出现一种直接检测弯曲的低成本光纤曲率传感器,采用弯曲增敏技术提高光纤对弯曲的灵敏度。这种传感器的线性范围宽,能区分正向弯曲和负向弯曲,在测量较大弯曲变形的场合更具优势;并且适合埋入结构内部检测,通过转换还可测量轴向应变。然而其传感机理方面的研究仍处于探索阶段。通过分析光辐射度余弦定律理论、回音壁光线理论、沟槽角度理论等国内外对该传感器机理的研究成果,并基于平面波导的光散射损耗理论,提出了光纤曲率传感器的机理。指出弯曲引起光纤敏感区表面散射损耗的改变是导致光传输损耗改变的原因;推导出损耗与光纤弯曲半径、表面特性、光纤结构参量关系的数学模型,并通过实验验证了模型的有效性。     

1064 nm激光对中性密度滤光片的损伤机理研究

中性密度滤光片的典型结构是在K9玻璃上镀金属膜,来实现对激光的有效吸收.由于损伤阈值较低,严重限制了其在高能激光系统中的应用.实验研究了较高激光能量密度下滤光片的损伤形貌和损伤机理.损伤形貌的变化特征是:随着激光能量密度的增加,滤光片先出现损伤点,后以损伤点为中心产生裂纹,且裂纹长度逐渐变长,最终连接成线状和块状,导致大面积的薄膜脱落.建立了缺陷吸收激光能量升温致中性密度滤光片表面薄膜损伤的模型,计算了薄膜表面的温度和应力分布,讨论了薄膜表面不均匀温升造成的径向、环向和轴向热应力分布.理论分析显示:环向应力是造成薄膜沿径向产生裂纹的主要原因.当激光能量密度大于约2.2 J/cm²,杂质粒子半径大于140 nm且相邻杂质粒子之间的距离小于10 μ m时,裂纹才能大量连接起来引起薄膜的大面积脱落.     

富硅氮化硅／c—Si异质结中的电流输运机理研究

采用对靶磁控溅射方法在P型晶体硅（c—Si）衬底上沉积n型富硅氮化硅（SiNx）薄膜,形成了富硅SiNx／c—Si异质结．异质结器件呈现出较高的整流比,在室温下当V=4-2V时为1．3×10^3．在正向偏压下温度依赖的J—V特性曲线可以分为三个明显不同的区域．在低偏压区载流子的输运满足欧姆传输机理,在中间偏压区的电流是由载流子的隧穿过程和复合过程共同决定的,在较高偏压区的电输运以具有指数陷阱分布的空间电荷限制电流（SCLC）传输机理为主．     

Pb-Mg-Al合金腐蚀机理的电子理论研究

为了了解Pb-Mg-Al合金腐蚀的物理本质, 本文采用基于第一性原理的赝势平面波方法系统地计算了Pb-Mg-Al合金中各物相的结合能、费米能级和局域态密度等电子结构参数, 分析了合金的电化学腐蚀机理. 计算结果表明：Pb-Mg-Al合金中各主要组成物相稳定性大小关系为 Mg₁₇Al₁₂>Mg₂Pb>Mg;Mg,Mg₂Pb和Mg₁₇Al₁₂的费米能级存在E_f(Mg)>E_f(Mg₂Pb)>E_f(Mg₁₇Al₁₂)的关系, 说明Mg最容易失去电子, Mg₂Pb次之, Mg₁₇Al₁₂最难;局域态密度表明, 在同样的外界条件下, 体系中Mg相和Mg₂Pb相对于Mg₁₇Al₁₂均处于不稳定的状态, 容易失去电子, 即容易发生腐蚀. Pb-Mg-Al合金体系中不同物相的费米能级差构成了电化学腐蚀的电动势, 导致电子从费米能级高的Mg相和Mg₂Pb相流向费米能级低的Mg₁₇Al₁₂相, 使Pb-Mg-Al合金发生腐蚀.     

金属-有机骨架材料二聚铜-苯-1，3，5-三羧酸酯中烷烃扩散机理的分子模拟研究

采用分子动力学方法研究了直链烷烃C₁—C₄在二聚铜-苯-1,3,5-三羧酸酯（Cu-BTC）中的扩散机理.首先计算了4种烷烃的自扩散系数,并进一步通过质心分布图与分子轨迹图详细讨论了主、次孔道中各种类型的扩散路径.研究结果表明,不同烷烃在Cu-BTC中表现出的不同或近似的宏观扩散速率,是由微观上受到不同的扩散路径阻力并偏好不同的扩散路径所造成的.这些信息可提高人们对该类材料的认识,并为材料的实际应用以及新材料设计提供理论指导. 关键词： 分子模拟 二聚铜-苯-1 5-三羧酸酯 烷烃 扩散机理     

PZT 95/5陶瓷电致失效机理研究

对PZT 95/5陶瓷在直流电场、脉冲方波电场以及半正弦波电场作用下的失效机理进行了理论和实验分析.结果表明:在直流作用下,其失效机理以热-电耦合失效为主;而在脉冲电场作用下,考虑振动冲击效应以及相关的力谱分布,脉宽越短,能量向高频偏移,越可能发生力-电耦合失效;当脉宽增加,PZT 95/5陶瓷失效机理将从力-电耦合失效逐步转变成直流失效模式. 关键词： PZT 95/5 失效机理 直流电场 脉冲电场     

V掺杂二维MoS_2体系气体吸附性能的第一性原理研究

以芥子气和沙林为代表的毒剂具有毒性强、扩散快的特点,是一类杀伤力强、难以防护的化学战剂,对其快速高效检测是一项具有挑战性的课题.本文基于第一性原理计算方法研究了V掺杂对二维MoS_2气敏性能影响的机理,发现V原子向二维MoS_2的掺杂过程为自发的放热反应, V原子可以稳定掺杂于二维MoS_2超胞结构中的S空位上.掺杂进入二维MoS_2体系的V原子作为施主中心向周围Mo原子给出电子,从而提高了材料的导电能力.吸附能、吸附距离和吸附过程中的电子转移计算结果表明V的掺杂提高了二维MoS_2对气体分子的吸附能力,增强了吸附质分子与基底表面的电子相互作用,从而提高了二维MoS_2的气敏性能.     

球形SnO2 纳米微粒的合成及形成机理分析

以SnCl4·5H2 O为主要原料 ,用溶剂热技术在油酸体系中成功地合成了球形SnO2 纳米微粒 ,在无水乙醇体系中合成了菱形的SnO2 纳米微粒 .通过X射线粉末衍射 (XRD) ,选区电子衍射 (SAED)和透射电镜 (TEM )对两种产物进行了表征 ,并对两种产物的形成机理进行了分析 .透射电镜 (TEM)结果表明 :在油酸体系中得到了平均尺寸约为 3.5nm的球形SnO2 纳米微粒 ,此微粒趋向于特殊高的比表面积 ,适合于作气敏探测器材料方面的应用