硅掺杂对不同衬底的氮化铝薄膜的影响研究

选择硅作为N型杂质源,采用高温热扩散的方式进行实验研究.采用磁控溅射法在硅/蓝宝石衬底上外延的AlN薄膜上沉积纯硅.硅的溅射时间决定了硅层的厚度,从而决定了硅的掺杂剂量.在氮气气氛下高温(1150℃)热扩散4小时后,AlN薄膜表面的硅原子扩散进入AlN晶格,取代铝原子的位置,形成掺杂硅的AlN薄膜.有效的硅掺杂导致AlN(002)衍射峰向一个较大的角度偏移,且偏移的角度随掺杂的浓度升高而增大.且硅衬底上的样品,使用能量色散光谱仪测试结果表明,衬底硅将作为固定的扩散源扩散到薄膜中,增加非故意掺杂浓度,因此可以在整个薄膜截面内测量到硅元素.蓝宝石的衬底的样品在热扩散后出现裂纹.

炼油FCC废催化剂硅掺杂拟薄水铝石原位构筑改性复活研究

改性复活是一种理想的FCC废催化剂后处理方式,其中“酸抽提”是最为常用的改性复活方法。针对“酸抽提”改性复活方法存在的复活效果不理想和环境污染问题,通过在“酸抽提”改性复活基础上结合原位酸、碱中和的构筑方法,在FCC废催化剂结构当中原位构筑硅掺杂拟薄水铝石次级结构单元,实现了FCC废催化剂的高效改性复活,同时避免了环境污染问题。评价结果表明,与常规“酸抽提”改性复活方法制备的复活剂相比,硅掺杂拟薄水铝石原位构筑改性复活制备的复活剂的催化裂化性能得到了显著改善,转化率和轻质油品汽油收率较前者分别提高了4.54%和2.36%。

基于硅掺杂碳量子点的比率荧光探针检测间氨基苯酚

本文以3-氨丙基三乙氧基硅烷和邻苯二胺作为原料,通过一步水热法合成硅掺杂的碳量子点(Si-CDs),其荧光量子产率为13.9%。构建了一种简单、快速和选择性好的比率荧光探针(RF-probe)用于灵敏检测间氨基苯酚(MAP)。即MAP与多巴胺(DA)反应产生蓝绿色荧光性的物质,而该物质在470 nm处的荧光强度随着增大MAP的浓度而逐渐增强;同时Si-CDs在570 nm处的荧光强度值变化很小。因此,该体系的荧光强度比(F_(470)/F_(570))与MAP的浓度呈现好的线性关系,其线性范围和检出限(LOD)分别为5.0×10^(-8)-8.0×10-6mol·L^(-1)和2.0×10^(-8)mol·L^(-1)。并且把该RF-probe用于河水、自来水和纯净水中MAP的检测,其加标回收率在95.0%-105.0%范围内变化,相对标准偏差(RSD)均小于4.0%。

硅碳比和空位缺陷率对硅掺杂石墨烯弛豫性能影响的分子动力学模拟

建立了不同硅碳比和不同空位缺陷率的多层硅掺杂石墨烯纳米材料的分子动力学模型,研究了各自的弛豫性能,通过模拟发现所有模型都有着明显的褶皱现象.通过对空位缺陷率为2%,硅碳比分别为0%、1.43%、2.87%、4.3%和5.74%的模型弛豫性能的模拟,发现硅原子数目对模型表面褶皱和波峰的影响较大,且随着硅原子数目的增多而更加明显.通过对硅碳比为1.435%的三层硅掺杂石墨烯模型的弛豫性能模拟,发现当空位缺陷率分别为0%、1%、2%、3%、4%和5%时,空位缺陷率越大,模型系统势能越高,体积越大.结果表明硅碳比和空位缺陷率对系统的温度和平均应力等其他弛豫性能影响较小,可以忽略.

硅掺杂TiO2纳米管阵列的制备及光电催化活性的研究

通过电化学沉积,在阳极氧化法制备的高度有序TiO2纳米管阵列表面均匀地沉积Si元素。扫描电子显微照片显示Si掺杂的TiO2纳米管垂直于基底定向生长。X射线衍射分析表明,所引入的Si可能掺入到TiO2的晶格中,因而提高了TiO2的热稳定性,抑制了金红石相的生成及晶粒的长大。紫外-可见漫反射分析表明Si掺杂的TiO2纳米管吸收边带发生了明显的蓝移,并且在紫外区的吸收强度明显增强。与未掺杂的TiO2纳米管相比,Si掺杂TiO2纳米管电极的紫外光电化学响应显著提高,其光电流密度是未掺杂的1.48倍。硅掺杂TiO2纳米管阵列光电催化降解五氯酚的动力学常数(1.651h-1)是未掺杂TiO2纳米管电极(0.823h-1)的2.0倍。

LED用硅掺杂GaAs晶体的生长与表征(英文)

采用坩埚下降法生长了LED用硅掺杂<511>取向的GaAs晶体。选用带籽晶槽的PBN坩埚作为生长容器,密封在石英安瓶中以防止生长过程中As蒸汽挥发。研究了掺杂工艺、固液界面形貌和生长缺陷。结果表明:孪晶化是硅掺杂GaAs晶体生长的主要问题。探讨了孪晶形成机理,优化了生长工艺,成功获得了直径2英寸高质量的硅掺杂GaAs晶体,双摇摆曲线显示所得晶体的FWHM为40 arcsec。

硅掺杂介孔TiO_2材料的制备及可见光下降解甲基橙研究

采用溶胶-凝胶法合成了硅掺杂的介孔TiO2材料,用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、和N2吸附脱附等分析手段对产物结构和光学性能进行了表征。分别在紫外和可见光下对甲基橙进行了降解实验,结果表明:Si/TiO2介孔材料在紫外光和可见光下均有较高的催化活性,3%Si/TiO2为催化剂,初始pH=3,催化剂用量为2g/L的条件下,分别以紫外光和可见光为激发光源降解甲基橙,甲基橙在1.5h和4h内被完全降解。

硅掺杂碳点荧光猝灭法检测废水中钴离子

以二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷与甘油混合前驱物,采用水热一步法合成高荧光产率(25%)硅掺杂碳点(Si-CDs),通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)对Si-CDs进行了表征,通过荧光光谱、紫外可见光谱对Si-CDs光学性能进行研究.基于Co^(2+)对Si-CDs荧光猝灭效应,将其作为荧光探针检测Co^(2+),在Co^(2+)浓度为0.1—50μmol·L^(-1)范围内Si-CDs的荧光猝灭强度与其浓度呈现良好的线性关系,相关系数为0.9915,检出限为74 nmol·L^(-1).方法用于环境水样中Co^(2+)测定,回收率在97.18%—102.3%.

硅掺杂对石墨烯薄膜拉伸力学性能的影响

采用Tersoff势对硅掺杂石墨烯薄膜的拉伸过程进行了分子动力学模拟,研究了不同硅掺杂比对扶手椅型和锯齿型石墨烯薄膜拉伸力学性能的影响,得到了相应的应力-应变关系以及拉伸破坏形态.研究结果表明,硅原子的替换掺杂对石墨烯薄膜杨氏模量的影响明显,其拉伸极限应变和拉伸强度随着硅原子掺杂比的增大而显著减小.

氟硅掺杂二氧化钛催化剂的制备及光催化性能研究

利用钛酸正丁酯溶胶-凝胶法制备了氟硅掺杂的二氧化钛(TiO2)光催化剂,采用紫外-可见分光光度计、红外光谱分析仪等测试手段对实验结果进行表征。比较了氟掺杂、硅掺杂和氟硅掺杂的TiO2光催化剂的光催化性能,并对光照条件下氟硅掺杂的TiO2的光催化性能进行了研究。结果表明,氟硅掺杂的TiO2比锐钛型的TiO2(P25)以及氟、硅单一掺杂的TiO2的光催化性能要高。当氟硅掺杂的TiO2催化剂的用量为1 g/L、pH=7、无极紫外灯为2个、曝气强度为40 L/min、反应时间为30 min时,50 mg/L的活性艳蓝KN-R废水的脱色率达到了97%。

硅掺杂石墨烯气凝胶的制备及其电化学性能研究

三维孔状石墨烯气凝胶是一种理想的超级电容器电极材料。以氧化石墨烯为碳源,SiO2为硅源,使用一步水热法合成了高孔隙率的硅掺杂石墨烯气凝胶(Si-GA)。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和傅里叶变换红外光谱等多种表征方法,完整地揭示了Si-GA的形貌、晶体结构和化学组分。采用热重分析仪对样品进行热稳定性测试。结果表明,Si-GA在浓度1mol/L的KOH电解液中表现出超高的比电容(348.5F/g,1A/g)和优异的循环稳定性,这也说明Si-GA作为高性能超级电容器电极在能源领域具有广阔的应用前景。

硅掺杂对贮氢电极合金Ml(Ni,Co,Mn,Ti)_5电化学性能的影响

针对混合稀土金属中含有不定量的硅杂质及贮氢电极合金在熔炼过程中容易混入硅杂质的特点，通过在Ｍｌ（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｔｉ）５合金中人为地添加不同量硅的方法，系统地研究了硅掺杂对贮氢电极合金Ｍｌ（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｔｉ）５电化学性能的影响。结果表明，硅掺杂量增加，会降低合金的放电容量；随着硅掺杂量的增加，合金的活化性能降低；当硅掺杂量从０增至０．１５时，合金的循环稳定性逐渐提高，但当硅掺杂量进一步增加时，循环稳定性逐渐降低。

镁合金表面制备硅掺杂类金刚石膜的性能研究

将无铬化学转化新工艺与射频等离子化学气相沉积(PECVD)技术相结合,先在镁合金表面生成一层多孔结构、附着力高的化学转化膜作为过渡层,再采用PECVD技术低温沉积一层硅掺杂类金刚石(Si-DLC)薄膜复合涂层。扫描电子显微镜和拉曼光谱图分析证实,获得的薄膜由sp2和sp3键杂化的碳硅氢化合物呈层状堆积而成,薄膜均匀、平整致密;制备的薄膜为典型的类金刚石结构。原子力显微镜直观地观察到,掺杂硅的类金刚石薄膜比未掺杂的平整致密。当硅含量达到20%时,得到的DLC薄膜最为平整致密,无铬化学转化膜层均被含硅的DLC薄膜覆盖。性能测试实验表明,将化学转化膜作为中间过渡层并采用PECVD沉积含硅的DLC薄膜明显提高了镁合金基体与其的结合强度,同时也大幅度提高了镁合金的耐磨、耐高温和耐蚀性。

硅掺杂对YAG:Ce^(3+)荧光粉性能的影响

以TEOS(正硅酸乙酯)为硅源,采用微波均相沉淀与喷雾干燥相结合的方法,在1370℃合成了荧光强度明显提高的硅掺杂的YAG∶Ce3+荧光粉。研究了硅掺杂对YAG:Ce3+荧光粉颗粒形貌和荧光性能的影响,并对其物相组成、形貌以及晶体结构进行了分析。结果表明,硅掺杂能够明显改善荧光粉颗粒的结晶性,进而提高荧光强度,但随着Si 4+掺杂量的增加,荧光粉团聚性加剧。

硅掺杂对阻燃填料镁铝水滑石性能的影响

共沉淀法合成了镁铝水滑石和硅掺杂的镁铝水滑石,并将其以浆内添加的方式应用于纸张阻燃中,分析讨论了其结构、性质以及对纸张性能的影响。结果显示:合成的镁铝水滑石和硅掺杂镁铝水滑石均具有典型的水滑石结构,且结晶度较好,晶相单一,带有较高的正电荷密度。硅的掺杂提高了镁铝水滑石的第二次热分解的终止温度点,分解温度拓宽了30℃左右,所剩残余物量增大,明显提高了镁铝水滑石的阻燃性,当硅掺杂水滑石加入量为20%时,阻燃纸的氧指数为26.3%,达到难燃级。

硅掺杂碳量子点荧光猝灭法测定水样中铜(Ⅱ)

3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)与戊二醛(GA)混合前驱物合成的硅掺杂碳量子点(SDCQDs),其最大吸收、激发和发射波长分别为259,245,395 nm,量子产率为13.60%,XPS谱图表明碳量子点掺杂Si,且富含甲亚胺基团和硅氧键。Cu^(2+)对碳量子点荧光产生猝灭作用,依据Cu^(2+)浓度与碳量子点荧光强度猝灭率的相关性,建立碳量子点荧光探针测定水样中Cu^(2+)的分析方法,其它金属离子对Cu^(2+)干扰程度较小,回收率为91.4%~100.8%,检出限为0.13μmol/L,相对标准偏差为0.20%~0.92%。

硅掺杂类金刚石薄膜表面性能研究

本文使用原子力显微镜考察了硅掺杂类金刚石薄膜的表面形貌及粗糙度,同时分析了薄膜表面的粘附力和微观摩擦力学性能。实验表明,随着基底负偏压的增加,薄膜的表面粗糙度值逐渐减小;摩擦力和外加载荷成线性关系,且粘附力是微小载荷下影响固体滑动摩擦力的主要因素,并采用最佳拟合直线的斜率表征出样品的摩擦系数的大小。

硅掺杂类金刚石薄膜微米尺度摩擦性能研究

采用微米级别的AFM球头探针对硅掺杂类金刚石薄膜进行了摩擦实验。研究了微米尺度下,外加载荷和扫描速率对薄膜摩擦性能的影响。考虑粘附的影响,提出了适用于微观低载荷接触摩擦力表征的修正Amonton公式。分析了摩擦系数与表面形貌粗糙峰之间的关系,根据薄膜表面粗糙峰的分布,建立了微米尺度下球头探针与薄膜表面粗糙峰的等效接触模型,并推导出了摩擦力f关于载荷参数(p)和形貌参数()的函数表达式f(p,),表明单位面积接触粗糙峰密度对摩擦力大小起着主导作用。所建接触模型成功解释了摩擦实验现象产生的原因。

硅掺杂氧化锡柔性薄膜晶体管的制备与特性

研究了柔性非晶硅掺杂氧化锡(SiSnO,STO)薄膜晶体管的电学特性及其在弯曲状态下的电学特性。通过射频磁控溅射在聚酰亚胺(Polyimide,PI)衬底上制备出了柔性非晶硅掺杂氧化锡薄膜晶体管。通过对比不同退火温度的器件性能,发现在300℃能获得最佳器件性能,其饱和迁移率达到2.71 cm^2·V^(-1)·s^(-1),开关比高于106,亚阈值摆幅为1.95 V·dec^(-1),阈值电压为2.42 V。对器件在不同曲率半径(5,10,20,30 mm)状态下进行输出特性和转移特性测试,发现其在弯曲状态下仍具有良好的电学性能。

硅掺杂氧化铝及其载镍催化材料的制备与表征

以拟薄水铝石为前驱物,分别运用混捏法和浸渍法制备硅掺杂氧化铝载体,并以此氧化铝为载体采用等体积浸渍法制备了负载型镍基催化剂,采用BET、NH3-TPD、XRD、UV-vis及H2-TPR对样品进行了表征。结果表明,两种掺杂方式对氧化铝载体孔结构影响不大,但对氧化铝表面性质影响较大。混捏法引入硅后,硅进入氧化铝晶格空位,造成氧化铝晶体结构发生变化,使活性组分镍在其表面的分布以晶格空位为主,载体与活性组分间相互作用较强;而浸渍法引入硅的氧化铝表面晶格空位被二氧化硅优先占据,因而负载活性组分后,活性组分镍无法进入氧化铝晶格,只能以游离态分布于表面,与载体之间相互作用较弱,可还原度提高。