N vacancy,substitutional O,and AI defects in the bandgap of composition-tunable nonstoichiometric AIN powder

AlN powders are prepared by direct nitridation via Al liquid and vapor phases in mixed atmospheres of N2 and NH3 with different NH3/N2 ratios. The reaction analysis reveals that NH3 acts as catalyst for N2 dissociation and the transportations of N, O, and Al in the liquid phase are different from those in the vapor phase. Accordingly, the products are Al-rich and composition-tunable nonstoichiometric AlN in which N, O, and Al content values change with nitridation atmosphere and temperature, leading to the variation of the relevant defect concentration. Therefore, the AlN powders exhibit prominent absorption bands around 5.30, 3.40, and 1.50 eV, which are tentatively assigned to VN, ON donors, and AlN acceptor respectively. Furthermore, a new donor named [VN-ON] complex is predicted at 4.40 eV within the 5.90 eV bandgap. It is demonstrated that the optical spectra of nonstoichiometric AlN are preferable to the nominal stoichimometric one for the identification of the defects energy level.     

Direct-bandgap electroluminescence from tensile-strained Ge/SiGe multinle auantum wells at room temnerature

Tensile-strained Ge/SiGe multiple quantum wells （MQWs） were grown on a Ge-on-Si virtual substrate using ultrahigh vacuum chemical vapor deposition on an n＋-Si （001） substrate. Direct-bandgap electroluminescence from the MQWs light emitting diode was observed at room temperature. The quantum confinement effect of the direct-bandgap transitions is in good agreement with the theoretical calculated results. The redshift mechanism of emission wavelength related to the thermal effect is discussed,     

基于燃烧实验的卫燃带结渣特性分析

将两种结渣倾向对比明显的煤粉送入均匀布置有三种卫燃带耐火材料板的煤粉炉内进行燃烧,待燃烧完成后观察不同煤种在不同卫燃带耐火材料板表面的结渣特性,并对卫燃带耐火材料板横断面进行能谱分析,得出不同条件下煤灰对卫燃带耐火材料板的侵蚀程度。实验结果表明,随炉内温度的升高,卫燃带耐火材料板表面的结渣程度以及煤灰对卫燃带耐火材料板的渗透、侵蚀程度均随之增大,特别是当炉温高于煤灰熔融温度时,卫燃带耐火材料板表面结渣程度将急剧增大;锅炉实际运行中,若可保证卫燃带表面温度在锅炉最高负荷时不超过所燃煤种的煤灰熔融温度,便可有效减少卫燃带表面结渣的可能性;碳化硅质卫燃带相对于刚玉质卫燃带具有优越的抗结渣性能。     

卤素掺杂聚甲基苯基硅烷的电子结构的理论研究

采用密度泛函理论(DFT)研究卤素(F2,Cl2,Br2,I2,ICl)掺杂聚甲基苯基硅烷(PMPSi)的电子结构.在BH&HLYP/6-31G*水平上优化PMPSi,交错构象为最稳定构象.在此构象上优化卤素掺杂PMPSi并比较结构变化,进一步探讨复合物的前线轨道能量、吸收光谱等性质.结果表明,最高占据轨道(HOMO)的能量几乎保持不变,而最低空轨道(LUMO)的能量降低,能隙按Cl2>F2>ICl>Br2>I2顺序减小.以致电子由HOMO-1→LUMO跃迁,使复合物在吸收光谱中发生红移,在可见光区有较强的吸收峰.自然键轨道(NBO)理论分析表明电荷从主链向卤素转移.所有复合物经基组叠加误差(BSSE)校正后的相互作用能为-0.61～-3.20 kcal/mol,且掺杂剂的极性越大,复合物的相互作用能越大.并讨论掺杂剂位置对复合物的能隙和相互作用能的影响.该研究为PMPSi的相关研究提供理论线索和依据.     

一种低带隙平面分子结构的聚合物合成

合成了一种给-受体型平面分子结构的低带隙共轭聚合物QP-1(聚[2,6-4,8-双十二烷氧基苯并[1,2-b;3,4-b’]二噻吩-4,7-二[2,5-噻吩]-5,6-二烷氧基-2,1,3苯并噻二唑)),研究了其热学、光物理和光伏性质。由电化学测试得到聚合物的带隙为1.79eV,最高分子占有轨道HOMO和最低分子未占轨道LUMO值分别为-5.47 eV和-3.49 eV。与富勒烯的衍生物PCBM有较为理想的能级匹配水平。使用聚合物/PC71BM共混物作为活性层构筑了本体异质结聚合物太阳能电池。光伏电池的能量转换效率为1.01%,开路电压为0.58 V,短路电流为4.25 mA/cm2,填充因子ff值为0.33。X射线粉末衍射(XRD)结果显示平面主链间的距离为0.365nm,具有较好的结晶性。     

Resin matrix shear band and its special effect on stress concentration of fiber composites

A constitutive model is constructed to consider the resin matrix post-yield softening and progressive hardening behaviors. A user-defined material mechanical behavior(UMAT) subroutine is created, then the non-linear three-dimensional finite element analysis on the tensile processes of multi-fiber composites is conducted. The approximate 45° shear bands emanating from the matrix crack tip are found, being coincided with the experimental observations. The shear stress on the adjacent intact fiber/matrix interface is strongly influenced by the shear band and thus the stress concentration factor(SCF) changes obviously in the adjacent fibers. The distinct stress redistribution in the adjacent intact fibers implies the significant effect of the shear bands on the progressive fiber fracture initiation. As the inter-fiber spacing increases, the peak value of the SCF in the adjacent intact fiber decreases, whereas the overload zone becomes wider. The research has provided a helpful tool to evaluate the failure of fiber composites and optimize the composite performance through the proper selection of resin matrix properties and fiber volume fraction.     

阶梯柱屈曲的改进Fourier级数分析

该文对阶梯柱的弹性屈曲问题进行了研究。首先基于改进Fourier级数法采用局部坐标逐段建立阶梯柱的位移函数表达式,然后由带约束的势能变分原理得到含屈曲荷载的线性方程组,利用线性方程组有非零解的条件把问题转化为矩阵特征值问题得到临界载荷,最后讨论方法中的参数取值,并把结果与已有文献和有限元的结果比较,从而验证方法的精度。所提模型在阶梯柱的两端和变截面处引入横向弹簧和旋转弹簧,通过改变弹簧的刚度值模拟不同的边界。所提方法在工程设计中能比较精确地确定各种弹性边界条件下阶梯柱的临界载荷。     

探测器对超音速刚性盘-缝-带型降落伞系统的影响

研究了流体初始马赫数为 2.0 时, 探测器的存在与否对刚性盘-缝-带型降落伞系统气动减速性能以及流场流体结构特性的影响. 对于非定常可压缩流体的数值模拟, 流场采用了三层块结构自适应网格加密技术, 配合混合形式的TCD (tuned center difference)和WENO (weighted essentially non-oscillatory)计算格式以及基于拉伸涡亚格子模型的大涡模拟方法来处理超音速流中的激波以及大尺度湍流旋涡结构等. 结果表明: 无探测器时, 降落伞系统的流场结构稳定, 扰动较小; 有探测器存在时, 探测器后端的湍流尾迹和伞衣内部逆向运动溢出的流体与伞衣前端的弓形激波周期性的相互作用, 使得激波位置发生前移、激波倾角变小, 伞衣内部流场难以达到平衡稳定状态. 这加剧了降落伞系统的气动阻力振荡脉动变化, 降低了降落伞系统气动阻力系数, 同时也使得降落伞系统流场尾迹结构更加复杂.      

高压下低维有机-无机杂化钙钛矿MAPbI3纳米立方块带隙调控及光学性能的研究

低维有机-无机杂化钙钛矿材料由于其独特的光电性能而受到广泛关注。本文利用金刚石对顶砧装置对不同尺寸的CH_3NH_3PbI_3(MAPbI_3)纳米立方块进行了高压研究。并探索了尺寸效应对MAPbI_3纳米立方块在高压下的光学性能的影响规律。高压原位紫外-可见吸收和荧光光谱结果显示,两种不同尺寸的MAPbI_3纳米立方块的带隙和光学性能出现了不同的变化规律。其中,小尺寸MAPbI_3纳米立方块,在0.25 GPa以下,带隙随着压力的增加一直减小,而对于大尺寸纳米立方块的带隙,在0.67 GPa以下,随着压力的增加持续增加。原位高压拉曼的测量和分析表明,尺寸效应与八面体[PbI_6]~(4-)和有机阳离子CH_3NH_3~+间的相互作用有关。我们的研究结果为深入了解低维有机-无机杂化钙钛矿纳米晶的带隙调控和光学特性以及结构稳定性提供了研究依据,为提高有机-无机杂化钙钛矿电池的转化效率开辟了一种研究思路。     

冷原子介质中基于相干诱导高反射带和高透射带的全光路由控制

以相干诱导光子带隙结构为工作基础,提出了一种可对两个弱光信号的传播路径同时进行动态调控的新型全光路由控制方案。利用描述光波在空间周期介质中相干散射的传输矩阵理论,结合描述单频激光与多能级原子共振相互作用的密度矩阵方程,计算了作为控制媒介的相干驱动超冷原子系综的稳态反射光谱和稳态透射光谱。结果表明,通过改变两个较强相干激光的空间模式、强度和频率等参数,可在探测跃迁共振频率附近建立反射率约为95%或者透射率约为95%的两个特殊频带。对这样的相干诱导高反射带和高透射带进行了实时动态调控,可根据需要引导两个不同频率的弱光信号进入指定的网络通道。该方案很好地满足了在量子信息处理领域对弱光信号进行全光路由控制时的低损耗和低形变要求。