MoX_(2)/MgPSe_(3)(X=S、Se)电子结构与光学性能的理论研究

文章采用密度泛函理论方法,研究二维MoX_(2)/MgPSe_(3)(X=S、Se)异质结的电子结构和光学性能。能带结构和态密度分析发现,MoSe_(2)/MgPSe_(3)和MoSSe/MgPSe_(3)_Ⅱ具有显著的Ⅱ型能带结构,并且该异质结的导带底(conduction band minimum,CBM)和价带顶(valence band maximum,VBM)分别在水的氧化还原电势(-4.44、-5.67 eV)两侧,该能带结构有利于该材料在光催化析氢方面的应用。通过对MoX_(2)/MgPSe_(3)施加均一的双轴应力,发现双轴应变对MoX_(2)/MgPSe_(3)的带隙有明显的线性调控作用,线性调控作用在压变传感方面有应用价值。光吸收系数的计算发现,MoSSe/MgPSe_(3)在紫外光区域的吸收强度相比较单独的MgPSe_(3)和MoX_(2)有显著的提高,说明异质结对于改善材料的光学性能具有重要作用。

辐射场中NaI(TI)闪烁体探测器响应全过程模拟

NaI(TI)探测器是典型的闪烁体辐射探测器,其探测过程涉及辐射能量沉积、可见光信号产生与输运、光电转换与信号处理等物理过程。首先利用蒙特卡罗方法、Birks公式及射线追迹程序,开展了射线粒子在晶体中转为可见光输出过程的计算分析,并结合光电倍增管和信号处理电路的指标参数进行模拟仿真,得出探测器最终输出的脉冲电压信号参数;然后,在^(137)Cs源辐射场中采用Φ50 mm×50 mm NaI(TI)晶体耦合光电倍增管开展实验验证,实验测得探测器输出脉冲信号的上升/下降时间比为0.39,与模拟计算数值0.36相比,相差约7.69%,表明模拟计算模型的输出结果与实测数据基本符合,初步证明了论文的模拟计算模型及计算分析过程的正确性。论文提出的方法,对于深入理解辐射粒子激发的荧光可见光在晶体闪烁体中的传输规律和闪烁体辐射探测器系统的优化设计,具有一定参考意义。

拓扑绝缘体(Bi_(1-x)Sb_(x))_(2)Te_(3)薄膜制备及其电输运性能研究

文章利用分子束外延(molecular beam epitaxy, MBE)法,在超高真空的条件下,于蓝宝石衬底上制备超薄的高质量拓扑绝缘体(Bi_(1-x)Sb_(x))_(2)Te_(3)薄膜。利用反射高能电子衍射(reflection high-energy electron diffraction, RHEED)仪、X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)仪、显微共焦激光拉曼光谱仪(micro confocal laser Raman spectrometer)和X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)仪对不同Sb掺杂量的样品进行表征,并获得最佳的制备参数。研究结果表明:衬底温度为460℃时Bi和Te的流量比为1∶16左右;在Sb温度为350、360、370、380℃时,可以制得高质量的(Bi_(1-x)Sb_(x))_(2)Te_(3)薄膜。利用霍尔效应测量系统测量样品的电阻率、霍尔系数、迁移率和载流子浓度;测量结果表明,(Bi_(1-x)Sb_(x))_(2)Te_(3)薄膜的载流子浓度和主要载流子类型随x的变化而发生相应的变化,并伴随着费米能级位置的调谐,随着x的增加,在x=0.53到x=0.68的掺杂过程中,费米能级从导带下移到带隙,最终进入价带,多数载流子类型也从自由电子转变成空穴,(Bi_(1-x)Sb_(x))_(2)Te_(3)实现了从n型到p型的转化。

BSO晶体的高温拉曼光谱与高温结构特征

阐述了BSO晶体在常温下的结构特征,通过测量晶体在常温下的拉曼光谱,对晶格主要振动模式进行了指认,测量晶体升温至熔化过程中不同温度下的拉曼光谱,分析研究了其微观结构在升温过程中的变化以及在高温状态下的结构特征。

BSO晶体生长固/液边界层结构的实时观测研究

实时测量BSO晶体水平区熔法生长过程中,研究固/液边界层以及边界层两侧的晶体和熔体的显微拉曼光谱,晶体生长固/液边界层以及边界层两侧的熔体和晶体的结构特征,生长基元结构从熔体结构经边界层过渡到晶体结构的变化过程。结果显示,BSO熔体中存在Bi3 O4和[SiO4]的键合结构;Bi3 O4分子基团在固/液边界层聚合形成[BiO7]八面体单体、多聚体,与[SiO4]结构基团联结,在通过固/液边界层时进入格位。

炭黑/硅橡胶纳米复合材料的结构和压阻特性研究

炭黑/硅橡胶复合材料,具有良好的导电性和柔韧性,可用于机器人传感器领域。在炭黑/硅橡胶复合材料中分别添加纳米二氧化硅和纳米三氧化二铝,用扫描电镜考察纳米粒子对导电炭黑在橡胶基体中的分散作用。测量其导电特性、压阻特性,考察了纳米粒子对该复合材料导电特性和压阻特性的影响。结果显示,适量添加纳米粒子,对炭黑具有分散作用和解离作用,可以得到具有导电性好、压阻特性线性好的导电橡胶复合材料,且添加二氧化硅效果优于三氧化二铝。

实时测量熔体法生长晶体固/液边界层结构的高温热台

根据水平区熔法晶体生长的原理 ,设计制作了激光显微喇曼高温热台 ;针对不同晶体 ,采用不同的加热装置 ,构成相应的温度场 ,并对其三维方向的温度场进行了测量。在工作温度为 15 0 0K时 ,控制精度为± 0 .1K。用该高温热台和激光显微喇曼光谱仪对接 ,对TeO2 和BSO晶体在熔点温度下固液界面的激光显微喇曼光谱进行了实时测量。

导电硅橡胶的复合传感特性研究

为获得同时具有良好压阻和温度特性的导电橡胶,满足机器人复合传感研究的需要,制备了添加纳米粒子(SiO2、Al2O3)、导电粒子CB的复合导电橡胶,测量了它的压阻特性、温度特性、稳定性、敏感性。结果显示:合理选择添加导电粒子和纳米粒子比例,可以获得线性压阻特性和温度特性,稳定性和敏感性也得以提高。分析结果认为由于纳米粒子对导电硅橡胶基体的分散与补强共同作用,使复合导电硅橡胶的压阻特性、温度特性得以改善;由于其补强作用,复合导电橡胶的稳定性和敏感性提高。最后指出复合型导电硅橡胶在复合传感器上的潜在应用。

铌酸锂晶体高温拉曼光谱研究

采用高温拉曼光谱法,对铌酸锂晶体高温下的结构特征进行了研究。结果显示,室温下较强的拉曼振动模式主要是由[NbO6]八面体的振动所引起的;随着温度升高,频率减小,谱峰位置向低波数方向移动,可观测到的谱峰数目减少。这主要是由晶体内模所对应的Nb—O键合强度随着温度升高而减弱引起的。

BSO晶体及生长固/液边界层的拉曼光谱分析

测量了 BSO晶体在常温和高温下宏观拉曼光谱 ,据此分析晶体结构在高温下的变化规律 ,详细实时地测量了晶体在熔化和生长过程中 ,固 /液边界层以及边界层两侧的晶体和熔体的显微拉曼光谱 ,分析得出该晶体生长边界层内的结构特征 。

一种新型机器人三维力柔性触觉传感器的设计

基于柔性力敏导电橡胶材料,设计了一种能测量三维力的新型机器人柔性触觉传感器。研究了力敏导电橡胶材料的压阻效应,阐述了触觉传感器的设计思想,分别进行了触觉传感器单元设计和阵列结构设计和研究。获得了计算三维力的数学模型,并通过实验进行了三维力的验证。结果表明,设计的机器人三维力柔性触觉传感器具有设计简单,造价低廉,柔顺性好等优点,而且布置成阵列结构可用于医疗、体育、机器人等领域中检测三维力信息。

柔性触觉传感器用导电橡胶的纳米SiO2改性技术

分析了纳米SiO2的特性及其对柔性触觉传感器改性技术的机理。文中通过进行纳米材料对柔性触觉传感器用敏感材料导电橡胶的掺杂实验,研究了添加纳米SiO2对导电橡胶的导电性、电阻蠕变特性和温度稳定性的影响结果,并分析了其对触觉传感器的线性、滞后、重复性的改善。并通过对添加不同含量和未添加纳米粒子的材料的性能对比,获得了纳米SiO2的添加质量份数为3%时的触觉传感器综合特性指标较好。实验结果表明了纳米材料对柔性触觉传感器材料的良好改性作用。

二氧化碲(TeO_2)晶体的Raman光谱研究

利用激光显微高温Raman光谱仪 ,测定了TeO2 晶体的常温Raman光谱及高温熔体法生长TeO2 晶体固 液边界层的高温Raman光谱。通过分析 ,指认了TeO2 晶体的常温Raman谱图 2 0 0～ 80 0cm- 1 谱峰的振动模式 ,解析了高温Raman谱图各谱峰的展宽、频移 ,提出了熔体可能的结构基团 ,从而为研究功能性晶体材料生长机理提供了一定依据。

力敏导电橡胶中的应变和压阻效应及工作原理分析

分析了应变和压阻效应对"负压力-电阻特性"(NPC)的影响程度,揭示出力敏导电橡胶的工作原理。当填料用量处在渗流区中心时,电阻率的减小在NPC效应中占主导,导电橡胶的工作原理主要为压阻效应。随着填料用量的增多,电阻几何系数的减小在NPC效应中起主导,其工作原理主要为应变效应。在某一特定填料用量范围,力敏导电橡胶的工作原理还与压力大小有关。压力较小时,电阻率的减小在NPC效应中占主导,其工作原理主要为压阻效应;压力较大时,电阻几何系数的减小在NPC效应中占主导,其工作原理主要为应变效应。

用于复合式柔性触觉传感器的导电复合材料研究

根据目前不同导电填料的导电橡胶导电机理的分析,理论分析了填加炭黑和石墨的导电橡胶所具有的压阻效应与电阻温度效应,由GEM模型获得填加炭黑的导电橡胶压阻计算模型,由层积模型获得填加石墨的导电橡胶电阻温度计算模型,并对其理论模型进行了验证。通过实验得出以炭黑和石墨作为主要导电填料的导电橡胶可用于复合式柔性触觉传感器的压力与温度的检测。

用于接触压力测量的柔性力敏导电胶研究

根据目前接触压力测量的研究现状和发展趋势,提出了一种新型柔性力敏导电胶敏感材料用于接触压力测量的思想。研究了柔性力敏导电胶的导电机理和力敏效应,对炭黑/硅橡胶/纳米二氧化硅复合体系的压阻特性,迟滞特性及时间响应特性进行了实验和分析。表明了这种可液体成型的新型力敏导电胶敏感材料具有较好的电学和力学性能,且工艺简单,成本低,可任意成型,适应于接触压力特别是柔性接触压力的测量场合。

新型力敏导电复合材料的电阻温度特性研究

通过讨论基于柔性触觉传感器设计要求的力敏复合导电硅橡胶的导电机理,研究了力敏复合导电硅橡胶的电阻温度特性。并在实验的基础上对改善力敏导电胶的温度稳定性的方法进行分析,结果表明:在满足触觉传感器设计要求的力敏导电胶炭黑含量范围内,提高胶体复合材料的炭黑含量和在力敏导电胶中掺入纳米材料都能有效地改善力敏导电胶的电阻温度特性。

压力/温度复合柔性触觉传感器用导电橡胶的外场特性

分析了不同填料用量及种类对导电橡胶外场特性(压力、温度)的影响。结果表明,导电网络密度的增大与损伤使得导电橡胶呈现"电阻-负压力系数"(NPC)和"电阻-正压力系数"(PPC),热膨胀和热扰动共同作用使得导电橡胶呈现"电阻-负温度系数"(NTC)和"电阻-正温度系数"(PTC)。热膨胀起主导表现出PTC效应,热扰动起主导则表现出NTC效应。填料用量与种类对于导电橡胶的外场特性影响显著,炭黑(8%)(质量分数,下同)和石墨(5.2%)并用填充导电橡胶,同时消除了PPC和NTC效应,可用于制作压力/温度复合柔性触觉传感器用敏感材料。

非结晶聚合物/碳系填料复合物的电阻温度特性

分析了硅橡胶作为基体材料,分别以炭黑、石墨、碳纤维3种碳系材料作为导电填料获得的复合物的电阻温度特性差异。结果表明炭黑作为填料的复合物样品没有正向电阻温度特性,石墨样品仅在较小的温度范围(55～75℃)具有明显的正向电阻温度特性,而碳纤维样品在较大的温度范围(25～90℃)具有较明显的正向电阻温度特性,且电阻温度变化近似线性。综合考虑,碳系填料的形状是影响非结晶聚合物/碳系填料复合物正温度系数的主要因素;非结晶聚合物/碳纤维复合物电阻温度特性具有较好的线性,可用于柔性温度传感器的敏感材料。

Sb_2Te_3拓扑绝缘体薄膜的MBE制备研究

文章以高纯Sb和Te为锑源和碲源,使用分子束外延(molecular beam epitaxy,MBE)设备,在超高真空条件下外延生长拓扑绝缘体薄膜。通过XRD(X-ray diffraction)、SEM(scanning electron microscope)等检测手段对薄膜样品进行物像和表面分析,研究了不同衬底温度、束流大小和束流比、生长时间等因素对薄膜质量的影响。