冲击加载下LiF晶格形变的闪光X射线衍射测量EI北大核心CSCD

在轻气炮加载实验平台上,利用小型闪光X射线源建立了一套脉冲X射线衍射测量系统。利用该测量系统对平面冲击加载条件下LiF晶体微观结构变化进行了研究,得到了不同冲击加载压力下LiF晶体的单次脉冲X射线衍射图像。实验结果表明:沿[100]晶向加载,LiF晶体晶格发生了压缩,压缩量与衍射峰偏移量相关;基于小型闪光X射线源的脉冲X射线衍射测量系统可实现冲击压缩下材料微观结构变化的定量化测量,同时具有体积小、操作简单等优点,为研究弹塑性形变微观机理提供了一种有效手段。     

冲击加载下LiF晶格形变的闪光X射线衍射测量

在轻气炮加载实验平台上,利用小型闪光X射线源建立了一套脉冲X射线衍射测量系统。利用该测量系统对平面冲击加载条件下LiF晶体微观结构变化进行了研究,得到了不同冲击加载压力下LiF晶体的单次脉冲X射线衍射图像。实验结果表明:沿[100]晶向加载,LiF晶体晶格发生了压缩,压缩量与衍射峰偏移量相关;基于小型闪光X射线源的脉冲X射线衍射测量系统可实现冲击压缩下材料微观结构变化的定量化测量,同时具有体积小、操作简单等优点,为研究弹塑性形变微观机理提供了一种有效手段。     

基于原位X射线衍射技术的动态晶格响应测量方法研究

获取动态压缩条件下结构演化过程是冲击相变及其动力学机理研究最为关注的基础问题之一.对此,基于激光驱动瞬态X射线衍射技术,通过系列实验的物理状态关联和抽运-探测时序控制,实现了静态与动态晶格衍射信号的同时获取,消除了不同实验的装置结构和样品差异带来的测量误差,建立了一种基于原位X射线衍射技术的动态晶格响应测量方法.利用上述实验方法,成功实现了激光冲击加载下[111]单晶铁晶格压缩过程的原位测量,获取弹性及塑性响应的晶格压缩度与宏观雨贡纽测量结果完全符合,从晶格层面证实了超快激光加载下的高屈服强度(雨贡纽弹性极限值大于6 GPa),以及可能与晶向效应或加载率效应相关的相变迟滞现象(至终态压力23.9 GPa仍为体心立方结构),相关物理机制仍有待进一步研究.上述测量方法的建立为后续开展相变动力学机理研究提供了可行的技术途径和重要的参考价值.     

闪光X射线衍射成像系统设计及实验方法

为实现材料在冲击加载下微观动力学响应测量,基于小型闪光X射线源开展衍射成像系统设计.利用直流X光机及高纯锗探测器实现系统衍射光路的精确调节,克服了闪光X射线瞬时强度高及连续辐射本底强导致的衍射角度确定困难,并采用Scandiflash AB公司TD-450S和成像板建立了衍射成像系统.应用该系统在冲击加载实验中获得了LiF单晶单脉冲的Mo-Kα线静态及动态衍射图像.该闪光X射线衍射系统时间分辨率可达25ns,为冲击压缩实验中材料瞬时结构变化测量提供了新的实验方法.     

氧压对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜晶格常数的影响及BaTiO3/Ba0.6Sr0.4TiO3超晶格的制备

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,经一系列的优化实验成功地制备了BaTiO₃(BT)和Ba_0.6Sr_0.4TiO₃(BST)单层膜.X射线衍射分析表明,在LaAlO₃(001)单晶平衬底上生长的BT和BST薄膜都是沿[001]取向的近外延生长.且随着氧压在10^-3—25 Pa范围内逐渐增大,BST薄膜的晶格常数与氧压之间近似满足Boltzmann函数关系.其次,在此优化条件下还 关键词： 超晶格 晶格常数 激光感生热电电压 脉冲激光沉积     

磁驱动准等熵压缩下单晶氟化锂的光学特性

以"阳"加速器和PTS装置为驱动源,开了展单晶氟化锂(LiF,通光方向[100])窗口材料在准等熵压缩下的光学特性实验研究。应用全光纤激光多普勒探针系统(DPS,激光波长1550nm)同时测量了Ly12铝材料电极加窗和未加窗的后界面速度历史,结合窗口材料修正方法获取了单晶氟化锂窗口材料在实验条件下折射率随密度的变化和界面粒子速度修正因子。每次实验可获取窗口材料样品的连续加载历史数据,进而处理得到LiF窗口材料在近50GPa准等熵压力范围内的修正因子。结合拟合的线性关系,进一步处理获得了在实验过程中折射率随密度的变化。将这些实验结果与D.E.Fratanduono,Y.Ma,B.J.Jensen的对应数据比较,其中与光子多普勒测速系统(PDV,1550nm)测量结果基本相符,不确定度与多次冲击实验得到的结果相当。     

LiF单晶的高压折射率及窗口速度的修正

通过平板撞击实验,采用激光干涉测试技术,研究了1 550nm波长下LiF单晶的高压折射率与窗口速度的修正关系,实验压力范围为38~124GPa,拓展了现有1 550nm波长下LiF单晶的高压折射率数据,给出了124GPa压力范围内1 550nm波长下LiF窗口速度的线性修正方程。研究结果可为分析冲击压缩实验中通过加窗激光多普勒探针测试技术获得的样品界面速度的数据提供参考。     

铁的冲击相变机制的分子动力学研究

 用分子动力学方法模拟计算了在冲击波加载条件下，单晶铁中的结构相变（由体心立方结构α相到六角密排结构ε相），相互作用势采用铁的嵌入式原子势（EAM），单晶铁样品的尺寸为28.7 nm×22.9 nm×22.9 nm，总原子数为1.28×10⁶个。通过推动一个运动活塞对静止靶的作用来产生冲击压缩，加载方向沿单晶铁的[100]晶向。通过对原子位置的追踪，揭示了铁的冲击相变机制，计算结果表明相变机制包括两步：首先是在{011}面上的原子受到沿〈100〉晶向的压缩，使{011}面转化成正六角形密排面；然后是在{011}面上原子沿〈0-11〉晶向的滑移，完成由bcc结构到hcp结构的相变。同时发现滑移面只出现在与冲击波加载方向平行的(011)和(0-11)面上。     

氧压对SrTiO3和SrNb0.2Ti0.8O3薄膜晶格参数的影响及激光感生热电电压效应

采用脉冲激光沉积技术制备了SrTiO3和SrNb0.2Ti0.8O3薄膜.X射线衍射分析表明在LaAlO3(100)单晶平衬底上生长的SrTiO3及SrNb0.2Ti0.8O3薄膜是沿[001]取向的近外延生长.随着氧压在一定范围内逐渐增大,SrTiO3薄膜的晶格参数减小,而SrNb0.2Ti0.8O3薄膜的晶格参数先减小后增大.同时摸索出制备具有二维电子气超晶格(SrTiO3/SrNb0.2Ti0.8O3).的最佳氧压为1.0×10-2Pa.另外在LaAlO3(100)倾斜衬底上制备的SrNb0.2Ti0.8O3薄膜中观察到激光感生热电电压效应.     

冲击压缩下单晶LiF高压声速及卸载路径研究

 采用二级轻气炮加载手段，在5~79.1 GPa冲击压力范围内，利用加窗VISAR技术对氟化锂（LiF）单晶样品进行了研究，得到了不同冲击压力下的纵波声速、体积声速以及卸载路径。实验结果显示：单晶LiF沿冲击绝热线的Lagrange纵波声速随粒子速度呈线性变化；在5~79.1 GPa冲击压力下，单晶LiF并未发生熔化及其它相变；卸载路径及速度剖面弹塑性明显。     

等离子体增强脉冲激光沉积o-BN薄膜

利用等离子体增强脉冲激光沉积系统在Si（100）基底上沉积出了高质量的o-BN薄膜,利用红外光谱（FTIR）、X射线衍射谱（XRD）和原子力显微镜照片对o-BN薄膜进行了表征.通过红外光谱（FTIR）得到o-BN薄膜的红外峰特征峰值为1189cm^-1,1585cm^-1和1450cm^-1;由XRD谱得到o-BN薄膜的（111）,（020）,（021）,（310）和（243）各晶面的衍射峰, 特别是（310）和（243）晶面的衍射峰非常强;通过原子力显微镜照片清楚看到BN薄膜具有尖状突起的表面形貌. 关键词： 等离子体增强脉冲激光沉积 氮化硼薄膜 X射线衍射谱     

不同晶体取向下纳米压痕的多尺度模拟

采用准连续介质多尺度方法模拟面心立方金属铝单晶薄膜的纳米压痕变形过程.对薄膜分别采用三种不同的晶体取向(分别为x［1 1 1］,y［1 1 0］,z［1 1 2］; x［1 1 2］,y［1 1 1］,z［1 1 0］;x［1 1 0］,y［0 0 1］,x［1 1 0］),得到载荷-位移响应曲线.加载过程中,对晶体内部变形比较剧烈的部分画出原子图,并从微观角度分析产生剧烈变形的原 关键词： 纳米压痕 准连续介质方法 晶体取向 位错成核     

垂直取向FePt/Ag纳米颗粒薄膜的结构和磁性

用磁控溅射法在单晶MgO(100)基片上制备了［FePt 2 nm/Ag dnm］₁₀多层膜， 经真空热处理后，得到具有高矫顽力的垂直取向L1₀-FePt/Ag颗粒膜.x射线衍射结 果表明，在250 ℃的热基片上溅射，当Ag层厚度d=3—11 nm时，FePt颗粒具有很好的［001］取向，随着Ag层厚度的增加，FePt颗粒尺寸减小.［FePt 2 nm/Ag 9 nm］₁₀经过6 00 ℃真空热处理15 min后，颗粒大小仅约8 nm，垂直矫顽力达到692 kA/m.这种无磁耦合作用的颗粒膜，适合用作超高密度的垂直磁记录介质. 关键词： 磁控溅射 垂直磁记录 纳米颗粒膜 0-FePt/Ag')" href="#">L1₀-FePt/Ag     

磁控溅射方法制备垂直取向FePt/BN颗粒膜

用磁控溅射在热单晶MgO(100)基片上制备了［FePt/BN］多层膜，经真空热处理后，得到具有垂直取向L1₀-FePt/BN颗粒膜.X射线衍射结果和磁性测量的结果表明，［FePt(2nm)/BN(0.5nm)］₁₀和［FePt(1nm)/BN(0.25nm)］₂₀多层膜经700℃热处理1h后，均具有较好的(001)取向.［FePt(1nm)/BN(0.25nm)］₂₀垂直矫顽力达到522kA/m，剩磁比达到0.99，开关场分布S达到0.94，FePt晶粒平均尺寸约15—20nm，适合用于将来超高密度的垂直磁记录介质. 关键词： 磁控溅射 垂直磁记录 0-FePt/BN纳米颗粒膜')" href="#">L1₀-FePt/BN纳米颗粒膜     

La0.8Ca0.2MnO3/SrTiO3薄膜厚度对其结构及磁学性能的影响

采用多种X射线衍射技术和磁电阻测量技术研究了不同厚度的La_0.8Ca_0.2MnO₃/SrTiO₃ (LCMO/STO)薄膜的应变状态及其对磁电阻性能的影响.结果表明，在STO(001)单晶衬底上生长的LCMO薄膜沿［00l］取向生长.LCMO薄膜具有伪立方钙钛矿结构，随着薄膜厚度的增加，面内晶格参数增加，垂直于面内的晶格参数减小,晶格参数a和b相近，略小于c.LC 关键词： X射线衍射 微结构 应变 物理性能     

冲击加载下孔洞诱导相变形核分析

用分子动力学方法模拟了冲击加载(沿［001］向)下单晶Fe中孔洞诱导相变形核及生长过程,并分析了初始温度对这一生长过程的影响.数值模拟显示：1) 相变形核首先出现在孔洞周围的(110)和(110)面上,并分别沿［110］,［110］向和［110］,［110］向生长成片状,之后核的生长方向则变为沿〈111〉向,形成“V”形板条状新相颗粒;2) 在相同冲击压力下,初始温度为300 K时在新相晶核边缘出现许多核胚,生成的新相颗粒比60 K时明显减小.这些现象表明,孔洞诱导相变形核及生长过程沿着特定晶向进行,而初 关键词： 相变 孔洞 分子动力学     

Oxygen and gold ion irradiation effects on hydroxyethylammonium (l) tartrate monohydrate single crystals

Hydroxyethylammonium (l) tartrate monohydrate (HEALT) single crystals were grown by slow evaporation solution growth method and irradiated at room temperature with 100 MeV oxygen and 200 MeV gold ions. The powder X-ray diffraction study shows that the title crystal has undergone lattice disorder after irradiation. UV–Visible study reveals that there is a decrease in band gap values on irradiation. The scanning electron and atomic force micrograph discloses the defects which was formed due to irradiation. The unirradiated as well as irradiated crystals were characterized by photoluminescence. Further dielectric and Vickers microhardness measurements were studied for oxygen and gold ions irradiated crystals and compared with pristine HEALT single crystals.     

金刚石/硅(001)异质界面的分子动力学模拟研究

采用分子动力学方法模拟研究了未重构的金刚石/硅(001)面相接触时界面层原子的弛豫过程及所形成的异质界面的结构特征.硅碳二元系统中原子间的相互作用采用Tersoff多体经验势描述.弛豫前沿[110]与[110]方向界面碳硅原子数之比均为3∶2.界面碳硅原子总数之比为9∶4.弛豫后金刚石与硅界面处晶格匹配方式改变为[110]方向基本上以3∶2关系对准,而[110]方向大致以1∶1关系对准.相应地,界面碳硅原子总数之比接近3∶2.界面下方部分第二层硅原子在弛豫过程中向上迁移至界面是引起这种变化的原因,同时该层其他原子及其底下一到两个原子层厚度的区域在[001]方向上出现一定程度的无序化转变倾向.金刚石/硅异质界面处的硅碳原子发生强烈键合,形成平均键长为0.189nm的硅碳键.研究证实,晶格匹配主要呈现界面及其附近硅原子迎合界面碳原子排列的特点. 关键词： 金刚石 硅 异质界面 分子动力学     

tetracene 分子在Ru(1010)表面的吸附结构及其电子态研究

利用紫外光电子能谱(UPS)、角分辨紫外光电子能谱(ARUPS)和扫描隧道显微镜(STM)等方法研究了tetracene分子在Ru(1010)表面上吸附的电子态，吸附位置和吸附取向.UPS实验显示，与tetracene分子有关的光电子谱峰在费米能级以下2.1, 3.5, 4.8, 6.0, 7.1和9.2 eV处；ARUPS 结果表明，tetracene分子的分子平面基本平行于衬底表面；从STM图像中可以看到tetracene分子的长轴沿［0001］和［1210］两个晶向.基于密度泛函理论的从头算计算证实了上述结论.当分子长轴沿［0001］晶向时，分子中心位置在衬底表面的“短桥位”上，当分子长轴沿［1210］晶向时，分子中心位置在衬底表面的“四原子中心空位”上. 关键词： tetracene分子 Ru(1010)表面 吸附结构 吸附电子态