电化学C-V法研究磁性GaMnSb/GaSb单晶的载流子浓度纵向分布

采用电化学C-V方法和Tiron电解液研究了GaMnSb/GaSb单晶载流子浓度的纵向分布，所得结果与Hall测量结果和X射线衍射分析结果一致。研究结果表明GaMnSb单晶中的Mn原子替代了GaSb中部分Ga原子的位置，并在GaSb中形成了浅受主能级。     

GaSb和InSb电子结构的Apw研究

具有闪锌矿晶体结构的GaSb和InSb这类Ⅲ-Ⅴ族化合物通常被认为具有sp~3电子结构,然而近年来大量涉及精确电子结构的实验表明,sp~3理论过于粗糙,GaSh和InSb构Mssbauer同质异能移明显不一样也是无法用sp~3理论解释的,从能带的观点来看,自由原子束缚在一起形成晶体将导致能带结构的产生,而且电子结构同带结构密切相关,由于GaSb和InSb带结构不一样,显然它们的电子结构不同。本文基于缀加平面波(Apw)能带计算方法研究了GaSb如InSb的电子结构,在Apw方法中,晶体势的Muffin-tin近似导致晶体电子波函数在原子核附近是类原子波函数,在原子之间的中间区域则为平面波,这是对晶体电子状态较真实的描述。     

X射线光电子能谱用于晶体的相变研究

X射线光电子能谱(XPS)的化学位移,已经被用来区分化合物中不等价晶格位置的原子,但用于单晶研究的报道甚少,用于同素异形单晶的区分至今尚无报道。作者曾报道某些同素异形单晶的XPS研究,得到同素异形     

纳米尺度下不同曲率半径针尖接触滑动过程的分子动力学模拟

针对不同磨损情况的原子力显微镜探针,运用三维分子动力学模拟方法研究不同曲率半径探针接触压入及滑动过程中单晶铜基体表面材料的变形及摩擦磨损机制.研究结果发现,在探针接触压入单晶铜基体时,接触作用力、位错及位错发射等缺陷随着接触深度或接触半径的增大而增加,位错发射方向为[101]和[101].探针在单晶铜基体表面滑动过程中,探针曲率半径增大,因材料塑性变形形成的沟槽、法向力及摩擦力也随之增大,而摩擦系数随之减小.堆垛层错沿着滑动方向扩展并随探针曲率半径增大而增多.此外,摩擦磨损过程中产生的隆起堆积原子数量随着探针曲率半径或滑动距离增大而增多.     

室温铁磁性半导体MnxGa1-xSb

采用离子注入、离子淀积及后期退火方法制各了稀磁半导体单晶MnxGa1-xSb,在室温下(300 K)获得了单晶的磁滞回线.用X射线衍射方法分析了铁磁性半导体单晶MnxGa1-xSb的结构,用电化学C-V法分析了单晶的载流子浓度分布.由X射线衍射得知,MnxGa1-xSb中Mn含量逐渐由近表面处的x=0.09下降到晶片内部的x=0.电化学C-V测得单晶的空穴浓度高达1×1021cm-3,表明MnxGa1-xSb单晶中大部分Mn原子占据Ga位,起受主作用.     

X-射线光电子能谱(XPS)用于同素异形单晶的区分

人们知道,XPS的化学位移效应已用来区分化合物中不等价晶格位置的原子,但用于单晶研究的报道甚少,XPS用于同素异形单晶的区分至今未有报道。     

添加剂硼对合成Ib型宝石级金刚石单晶的影响

通过将一定比例的无定形硼粉加入到石墨-KOV触媒体系中, 在SPD6×1200型国产六面顶压机上利用温度梯度法成功合成出含硼Ib型宝石级金刚石单晶. 全面考察了添加剂硼对Ib型宝石级金刚石单晶的影响, 包括晶体的生长特点、晶体的形貌和氮含量. 通过光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)以及红外吸收光谱仪(IR)对合成出的含硼Ib型宝石级金刚石进行表征. 结果显示: 随着掺硼量的增加, 晶体的{111}面生长区域变宽, 而{100}变窄甚至消失; 当更多的硼原子进入金刚石晶格之中, 晶体颜色将变黑, 晶体缺陷增多, 晶体的氮含量也将下降. 本文的研究结果将促进含硼Ib型宝石级金刚石大单晶的技术开发和研究.     

苯基三卤甲基汞与四苯基环戊二烯酮的反应特征及脱氧产物的晶体结构

研究了苯基三卤甲基汞与四苯基环戊二烯酮(TPCP)脱氧反应的特征及其产物——偕二卤环戊二烯的晶体结构. X射线单晶衍射分析表明, 二卤化物晶体的结构参数会随着卤原子半径的不同而有所变化. 同时还发现脱氧反应产物的产率也与卤原子的半径有关. 这些结果印证了此前曾提出的这类卡宾反应的机理, 即中间体羰基叶立德对反应不同竞争途径的选择主要取决于该中间体的特定结构.     

玻碳表面铂黑电极的结构与电催化活性

在电化学催化的应用研究中,至关重要的课题之一,莫过于寻找和制备高性能电催化剂.以碳或氧化物为载体,在其表面上沉积催化物质,可显著提高催化剂的利用率,降低成本.铂的催化活性较高,因此,对载体上沉积铂制备实用型电催化剂的研究一直受到重视.近十多年来,以原子排列结构明确的铂单晶面作为模型催化剂的研究取得了极大的进展,发现铂电极表面结构对其活性具有决定性的影响.从而可能通过获得的知识在原子和分子层次上对电催化剂表面进行设计和筛选.由于金属在一定条件下存在单晶多定向,以及多晶单定向的趋势,上述可能性就更接近实际.本文通过对玻碳表面沉积的高分散铂黑电催化剂的结构和对甲醇氧化的催化活性的研究,试图在微观层次上对实用型电催化剂表面结构及性能进行探讨.     

X射线磁性圆二色: MgO衬底铁单晶膜的轨道磁矩和自旋磁矩

利用X射线磁性圆二色(XMCD)吸收谱研究了在MgO衬底外延的铁单晶薄膜的原子磁矩. 根据XMCD吸收谱的加和定则, 得到了铁原子的自旋磁矩和轨道磁矩分别是0.069和2.33 μ_B. 并与不同铁膜的轨道和自旋磁矩进行了比较, 基本上与已发表的实验和理论数据吻合. 实验结果表明当铁的轨道磁矩随膜厚的增加而下降, 向体样品的轨道磁矩靠近, 而自旋磁矩变化不大.     

凝胶法制备凝胶网络-单晶复合物

一个多世纪以来,凝胶作为介质被用于晶体生长,成功制备出了大量单晶.其中,越来越多的单晶被证明能在晶体生长过程中将凝胶网络嵌入其中,从而形成两相三维互穿的凝胶网络-单晶复合物,这与自然界生物体中大分子嵌入单晶内部以增强晶体力学性能的现象如出一辙.兼具单晶的长程有序特征和复合材料的综合特性使得这种单晶复合物受到研究者的广泛关注.本文综述了凝胶法制备凝胶网络-单晶复合物的研究进展,对具体技术手段、单晶中凝胶嵌入的表征、影响凝胶在单晶中内嵌的因素以及单晶复合物的功能化4个方面进行了介绍和讨论,并对今后的研究方向与前景进行了展望.     

人造金刚石单晶生长碳源问题的探讨

利用线膨胀系数和弹性常数计算了金刚石和石墨在高温高压下的晶格常数, 根据固体与分子经验电子理论(EET)计算了金刚石、石墨以及它们主要晶面的价电子结构. 以程氏理论(TFDC)提出的原子界面边界条件为判据, 分析了金刚石和石墨主要晶面之间电子密度的连续性, 发现其在一级近似条件下均不连续, 不满足金刚石晶体生长的边界条件. 分析得知, 在高温高压触媒法合成金刚石单晶生长过程中, 所需的碳源并非直接来自石墨, 从电子结构角度对金刚石单晶的生长机制进行了探讨.     

Ca_9Zn_(4.5-δ)Sb_9(0<δ<0.5)化合物Sr/Eu阳离子掺杂与热电性质

作为一种非常有前景的热电材料, Ca_9Zn_(4.5-δ)Sb_9(0δ0.5)相较于其他材料有着成本低、环保高效等优势.以往研究表明间隙金属元素在该体系中起着关键作用,然而由于其狭窄的域值范围制约了Ca_9Zn_(4.5-δ)Sb_9的性质调控.本文用原子半径更大的阳离子Sr/Eu来取代少量Ca,使其Seebeck系数和电学性质得以同步增强,得到了间接调控间隙原子的结果.载流子测试表明,载流子浓度有轻微降低,而载流子迁移率有着明显提升,这与增大的晶体热导性质都表明晶体结构发生了明显变化.对Ca_(9-x)Sr_(x)Zn_(4.5-δ)Sb_9系列进行了单晶X射线衍射测试,结果表明随Sr含量增大晶格参数有增大趋势,间隙Zn原子浓度上升,材料热电性能得到协同优化.最终掺杂样品中, Ca_(8.2)Eu_(0.8)Zn_(4.5-δ)Sb_9在873 K得到最大热电优值(ZT)约为0.81.     

单晶衍射技术在有机太阳能电池受体材料中的应用

有机太阳能电池器件的光电转化效率已超过18%.为了进一步推动其发展,有必要从原子层面上了解材料的堆积信息,来帮助设计和开发性能优异的受体分子.通过单晶X射线技术可观察到的分子在固态下的堆积排列方式和分子间的相互作用力,通常被用来指导设计具有预期物理化学性质的材料.本文主要讨论单晶X射线衍射技术在非富勒烯有机太阳能电池受体中的应用进展,着重强调受体材料结构设计、堆积排列和器件性能之间的关系.此外,我们发现了受体分子"三维网络堆积"的现象,对比了其在A-D-A体系和A-DAD-A体系中的不同,研究了其在氯取代、氟取代、溴取代和三氟甲基取代体系中的特性.对三维网络传输的理解可为高性能材料的设计提供指导,通过单晶分析理解和调整材料的聚集状态和分子间相互作用对开发新型受体具有重要意义.     

短周期GaSb/A1Sb应变超晶格的沟道效应

把RBS(Rutherford backscattering)及沟道(Channeling)技术应用于超晶格结构的研究起始于1980年Saris等人的工作.他们发现沿着晶轴方向应变超晶格的反常沟道现象,即[110]沟道产额明显高于[100]沟道产额.这个结果被解释为应变超晶格的[110]晶轴的扭折(Zig-Zag)所致.潘传康、朱唯干等人为测量这种扭折角△θ(Kink angle),提出了离子束分层沟道扫描方法,成功地测量了GaSB/Alsb应变超晶格的△θ.这种方法现已被用来测量十余种其它类应变结构的△θ.其中Gossmann等人用此法而获得 AISb(196(?))/GaSb(100(?)异质结的分层角扫描谱.文献[3,4]报道了周期为600(?)的GaSb/AlSb应变超晶格的十分明显的反常沟道效应.     

苯基三卤甲基汞与四苯基环戊二烯酮的反应特征及脱氧产物的晶体结构

研究了苯基三卤甲基汞与四苯基环戊二烯酮（ＴＰＣＰ）脱氧反应的特征及其产物－－偕二卤环戊二烯的晶体结构。Ｘ射线单晶衍射分析表明，二卤化物晶体的结构参数会随着卤原子半径的不同而有所变化。同时还发现以应产物的产率也与卤原子的半径有关。这些结果印证了此前曾提出的这类卡宾反应的机理，即中间体羰基叶立德对反应不同竞争途径的选择主要取决于该中间体的特定结构。     

石墨烯单晶的可控生长

化学气相沉积(CVD)法作为合成石墨烯的主流方法之一,已在大面积、高质量石墨烯的可控制备领域获得了广泛应用.但由于生长基底形貌和生长过程动力学因素的影响,采用该方法获得的石墨烯一般是由小晶畴石墨烯拼接而成的多晶膜,晶畴之间的晶界会导致其物理化学性质与本征石墨烯有很大差别.完美的单晶内没有晶界,因此石墨烯单晶的性质与其理论预期接近,近年来石墨烯单晶的可控生长已成为一个重要的研究方向.石墨烯单晶的尺寸和形状是影响其性质的2个主要因素,此外,研究石墨烯单晶的大小及形状成因还有助于了解石墨烯单晶的生长机理.本文将介绍CVD法可控制备石墨烯单晶的一些代表性成果,探讨石墨烯单晶的大小和形状成因,简述石墨烯单晶在电子器件上的应用,展望石墨烯单晶可控生长的机遇与挑战.     

等磁化强度单晶LaYIG/GGG/LaYIG/GGG多层磁性薄膜的铁磁共振研究

自从我们首先制备了LaYIG/GGG/LaYIG/GGG等磁化强度单晶多层磁性薄膜以来,这种多层薄膜已经在线性色散微波延迟线及其它器件中得到了应用.近年来已有许多作者进行了与其相似的多层膜的铁磁共振和静磁波传播特性的研究.这些研究,对于单晶多层磁性薄膜在微波领域里的应用无疑是非常重要的.但是,迄今为止对于这种单晶多层磁性薄膜     

Morse势函数与铁单晶临界切应力的温度依赖关系

在以往的钼单晶工作报告中,我们利用杂质原子和位错中心原子成键的概念,使用Morse势推得的重要结论之一是:体心立方金属临界切应力的温度依赖关系应该表现为Morse势特点的复杂函数关系;在合适的温度范围内(约在100°K—500°K之间)则近似为指数规律。关于后者,已经指出,和我们钼单晶实验结果符合。复杂函数和指数关系在极低温度附近(<100°K)偏离较大。因此把理论分析结果和包括有极低温度附近临界切应力     

GaN掺Cr材料的局域电子结构和磁性

运用原子团模型研究了稀磁半导体GaN掺Cr的局域电子结构和磁性, 计算采用基于密度泛函理论的离散变分方法. 计算结果表明Cr原子的磁矩随掺杂浓度有明显的变化, 变化趋势和实验结果吻合. 在包含两个Cr原子的体系中, Cr原子之间是铁磁性偶合, 每个Cr原子的磁矩与相同浓度下掺杂一个Cr原子的磁矩相近. 对于不同的掺杂浓度, Cr原子与最近邻N原子之间均为反铁磁偶合, Cr原子的3d电子与N原子的2p电子之间有很强的杂化, 这与晶体的能带计算方法得到的结果一致.