金属有机物化学气相沉积颗粒物污染及在线氯气清洗工艺研究

近耦合喷淋MOCVD在硅衬底GaN基LED外延生长中优势显著。外延中反应室内颗粒物污染直接影响着晶体质量。通过自主设计加工全316L不锈钢近耦合MOCVD喷头,在近耦合喷淋MOCVD上首次实现了在线氯气清洗并完成工艺优化。利用激光尘埃粒子计数器对硅衬底GaN基LED外延过程中,不同工艺、反应室不同位置颗粒物数量随时间变化、粒径分布进行研究。验证了近耦合喷淋MOCVD在线氯气清洗可行且效果良好。发现抹灰工艺会产生大量颗粒物,10min颗粒物难以稳定。颗粒物污染主要来自加热器,且加热器处颗粒物粒径较大。该结果可为外延工艺优化及相关设备开发提供参考。

基于光谱分析的AMOLED蓝光危害与节律效应随年龄变化研究

当前光生物安全研究多针对光谱分布恒定的人工照明,且较少考虑人眼透射率随年龄变化的影响。未来20年AMOLED可能将逐步成为智能手机的主流显示屏。为了探索AMOLED的蓝光危害与节律效应与使用者年龄的关系,为AMOLED个性化设计及使用提供理论参考,我们根据CIE 203-2012A给出的人眼透射率随年龄变化的函数表达式,得到了11个不同年龄(1—100岁,每间隔10岁)人眼透射率。采集了6个不同色温(2 300、 2 700、 3 400、 4 100、 5 000和6 500 K)AMOLED 380~780 nm可见光波段的原始光谱分布数据,对不同色温下AMOLED的原始光谱分布数据进行归一化处理,由不同色温下AMOLED的归一化光谱分布数据乘以不同年龄人眼透射率,得到不同年龄下不同色温AMOLED在人眼视网膜上的有效光谱分布。利用人眼视网膜有效光谱分布,代替蓝光危害因子与节律因子计算公式中的原始光谱分布,计算了AMOLED在不同年龄人眼视网膜上有效光谱分布的蓝光危害因子与节律因子。通过高质量函数拟合分析,研究了AMOLED的蓝光危害与节律效应随年龄变化。研究分析结果表明:AMOLED的蓝光危害与节律效应均随使用者年龄的增大而降低;对于色温为6 500 K的AMOLED,使用者年龄由1岁增加至100岁,视网膜有效光谱的蓝光危害因子与节律因子分别降低为原来的0.290 7和0.403 8倍;当年龄大于40岁时,各色温的蓝光危害因子与节律因子随年龄增加而降低的速度均明显加快;6个不同色温下,40—100岁的蓝光危害因子与节律因子随年龄增加而降低的平均速度,分别是1—40岁的2.748 2和2.993 3倍;当年龄由1岁增加至100岁,6个色温的平均蓝光危害因子与平均节律因子分别下降为原来的0.305 6和0.452 0倍。由以上结果知:AMOLED对年轻人的蓝光危害与节律效应较大,特别是年龄小于40岁的年轻使用者,应减少使用时间,注意蓝光危害与节律效应;蓝光危害受年龄的影响大于节律效应;该结论可为相关研究提供一定的理论参考。

“三全育人”视角下《材料科学基础》思政教学提质增效的路径探索

本文探讨了《材料科学基础》课程思政教学提质增效的路径,在“全员育人、全程育人、全方位育人”的视角下,从课程思政实施路径、思政库建设路径、教学流程及其实施路径三个方面为工科专业课程的教学提供一定的思路,同时也能激发学生的学习兴趣、专业认可度、文化自信和爱国情怀。从而提高实践教学质量,提升学生综合素质,更好地助力于地方经济建设和社会事业发展。

一种光源的蓝光危害与节律效应可视化评估方法

为了使基层质检人员经济快速的评估光源蓝光危害与节律效应,测量了六种常见人工照明和三种显示器的光谱分布,结合QB5型钴蓝玻璃片的透射率,对九种光源透过QB5型钴蓝玻璃片的光谱分布进行计算分析,研究了光源蓝光危害因子和节律因子与1931CIE-XYZ色坐标Z值、透过钴蓝玻璃片的主波长及明视觉光通量的关系;以人眼对波长及亮度变化的分辨力为依据,验证了以烛光为参照,根据人眼透过QB5型钴蓝玻璃片观察到的光源亮度,对光源蓝光危害与节律效应进行可视化评估的可行性。结果表明:九种光源的蓝光危害因子和节律因子均随色坐标Z值、透过钴蓝玻璃片的主波长及明视觉光通量的增大而增加;该可视化评估方法可行。研究方法与结果可为光生物安全评估与相关仪器设备开发提供参考。

MOCVD原位红外测温方法的比较研究

MOCVD原位红外测温方法主要有单色辐射测温法与双波长比色测温法。利用薄膜等厚干涉模型与Kirchhoff定律计算了Si(111)衬底生长10μm GaN外延片的940nm、1 550nm光谱发射率,以Thomas Swan CSS MOCVD为例,比较了500℃至1 300℃范围内,940nm单色辐射测温法、1 550nm单色辐射测温法、940nm与1 550nm双波长比色测温法的相对误差和相对灵敏度,以及单色辐射测温法与双波长比色测温法的校准修正,并利用940nm与1 550nm双波长比色测温法在线监测了Si(111)衬底生长InGaN/GaN MQW结构LED外延片过程中的温度。研究表明:940nm与1 550nm双波长比色测温法在相对误差及有效探测孔径修正校准上优于940nm单色辐射测温法和1 550nm单色辐射测温法,该结论可为MOCVD原位红外测温设备开发提供参考。

商洛井边沟铁尾矿渣制备微晶玻璃的试验研究

以商洛铁尾矿为主要原料,采用熔融法和烧结法制备微晶玻璃,研究了烧结温度对微晶玻璃的物相组成、密度、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,烧结产品的密度和力学性能均呈现出先增大后减小的变化趋势,而耐酸腐蚀性呈先减小后增大的变化趋势。当烧结温度为1150℃,烧结时间为1.5h时,其密度为2.817g/cm3,莫氏硬度为5.75,抗压强度135.75MPa,耐酸失重率0.06%,耐碱失重率0.27%。

固溶处理对流变压铸ZA94镁合金组织和硬度的影响

为探究固溶处理对流变压铸ZA94镁合金二次凝固组织的影响,利用光学显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计研究自孕育流变压铸ZA94镁合金在不同固溶温度和时间下二次凝固相的显微组织和硬度变化。结果表明:自孕育流变压铸ZA94镁合金主要由球状的初生α-Mg相、等轴晶状的二次α-Mg相以及网状结构的Mg32(Al,Zn)49+Mg Zn组成;随着固溶时间的延长和固溶温度的升高,二次凝固的α-Mg相不断发生球化且尺寸增大,第二相由连续的网状结构演变为弥散沿晶界分布的颗粒状,硬度值呈先增大后减小的变化趋势,最佳的固溶工艺为340℃+(20~24)h,其硬度值为64.7HV^65.5HV。

红透山铜矿废石X荧光预选

对-150+20 mm粒级铜品位为0.10%的红透山采矿废石进行X荧光预选试验。结果表明,当激发电压为36 k V、滤光片数目为9片、给矿频率为30 Hz、分离阈值为0.11时,可获得铜品位为1.10%,回收率为70.80%的预选产品。

MOCVD多功能在线监测探头的设计与实现

根据MOCVD在线监测设备的发展需要,设计了一种多功能在线监测探头,能够同时实现带反射率修正的三种红外辐射测温以及两个波长的反射率曲线监测,即:940nm/1 550nm双波长比色测温、940nm单色辐射测温、1 550nm单色辐射测温、940nm反射率曲线以及1 550nm反射率曲线监测.对探头的比色测温性能进行测试分析,并利用该探头对Si(111)衬底在我国自主研发的MOCVD系统中生长InGaN/GaN MQW结构蓝光LED外延片进行在线监测.结果分析表明:比色测温900℃~1 100℃范围内精度高于1℃;在700℃~1 100℃范围内重复性误差均在0.7℃内;距离容差性为2mm;三种红外测温最低量程均为435℃;并能有效避免探测孔有效面积变化的影响;由940nm反射率曲线得:n-GaN层的膜厚监测相对误差为3.6%.该设计能够同时实现MOCVD在线测温及膜厚测量,可为MOCVD在线监测设备开发提供参考.

基于二次回归正交设计及均匀设计的柞水菱铁尾矿最佳回收工艺参数

在条件试验基础上,分别采用二次回归正交设计及均匀设计对柞水菱铁尾矿进行了深度还原-磁选试验研究,研究了配碳量、碳酸钠用量、还原温度、保温时间、磨矿时间和磁场强度对铁精矿品位的影响,以磁选铁精矿品位为响应值,利用逐步回归法建立了二次多项式模型。二次回归正交设计试验结果表明,在配碳量21.12%、碳酸钠含量11.55%、焙烧温度1 280℃、保温时间130 min、磨矿时间55 s、磁场强度238 m T时,可获得品位为90.13%、回收率为81.77%的最终选别指标;均匀设计试验结果显示,在配碳量21.43%、碳酸钠含量14.79%、焙烧温度1 277℃、保温时间127 min、磨矿时间51 s、磁场强度260 m T时,可获得品位88.75%、回收率83.62%的最终选别指标。由2种试验方法所建立模型而获得的最佳工艺参数可靠,具有实际应用价值。

一种应用于MOCVD的3波长在线红外测温方法

根据金属有机物化学气相沉积(MOCVD)在线红外测温的发展需要,提出一种3波长免探测孔有效面积校准和反射率修正的测温方法。给出了探测1 300nm、1 150nm、940nm 3波长的在线测温探头设计方案和光路图,将该探头应用于THOMAS SWAN CCS MOCVD 5.08cm(2英寸)Si(111)衬底上生长10μm GaN外延层的在线测温。测量结果表明:在700℃~1 100℃范围内,探头多次测量的重复性误差在1.0℃内,在950℃~1 100℃范围内,以EpiTT红外测温仪为参考,探头测温精度在1℃内,距离容差性为2mm。该探头应用于我国自主研发的MOCVD 5.08cm Si(111)衬底上生长InGaN/GaN MQW结构蓝光LED外延片,可得最低测温量程为435℃,nGaN生长过程中测量噪声为0.75℃。结果分析表明:该3波长免修正在线红外测温法对于高质量单层薄膜外延生长具有一定可行性,对于多层复杂结构外延生长需要进一步改进。

洛南某钼矿堆存废石X射线辐射预选试验

洛南某钼矿投产至今积累了大量堆存废石。为充分利用矿产资源,降低废石堆存对环境的影响,对该废石经破碎—检查筛分后获得的钼品位为0.051%、粒度为20~150 mm的物料进行了X射线辐射预选试验。结果表明：在激发电压为45 k V、滤光片数目为6片、给矿频率为27.5 Hz、分离阈值为0.42条件下,经辐射分选机预选,可以获得钼品位为0.125%、作业回收率为88.10%、对原矿回收率为81.05%的预选精矿。为给该预选精矿的选别提供依据,对其进行了工艺矿物学分析。预选精矿中有用矿物主要为辉钼矿,存在于辉钼矿中的钼占总钼的96.56%;脉石矿物主要为长石,其次为石英和石榴子石、方解石等。预选精矿破碎至-1 mm后,辉钼矿在＋0.18 mm粒级的分布率为24.10%,在-0.075 mm粒级的分布率为64.64%,宜采用阶段磨矿—阶段选别的工艺进行回收。

高硫难选白钨矿选矿回收技术研究

在工艺矿物学研究的基础上,对内蒙古东部某含硫低品位白钨矿提出了预先脱硫-钨常温浮选的回收流程。全流程闭路试验结果表明,在磨矿细度为64.5%时,丁基黄药、丁铵黑药和煤油的联合使用可使脱硫率达到86.14%;脱硫产物经过一段粗选、五段精选、两段扫选的常温闭路浮钨流程后可获得WO_3品位为55.31%,回收率为63.92%,硫品位为0.23%的最终产品。

熔体温度对自孕育ZA94镁合金半固态组织的细化

为探索熔体温度处理对自孕育法制备ZA94镁合金半固态坯料组织的细化作用,根据DSC分析结果,设计相应的温度梯度,研究不同熔体处理温度对ZA94镁合金半固态坯料组织的影响,并从形核与生长以及自孕育剂熔化状况对组织影响的角度探讨其细化机理。结果表明:随着熔体处理温度的升高,ZA94镁合金的晶粒尺寸呈先减小后增大的变化趋势;当熔体处理温度约为685℃时,晶粒尺寸最小,约为40μm。合理的熔体处理温度使孕育剂熔化率接近1,自孕育剂熔化后的残片和大尺寸的晶坯作为非均质形核的衬底,同时能量起伏和结构起伏促使其发生均质形核。

LED背光液晶屏的低色温调节及光谱分析

为了便捷准确地调节出8位LED背光液晶屏超低色温,通过Adobe Photoshop软件设置填充色RGB数值,在LED背光液晶屏上显示色块,结合自制手机屏幕蓝光吸收膜,实现超低色温调节。通过光谱分析研究了LED背光液晶屏1931 CIE-XYZ标准色度系统色坐标Z值、色容差、主波长、色纯度、峰值波长、质心波长、半峰宽、显色指数Ra随色温的变化,实现了8位LED背光液晶屏1000 K超低色温调节;6500~1000 K 10个实测色温与目标色温的平均相对误差为0.349%,平均绝对误差为7.1 K,均可保证白平衡。光谱分析结果表明,增加自制手机屏幕蓝光吸收膜后,同一色温下会使质心波长平均下降15 nm。当色温小于4100 K时,同一色温下半峰宽减小约4 nm,其他6个参数影响不大。该色温调节方法与结论对防蓝光膜效果最佳优化及液晶屏相关研究具有参考价值。

MOCVD反应室无镓无铝环境的获得及重要性分析

“回熔”依然是Ga N-on-Si光电器件发展到今天的主要难题,严重影响量产的稳定性与器件的可靠性。当前“多腔+Al N模板”生长法能避免镓回熔,但仍然无法解决“铝回熔”。本文从Al N微粒的来源,Al N生长动力学,Al N微粒引起Si衬底表面“台阶流”的局部畸变,晶格继承等方面全面分析无镓无铝环境重要性。通过对三款主流商用MOCVD进行比较分析,参考AIXTRON MOCVD G5氯气在线清洗工艺,对THOMAS SWAN CCS MOCVD气路进行改造,设计非钎焊耐氯7片机喷头,缩短喷淋头与石墨基座间距离,获得无镓无铝环境。该结果是有效研究回熔机制的基础,监测并控制反应室内的镓铝粉尘环境,有望从理论及机理上推动Ga N-on-Si电子器件迈上新台阶。

气氛及压强对MOCVD红外测温的影响

利用自主搭建的可径向移动的940 nm单波长红外辐射测温仪,研究了Thomas Swan CCS MOCVD第二次Bake过程中,反应室在不同气氛(氢气、氮气以及氢氮混合气体)和不同压强(13.33-53.33 k Pa)下径向温度分布。试验结果表明:压强为13.33 k Pa,MOCVD反应室内的气氛不同时,红外测温结果主要受气体导热系数的影响;在20 L氢气下,反应室内压强越大温度越高;在压强为13.33 k Pa,H2流量的不同对测温影响不大。该研究结果可为MOCVD反应室的红外辐射测温与精确控温提供参考。

Mg-14Zn-5Al合金原始组织对其部分重熔行为的影响

用圆锥铜模制备不同冷却速率下Mg-14Zn-5Al合金的铸态试样,研究冷却速率对合金的铸态组织以及不同原始铸态组织对其部分重熔行为的影响。结果表明:随着冷却速率的减慢,Mg-10Zn-5Al合金的铸态组织经历了细小的枝晶→粗大枝晶→等轴晶的过程;由枝晶向等轴晶转变的原始组织经部分重熔后,其平均晶粒尺寸呈先增大后减小再增大的变化趋势,其圆整度呈先减小后增大的变化趋势,固相率变化不大;当原始组织以细小的等轴晶为主时,其重熔后的组织较好,此时Mg-14Zn-5Al合金的平均晶粒尺寸为44.5~48.6μm,圆整度为1.32~1.43,固相率在60%左右。

陕西蔡川铜矿含金铜尾矿中金的回收

在工艺矿物学研究的基础上对含金0.084 g/t、硫2.74%的陕西蔡川铜尾矿进行了金的强化回收技术研究。结果表明,含金铜尾矿经过一次粗选、一次精选、一次扫选闭路流程可获得硫品位43.34%、回收率44.30%的硫精矿,其中金品位为1.26 g/t、回收率为42.06%,达到计价标准。另外矿石中的银和镓元素也得到了一定程度的回收。理论分析结果显示,组合药剂的使用可大幅度提高含金矿物的选别效果,Y-89和丁基铵黑药的组合属于正—负型协同药剂,药剂基团中硫原子的Mulliken电荷分布是影响捕收剂选别性能的关键因素。

InGaN/GaN多量子阱蓝光LED外延片的变温光致发光谱

利用MOCVD在Al2O3(0001)衬底上制备InGaN/GaNMQW结构蓝光LED外延片。以400mW中心波长405nm半导体激光器作为激发光源,采用自主搭建的100~330K低温PL谱测量装置,以及350~610K高温PL测量装置,测量不同温度下PL谱。通过Gaussian分峰拟合研究了InGaN/GaNMQW主发光峰、声子伴线峰、n-GaN黄带峰峰值能量、相对强度、FWHM在100~610K范围的温度依赖性。研究结果表明:在100~330K温度范围内,外延片主发光峰及其声子伴线峰值能量与FWHM温度依赖性,分别呈现S与W形变化;载流子的完全热化分布温度约为150K,局域载流子从非热化到热化分布的转变温度为170~190K;350~610K高温范围内,InGaN/GaNMQW主发光峰峰值能量随温度变化满足Varshni经验公式,可在MOCVD外延生长掺In过程中,通过特意降温在线测PL谱,实时推算掺In量,在线监测外延片生长。以上结果可为外延片的PL发光机理研究、高温在线PL谱测量设备开发、掺In量的实时监测等提供参考。