用有限元结合动态光弹性分析确定动态应力强度因子

本文运用有限元方法结合动态光弹性分析,对动态应力强度因子的计算进行了分析研究.作者在钱伟长教授[1]的基础上,将动态裂尖的奇异性分析解引入有限元计算;并以动态光弹性分析所得的裂纹扩展长度与时间的关系曲线作为定解补充条件,据此建立了有效模拟裂纹扩展的数值模型.通过具体算例证明,本文的方法取得了与实验结果相吻合的效果.     

利用微悬臂梁表面应力研究聚N-异丙基丙烯酰胺分子的构象转变

提出了一种基于微悬臂梁传感技术研究大分子折叠/构象转变的新方法.通过分子自组装的方法将热敏性的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)分子链修饰到微悬臂梁的单侧表面,用光杠杆技术检测温度在20-40 ℃之间变化时由于微悬臂梁上的PNIPAM分子在水中的构象转变所引起的微悬臂梁变形.实验结果显示:在升温过程中,微悬臂梁的表面应力发生了变化并且导致微悬臂梁产生了弯曲变形,这个过程对应着微悬臂梁上的PNIPAM分子从无规线团构象到塌缩小球构象的构象转变.在降温过程中,微悬臂梁发生了反方向的弯曲变形,这对应着PNIPAM分子从塌缩小球构象向无规线团构象的构象转变.整个温度变化过程中构象转变是连续进行的,而在低临界溶解温度(约32 ℃)附近转变幅度较大,这与自由水溶液中PNIPAM分子的无规线团-塌缩小球构象转变相对应.实验结果还显示:由于PNIPAM分子在塌缩过程中氢键的形成和链段间可能的缠结效应,整个温度循环过程中微悬臂梁的变形是不可逆的且有明显的迟滞效应.     

金属薄膜制备及物性测量系列实验

介绍了由模拟真空实验和“金属薄膜的制备”、“金属薄膜厚度的测量”、“金属薄膜电阻率的测量”,以及“金属薄膜生长过程的动态监测”等4个实验组成的金属薄膜制备与物性测量系列实验.这组实验与现代科学技术发展联系紧密,仪器设备可靠,操作简单,适合于普通物理实验阶段的研究性教学.     

面心立方晶体外延膜沉积生长中失配位错的结构与形成过程

用分子动力学方法对5%负失配条件下面心立方晶体铝薄膜的原子沉积外延生长进行了三维模拟.铝原子间的相互作用采用嵌入原子法(EAM)多体势计算.模拟结果再现了失配位错的形成现象.分析表明，失配位错在形成之初即呈现为Shockley扩展位错，即由两个伯格斯矢量为〈211〉/6的部分位错和其间的堆垛层错组成，两个部分位错的间距、即层错宽度为1.8 nm,与理论计算结果一致；外延晶体薄膜沉积生长中，位错对会发生滑移，但其间距保持稳定.进一步观察发现，该扩展位错产生于一种类似于“局部熔融-重结晶”的表层局部无序紊乱- 关键词： 失配位错 外延生长 薄膜 分子动力学 铝     

提高微晶硅薄膜太阳电池效率的研究

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术制备了系列微晶硅薄膜太阳电池，指出了气体总流量和背反射电极的类型对电池性能参数的影响.电池的I-V测试结果表明：随反应气体总流量的增加，对应电池的短路电流密度、开路电压和填充因子都有很大程度的提高，结果使得电池的光电转换效率得以提高.另外，ZnO/Ag/Al背反射电极能明显提高电池的短路电流密度，进而也提高了电池的光电转换效率.对气体总流量和背反射电极类型影响电池效率的原因进行了分析. 关键词： 微晶硅薄膜太阳电池 气体流量 ZnO/Ag/Al背反射电极     

宽带膜厚实时监控过程中膜层折射率的确定方法

为了准确计算出镀膜过程中每层膜的折射率，介绍了实时监控过程中确定膜层折射率的2种方法：一种是由实测的透射比光谱直接反算出膜层的折射率；另一种是用最小二乘法的优化算法实时拟合折射率。试验结果表明：在线反算适合单点监控，所得折射率误差小于2%。然而在实际镀膜过程中,由于宽带内膜层参数误差较大,一般大于25%。为此，采用最小二乘法拟合，即在整个宽光谱范围内采集每个波长点的信息，所得结果误差很小，一般都在2％～5%之间,有时可达到10%,在很大程度上提高了实际镀膜时膜厚监控的精度。     

两种方法制备ITO薄膜的红外特性分析

比较了用电束加热蒸发法和直流磁控溅射法制备的氧化锡铟(ITO)薄膜在红外波段的光学特性实验发现,通过直流磁控溅射在常温下制备的ITO薄膜在红外波段折射率稳定、消光系数小,比电子束加热蒸发制备的膜有较高的透过率在波长1550nm附近的透过率可达86%以上,消光系数约为004,方电阻最低为100Ω/□.     

相变光盘介电薄膜ZnS-SiO2 的微结构和光学特性

采用射频磁控溅射法制备了ZnS-SiO₂ 介电薄膜,利用透射电镜和椭偏仪研究了溅射条件对ZnS-SiO₂薄膜微结构和折射率n的影响.研究表明,ZnS-SiO₂薄膜中存在微小晶粒,大小为2～10 nm的ZnS颗粒分布在SiO₂基体中,当溅射功率和溅射气压变化时,ZnS-SiO₂薄膜的微结构和折射率n发生显著变化,微结构的变化是导致折射率n变化的主要原因,通过优化溅射条件可以制备适用于相变光盘的高质量ZnS-SiO₂介电薄膜.     

Structural and Electrical Characteristics of Pb（Zr0.53,Ti0.47）O3 Thin Films Deposited on Si （100） Substrates

Pb(Zr0.53, Ti0.47)O3 (PZT) films were directly deposited on Si substrates without a buffer layer by pulsed laser deposition. Only(110)-oriented PZT peaks (other than Si substrate peaks) were observed from the XRD data. The electrical properties of the PZT/Si capacitor were characterized in terms of both the capacitance versus voltage (C-V) and current versus voltage (I-V) measurements. The clockwise trace of the C-V curve shows ferroelectric polarization switching, as is expected. From the I-V curves, the Schottky emission and spacecharge-limited-current behaviour are found to be the mainly leakage current mechanism in a certain electric field range in the negative and positive bias, respectively.     

Deposition of Hydrogen-Free Silicon Nitride Thin Films by Microwave ECR plasma Enhanced Magnetron Sputtering at Room Temperature

Hydrogen-free silicon nitride （SiNx） films were deposited at room temperature by microwave electron cyclotron resonance （MW-ECR） plasma enhanced unbalance magnetron sputtering system. Both Fourier-transform infrared spectroscopy and x-ray photoelectron spectroscopy are used to study the bonding type and the change of bonding structures of the silicon nitride films. The results indicate that the chemical structure and composition of SiNx films deposited by this technique depend strongly on the N2 flow rates, the stoichiometric SiNx film, which has the highest hardness of 22.9 GPa, could be obtained at lower N2 flow rate of 4 sccm.