Ar＋与氟化的Si样品相互作用机制的研究：分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了Ar+与表面含有C,F反应层的Si样品的相互作用过程,以了解Ar+与氟化的Si的作用机制。为了和相对应的实验结果做比较,选择了两种样品,表面富F样品和表面富C样品。模拟结果表明,对于表面富F样品,能清楚地看到Si的刻蚀且随着入射能量的增加Si的刻蚀增加。当入射Ar+数量到达一定程度后Si的刻蚀完全停止。对于富C样品,几乎没有发生Si的刻蚀,这是由于Si-C键对Si的刻蚀起阻碍作用。

分子动力学模拟不同入射能量的CH与碳氢薄膜的相互作用

本文使用分子动力学方法模拟低能CH与碳氢薄膜的相互作用,以探讨在核聚变过程中CH的再沉积行为及对面向等离子体材料性质变化的影响。选择的入射能量分别为0.3,1,5,10 eV。模拟结果表明随着入射能量的增加C原子与H原子的吸附率增加,且在入射能量大于CH离解能的情况下,同一能量下H原子的吸附率小于C原子的吸附率。随着入射能量的增加,薄膜的厚度增加,薄膜中含有Csp2的范围变宽,并且表面逐渐转变为Csp2表面。薄膜中的C主要以Csp3形式存在,其次是Csp2,几乎不含Csp1。通过统计薄膜中的CHx（x为1~4）发现CH占优势,其次是CH2,而CH4的量非常少。

分子动力学方法的模拟参数对结果的影响

主要研究了利用分子动力学方法(MD)模拟等离子体与材料表面相互作用过程时分子动力学方法的参数对模拟结果的影响。详细分析了Berendsen热浴的应用时间、耦合强度和模拟时间量(单个轨迹的作用时间、弛豫时间)对模拟结果的影响,结果表明,热浴的应用时间对模拟结果的影响很大,而其它参数对模拟结果没有太大的影响。

分子动力学模拟样品温度对F刻蚀SiC的影响

利用分子动力学模拟方法研究了在低能F原子刻蚀SiC表面过程中样品温度对刻蚀的影响。由模拟结果可知,随着温度的升高,F在样品表面的沉积量和散射量均呈下降趋势,而发生溅射的F的量和与样品作用生成挥发物质的F的量逐渐增加。Si的刻蚀量均随着温度的升高而升高。样品中Si原子的刻蚀主要是通过生成SiF4得以实现的,C原子的刻蚀主要是通过生成CFx(x=1～3)等挥发性物质实现的。

聚变堆中H刻蚀碳氢薄膜的分子动力学模拟

使用分子动力学方法模拟了低能H原子与碳氢薄膜的作用过程,以了解基于核聚变装置中等离子体与C基材料的相互作用机制。模拟中使用REBO(reactive empirical bond order)势函数来描述C-H体系中原子间的相互作用,并使用Berendsen热浴来控制体系的温度。文中着重探讨了入射能量对低能H原子刻蚀碳氢薄膜的影响,入射能量分别为0.3,1,5和10eV。模拟结果显示随着入射能量的增加,H原子的吸附率增加,C原子和H原子的刻蚀率增加。同一能量下H原子比C原子更易发生刻蚀。通过讨论发现在H原子与碳氢薄膜作用过程中,当能量大于1 eV时,由于入射的H原子先沉积在表面并与表面原子发生反应形成碳氢化合物,然后在后续入射粒子的轰击下碳氢化合物在表面发生解吸附现象,从而导致了C原子的刻蚀,因此C原子的刻蚀发生主要是化学增强的物理溅射。

分子动力学模拟不同入射能量的SiF_2与SiC的相互作用

采用分子动力学模拟方法研究了入射能量对SiF2与SiC样品表面相互作用的影响。本次模拟选择的入射初始能量分别为0.3,1,5,10和25 eV。模拟结果显示SiF2分解率与Si和F原子的沉积率有密切的关系。沉积的Si和F原子在SiC表面形成一层SixFy薄膜。随入射能量的增加,薄膜厚度先增加后减小,薄膜中Si-Si键密度增大。构成薄膜的主要成分SiFx（x=1-4）中主要是SiF和SiF2,随入射能量的增加,薄膜成分由SiF2向SiF转变。

不同纤维对砂浆粘结强度的影响研究

掺加纤维是一种常用的混凝土增强方法。本文选取钢纤维和三种有机纤维(聚丙烯纤维、聚乙烯纤维和聚乙烯醇纤维)掺加到砂浆中,探究不同纤维对砂浆粘结强度的影响规律。结果表明:钢纤维对砂浆粘结强度的贡献最大,平均值为3.11MPa;有机纤维改善砂浆的粘结强度基本一致,在2.4MPa左右;钢纤维的均匀分布和镶嵌效应,增强了新旧砂浆界面的机械咬合力和摩擦阻力;有机纤维属性柔软,对界面力传递有限,限制了粘结强度的提升。

聚变堆中碳原子在碳氢薄膜表面再沉积行为的分子动力学模拟研究

利用分子动力学方法模拟了碳原子与碳氢薄膜的作用过程。探讨了不同入射能量对碳原子与碳氢薄膜相互作用的影响。模拟结果表明碳原子与碳氢薄膜作用会在表面形成碳薄膜。随着入射能量的增加,碳薄膜厚度变薄。在碳薄膜中碳原子的成键形式主要为Csp2-Csp2和Csp2-Csp3,随入射能量的增加,碳原子键价结合形式从Csp2-Csp2向Csp2-Csp3转化。

晶体硅太阳电池减反射膜的研究

为了提高晶体硅太阳能电池的光电转换效率,以及获得较佳的减反射膜的膜厚和折射率,根据计算得出的在波长为600 nm的太阳光下减反射膜的膜厚和折射率的最佳理论值,设计了三组等离子体增强化学气相沉积工艺(1#,2#和3#工艺),来制备不同膜厚和折射率的SiN_x:H(氮化硅)减反射膜。实验结果显示:1#工艺对应的膜厚为83 nm,折射率为2.01;2#工艺对应的膜厚为75 nm,折射率为2.01;3#工艺对应的膜厚为66 nm,折射率为2.02。1#工艺对应电池片的转换效率为18.00%,2#工艺对应电池片的转换效率为18.08%,3#工艺对应的转换效率为17.99%。因此在目前的生产条件下,2#镀膜工艺优于1#和3#工艺。

颗粒级配和减水剂对机制砂混凝土性能的影响研究

采用机制砂替代天然砂作为混凝土集料是混凝土行业发展的新要求。为了研究机制砂与混凝土外加剂的适应性,及时调整混凝土配合比,配制强度等级为C30、C50和C60的机制砂混凝土,探讨机制砂颗粒级配和不同减水剂对混凝土工作性能和力学强度的影响。结果表明,机制砂级配对混凝土抗压强度影响相差较大,C30混凝土中所用MS1粒度较细,使混凝土抗压强度略大于其他几种机制砂混凝土。在工作性能和力学强度方面,自制SFS-H减水剂均优于自制Vc-H减水剂和市售RPC减水剂。

透水混凝土路面铺装的施工应用

本文以某小区海绵城市建设的配套工程为案例,设计并施工了园区透水混凝土路面,经过检测表明该透水混凝土的强度等级、透水性能、孔隙率、抗冻融性能等均符合设计要求,可为同类型透水混凝土路面的设计与施工提供有益的借鉴。

矿渣粉磨用水泥助磨剂的试验研究

为了研究含有不同官能团的有机物对矿渣粉磨的影响,选取了三乙醇胺、丙三醇、乙酸乙酯、冰乙酸作为助磨剂。通过单掺以上有机物及从中选取助磨效果较好的两种有机物进行复配得到复合助磨剂,结果表明:三乙醇胺的助磨效果最优,丙三醇次之,冰乙酸效果最差;三乙醇胺与丙三醇的配比为3:1、掺量为0.04%时,复合助磨剂的助磨效果最优。

表面活性剂在单晶硅太阳能电池片制绒中的作用

表面活性剂在晶体硅电池清洗制绒中具有重要的作用。在现有大规模产业化生产线NaOH+H2O+异丙醇(IPA)制绒体系的基础上,研究了复配表面活性剂替代异丙醇的可行性。通过测试不同浓度复配表面活性剂条件下制备得到绒面的表面反射率和SEM形貌图,测试研究结果显示,复配表面活性剂的制绒效果要显著优于以异丙醇(IPA)为添加剂的腐蚀溶液,且复配表面活性剂浓度在略大于临界胶束浓度得到最优实验结果。

多因素正交设计的聚羧酸减水剂的合成与性能

采用L9(34)正交表进行正交试验,对酸醚比、链转移剂用量、丙烯酸底料与A料比例及滴加时间四个因素进行分析,通过极差分析表明对于聚羧酸减水剂初始分散性能影响丙烯酸底料与A料比例>链转移剂用量>酸醚比>滴加时间;对于1h流动性保持能力影响酸醚比>滴加时间>丙烯酸底料与A料比例>链转移剂用量。最优配比为酸醚比3.4,链转移剂用量0.72%,丙烯酸底料与A料比例为1∶2,滴加时间为A料120 min,B料150 min,水泥净浆流动度及混凝土对比测试表明该配比对水泥及混凝土有较好的分散及流动性保持能力。

低能Cl原子刻蚀Si(100)表面的分子动力学模拟

使用分子动力学模拟方法研究了不同能量(0.3—10eV)的Cl原子对表面温度为300K的Si(100)表面的刻蚀过程.模拟中采用了Tersoff-Brenner势能函数来描述Cl-Si体系的相互作用.模拟结果显示,随着入射Cl原子在表面的吸附达到饱和,Si表面形成一层富Cl反应层.这和实验结果是一致的.反应层厚度随入射能量增加而增加.反应层中主要化合物类型为SiCl,且主要分布于反应层底部.模拟结果发现随初始入射能量的增加,Si的刻蚀率增大.在入射能量为0.3,1和5eV时,主要的Si刻蚀产物为SiCl4.在入射能量为10eV时,主要的Si刻蚀产物为SiClx(x<4).分析表明随着入射能量的增加,Cl对Si的刻蚀从化学刻蚀向物理刻蚀转变.

F原子与SiC(100)表面相互作用的分子动力学模拟

本文采用分子动力学模拟方法研究了F原子(能量在0.5—15eV之间)与表面温度为300K的SiC(100)表面的相互作用过程.考察了不同能量下稳定含F反应层的形成过程和沉积、刻蚀过程的关系以及稳定含F反应层对刻蚀的影响.揭示了低能F原子刻蚀SiC的微观动力学过程.模拟结果表明伴随着入射F原子在表面的沉积量达到饱和,SiC表面将形成一个稳定的含F反应层.在入射能量小于6eV时,反应层主要成分为SiF3,最表层为Si-F层.入射能量大于6eV时,反应层主要成分为SiF.但是由于最表层Si的刻蚀导致表层为C-F层.这个C-F层的形成将阻缓硅的进一步刻蚀.在入射能量小于6eV时,F极难对SiC进行刻蚀.在入射能量达到15eV时,开始出现C的刻蚀.刻蚀率随入射能量增加而增加,主要的刻蚀产物为SiF4,表明Si的刻蚀主要通过化学刻蚀方式.

样品温度对CF_3^+与Si表面相互作用影响的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟方法研究了不同温度下CFx层对CF3+刻蚀Si表面过程的影响.由模拟数据可知,温度对C和F的沉积有显著的影响;通过提高样品的温度,物理刻蚀得到了加强,而化学刻蚀被减弱.同时,随着温度的升高,Si的刻蚀率相应增加.刻蚀产物中的SiF,SiF2的量随温度的增加而增加,SiF3的量与基体温度没有直接的关系.Si刻蚀率的增加主要是通过提高SiF,SiF2从表面脱离的量得以实现的.通过比较发现CF3+在Si表面的沉积对后续的刻蚀过程产生了巨大的影响,具体表现为大大增加了Si的刻蚀率,减弱了Si的化学刻蚀机理。