扫描透射电子显微镜(STEM)在新一代高K栅介质材料的应用

扫描透射电子显微镜(STEM)原子序数衬度像(Z-衬度像)具有分辨率高(可直接“观察”到晶体中原子的真实位置)、对化学组成敏感以及图像直观易解释等优点, 成为原子尺度研究材料微结构的强有力工具。本文介绍了STEM Z-衬度像成像原理、方法及技术特点, 并结合具体的高K栅介质材料 (如铪基金属氧化物、稀土金属氧化物和钙钛矿结构外延氧化物薄膜)对STEM在新一代高K栅介质材料研究中的应用进行了评述。 目前球差校正STEM Z-衬度的像空间分辨率已达亚埃级, 该技术在高K柵介质与半导体之间的界面微结构表征方面具有十分重要的应用。对此, 本文亦进行了介绍。     

BaTiO3铁电纳米膜制备及物性和微结构表征

采用脉冲激光淀积法在硅基氧化铝纳米有序孔膜版介质上（膜版孔径平均尺寸20nm,内生长Pt纳米线作为底电极一部分）制备了BaTiO3铁电纳米膜,并对其物性（铁电和介电性能）和微结构进行了表征。结果表明厚度170nm BaTiO3铁电膜的介电常数,随着测量频率的增加（103Hz至106Hz）,从400缓慢下降到350;介电损耗在低频区域（103～105Hz）从0.029缓慢增加到0.036,而在高频率区域（〉105Hz）后,则迅速增加到0.07。这是由于BaTiO3铁电薄膜的介电驰豫极化引起的。电滞回线测量结果表明,该薄膜的剩余极化强度为17μC/cm2,矫顽场强为175kV/cm。剖面扫描透射电子显微镜（STEM）图像表明,BaTiO3纳米铁电薄膜与底电极Pt纳米线直接相连接,它们之间的界面呈现一定程度的弯曲。选区电子衍射图和高分辨电子显微像均表明BaTiO3铁电薄膜具有钙钛矿型结构。在BaTiO3纳米铁电薄膜退火晶化处理后,部分Pt纳米线的再生长导致顶端出现分枝展宽现象。为了兼顾氧化铝纳米有序孔膜版内的金属纳米线有序分布和BaTiO3纳米薄膜结晶度,合适的退火温度是制备工艺过程的关键因素。     

水热反应条件对BaTiO3纳米晶形成的影响及其原子尺度表面结构

本文报道了水热反应条件对BaTiO3纳米晶形成的影响,尤其是其原子尺度的表面结构。研究结果表明,Ba/Ti摩尔比较大的前驱体溶液中,易获得立方状大尺寸（～260nm）的BaTiO3纳米晶体;而采用乙二醇作为水热反应介质,可获得小尺寸弱圉聚的BaTiO3纳米晶（与纯水溶液或水-乙二醇的混合液相比较）。立方状或长方体状的BaTiO3纳米晶外表面被{100}晶面所包围,{110}晶面条纹与纳米晶体的边界相交呈45°角。在粗糙的BaTiO3纳米晶表面,常可观察到台面台阶扭折（terrace—ledge—kink）的表面结构,台面（terrace）和台阶（1edge）位于{100}晶面。由于表面结构的重构,{110}晶面通常被分解成由许多小的{100}晶面相连接而成的扭折结构。而在球状的BaTiO3纳米晶边缘,没有观察到表面台阶结构。     

基于J2EE的煤层顶板突水预警WebGIS系统设计与实现

介绍了一种基于J2EE规范的煤层顶板突水预警WebGIS系统的设计思想和实现方案,实现互联网上的煤层顶板突水监测预警作业。系统采用了基于J2EE三层架构的设计思想,利用Ajax技术和EJB组件技术实现系统的表现层和业务逻辑层,实现了煤矿井下实时水情数据监测和分析,包括历史数据曲线、实时数据曲线;水情监测数据的存储与检索;先进的地图浏览功能,矿图监测、水质监测;各类矿图信息的地图化管理,方便用户浏览、查询等;应急预警等功能。系统将前端表现和业务逻辑分离,拓宽了传统模式中多用户并发访问和海量空间数据传输的瓶颈。本系统的开发对煤层顶板突水预警系统的研究具有理论意义和工程实用价值。     

下沟煤矿泾河及砂砾岩含水层下综放开采分析

为解决下沟煤矿泾河区域地表泾河和巨厚白垩系砂砾岩含水层双重水体威胁下安全采煤的问题,通过采用统计分析、经验类比的方法,研究了泾河区域覆岩结构特征、覆岩破坏高度及防水安全煤岩柱留设宽度。研究结果表明:下沟煤矿覆岩类型为中硬偏软弱类型,泾河区域选择16倍的裂高采高比预计导水裂缝带的高度,保护层厚度按3倍综放开采高度选取是适宜的。得出防水安全煤岩柱厚度按照19倍采高进行留设,大部分区域能够满足留设防水安全煤岩柱的条件,通过设计合理的开采高度,可以满足泾河区域水体下综放开采。     

纳米结构PZT铁电膜的制备及其表征

采用溶胶-凝胶(sol-gel)自旋涂敷法在硅基氧化铝纳米有序孔膜版介质上(膜版孔径尺寸20～100nm,内生长金属纳米线作为底电极一部分)制备Pb(Zr0.53Ti0.47)O3(PZT)纳米结构铁电膜,并对其介电、铁电性能及微结构进行了表征。介电测量结果表明,厚度25nm的PZT铁电膜,其介电常数在低频区域(频率104Hz)从860迅速下降到100,然后保持在100左右,直至测量频率升高到106Hz。低频区域的介电常数迅速下降是由空间电荷极化所致,它与薄膜和电极之间聚集的界面空间电荷密切相关,尤其是在薄膜与Au纳米线的弯曲界面处。介电损耗在4000Hz附近出现峰值,它来源于空间电荷的共振吸收效应。电滞回线测量结果表明,厚度为100nm的PZT铁电膜,其剩余极化强度为50μC/cm2,矫顽场强为500kV/cm。剖面透射电镜(TEM)像表明PZT纳米铁电膜与底电极(金属纳米线)直接相接触,它们之间的界面呈现一定程度的弯曲。在PZT纳米铁电薄膜后退火处理后,发现部分Au金属纳米线顶端出现分枝展宽现象;而改用Pt纳米线后可有效抑制这种现象。为兼顾氧化铝纳米有序孔膜版内的金属纳米线有序分布及PZT纳米膜的结晶度,选择合适的退火温度是制备工艺中的关键因素。     

高速公路高精度沥青混合料路面面层施工技术研究

结合高速公路工程项目实际情况,从施工材料、设备选用、技术要点以及路面养护等方面综合分析了高精度沥青混合料路面面层施工技术。研究表明,采用此项技术有效预防了路面水害等现象,且显著提升了路面结构承载力与稳定性,保证了高速公路安全行车。     

机车空气管路系统防冻设计

从湿空气的基本概念入手,详细分析了机车空气管路系统中凝结水产生的主要原因,针对此问题,提出了解决机车空气管路防冻的具体设计方案。     

原位研究胶接修补固化温度对LY12CZ铝合金疲劳裂纹扩展门槛值的影响

通过带加温系统的扫描电镜原位观测技术研究了胶接修补固化温度对LY12CZ铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:高温使得LY12CZ铝合金中萌生孔洞并聚集长大,从而易于萌生短裂纹,产生沿晶破裂趋势,降低材料的疲劳性能;LY12CZ铝合金疲劳裂纹扩展门槛值随着温度的升高逐步降低,且在温度撤除后,疲劳裂纹扩展门槛值并未恢复到常温状态下的门槛值,因此胶接修补过程中需要严格控制胶黏剂的固化温度,以减小其对基体材料疲劳性能的影响。