不同温度冷表面结霜特性研究综述

结霜现象广泛存在于自然界和低温、制冷、航空航天等工程领域。近几十年来,国内外学者通过大量实验和数值模拟研究结霜机理,因为结霜条件不同导致其结论也不尽相同。对普冷、低温及深冷等不同冷表面工况下的霜层生长特性进行了研究,介绍了在不同工况下所观察的霜生长现象,总结了空气温度、湿度、速度及冷表面温度等因素在不同工况下对结霜的影响规律,综述了霜层内传热传质现象的研究现状,并指出在深冷工况下对霜生长的研究是未来研究的重点方向。     

Al2O3衬底无催化剂生长GaN纳米线及其光学性能

采用一种绿色的等离子增强化学气相沉积法,以Al2O3为衬底, Ga金属为镓源, N2为氮源,在不采用催化剂的情况下,成功制备获得了结晶质量良好的GaN纳米线.研究表明,生长温度可显著调控GaN纳米线的形貌,当反应温度为950℃时,生长出的GaN微米片为六边形;当反应温度为1000℃时,生长出了长度为10-20μm的超长GaN纳米线.随着反应时间增加, GaN纳米线的长度增加. GaN纳米线内部存在着压应力,应力大小为0.84 GPa.同时,也进一步讨论了GaN纳米线无催化剂生长机制. GaN纳米线光致发光结果显示, GaN纳米线缺陷较少,结晶质量良好,在360 nm处有一个较为尖锐的本征发光峰,可应用于紫外激光器等光电子器件.本研究结果将为新型光电器件低成本绿色制备提供一个可行的技术方案.     

高生长速度条件下的“层片↔棒状”共晶转变机理研究

低速生长条件下, 共晶“层片↔棒状”转变只由两相的体积分数控制. 高速情况下, 这种转变有时亦发生, 其转变机理不清楚. 本文应用竞争生长准则, 结合高速生长条件下层片共晶和棒状共晶生长模型研究了生长速度引起的“层片↔棒状”转变机理. 结果显示: 体积分数在临界值附近很小的范围内, 生长速度和溶质配分系数的增大可引起“棒状→ 层片”共晶转变; 而当体积分数远离临界值时, 转变不发生. 生长速度名义上引起“层片↔棒状”共晶转变实际上是由生长速度变化引起的体积分数的变化导致的. 关键词： “层片↔棒状”共晶转变 竞争生长 生长速度 体积分数     

基于HRTEM和Raman分析定向多壁碳纳米管阵列的生长机理

以二茂铁、二甲苯为前驱体,石英为衬底,在850 oC的管式炉内采用化学气相沉积法制备出了定向碳纳米管阵列. 高分辨透射电子显微镜和拉曼光谱的结果表明：碳纳米管阵列具有良好的定向性和多壁管状结构,石墨化程度高,并且只在表面存在少量单壁碳纳米管.定向多壁碳纳米管阵列的生长模式为“底部”生长模式,即在生长的初期,当催化剂颗粒较小时,析出的碳原子生成了单壁碳纳米管或与其性质类似的多壁碳纳米管(一般层数小于5层);催化剂颗粒逐渐长大后,大量的碳原子析出后生成了普通的多壁碳纳米管,从而形成了单壁碳纳米管只存在于碳纳米管阵列膜表面和多层碳纳米管膜表面与界面的现象.     

GaAs纳米线及GaAs/In_xGa_(1-x)As/GaAs纳米线径向异质结构的无催化选区生长的实验研究

利用无催化选区金属有机化学气相沉积(SA-MOCVD)法在GaAs(111)B衬底上分别制备了GaAs纳米线和GaAs/InxGa1-xAs/GaAs纳米线径向异质结构.系统地研究了生长条件对GaAs纳米线生长的影响.实验结果显示,GaAs纳米线的形貌和长度依赖于生长温度、AsH3的分压以及SiO2掩膜表面的圆孔直径.因此可以通过调节以上因素来得到高质量的GaAs纳米线.并且发现扩散是影响无催化选区生长GaAs纳米线的主要机理.微区光致发光谱(μ-PL)表明,GaAs/InxGa1-xAs/GaAs纳米线径向异质结构被成功合成,室温(300 K)下它的发光波长为913 nm.这些结果对于GaAs纳米线及其异质结构制备的进一步研究及其在光电子器件中的应用具有很好的参考价值.     

Epitaxial growth of Ge1-xSnx films with x up to 0.14 grown on Ge （001） at low temperature

We characterize the structures of Ge1-xSnx films with x up to 0.14 grown on Ge （001） by molecular-beam epitaxy at low temperature. The results show that Ge1-xSnx films are fully strained even at high Sn composition. The in-plane lattice parameters remain exactly the same as that of the substrate. Depth sensitivity analysis of the lattice parameters indicates that the strains of the epitaxial films are all in homogeneity. The films are fully strained. Poisson ratios, the force constants for the bonds between Ge and Sn are estimated and discussed in the present paper. Raman results show Ge-Ge, Ge-Sn, Sn-Sn vibrational modes. The Sn-Sn bond aggregation may respond to the high quality of our films. The fully strained epitaxy films with high content of Sn may be useful in designing the high quality GeSn films.     

不同厚度的Nd123片层的2-2复合籽晶对SmBCO样品生长的影响

采用MgO单晶与NdBa2Cu3O7-δ(Nd123)粉体的2-2复合体籽晶可以充分利用MgO与NdBCO籽晶的优势,对SmBCO晶体的生长起到了很好的诱导作用,成功制备出单畴SmBCO超导块材.本文采用不同厚度的Nd123片层和MgO单晶作为2-2复合体籽晶通过顶部籽晶熔渗生长工艺(TSIG)制备SmBCO超导块材,研究了Nd123片层的厚度对SmBCO样品生长的影响.结果表明,随着Nd123片层厚度的增加,样品的单畴形貌逐渐消失,并且出现了随机成核.通过对样品的生长特性和微观结构的研究,阐明了不同厚度的Nd123片层对SmBCO晶体生长形貌的影响机制.     

Growth of Atomically Flat Ultra-Thin Ag Films on Si（111） by Introducing a √3×√3-Ga Buffer Layer

Growth of high-quality ultra-thin Ag film is of great interest from both scientific and technological viewpoints. First, ultra-thin metal fihns are model systems utilized to investigate quantum size effects （QSE）. When the film thickness is comparable to the Fermi wavelength of an electron, quantized energy lev- els known as quantum well states are produced in the surface normal direction. High-quality metal films with uniform thickness can effectively suppress in- homogeneous broadening of the thickness-dependent quantum levels to manifest quantum size effects. Secondly, Ag is the most widely used material for sur- face plasmonic devices, and high-quality Ag films have already shown the capability of supporting surface plasmon propagation fbr an extremely long distance. Moreover, ultra-thin Ag films can act as an excel- lent substrate for integrating various nano and low- dimensional structures. For instance, silicene, which is a two-dimensional （2D） sheet composed of silicon similar to graphene, has recently attracted intense attention. Ag （111） surface is widely recognized as the most important substrate suitable for the growth of silicene, while Ag films are much more cost-effective candidates for expensive single crystal Ag（111） sub- strates.     

基于元胞自动机方法的定向凝固枝晶竞争生长数值模拟

通过耦合温度场模型、溶质扩散方程以及枝晶生长动力学方程等重要因素,建立了一种改进的元胞自动机模型.该模型通过采用偏心算法消除网格各向异性,实现了二维尺度上任意角度枝晶生长的模拟,同时适用于模拟三维尺度上枝晶的生长过程.利用建立的模型开展了定向凝固枝晶竞争生长过程的数值模拟.为了体现本模型的有效性,模拟了透明合金的竞争生长过程,并与实验结果符合良好.镍基高温合金汇聚竞争和发散竞争的模拟结果清楚地展现了不同抽拉速度和枝晶优先生长角度下枝晶的竞争生长过程,并且模拟结果与理论模型相符合.三维枝晶生长的模拟结果表明本模型可以用来模拟三维枝晶一次臂间距的调整过程.