(0001)面氧化锌单晶微纳米尺度划痕特性实验研究

目的对(0001)面ZnO单晶微纳米尺度划痕特性进行实验研究,为ZnO单晶器件性能提升及ZnO单晶精密加工工艺优化等提供必要的科学依据。方法采用Berkovich金刚石压头棱向前和面向前2种划痕方式,在不同划痕速度下对(0001)面ZnO单晶进行了纳米划痕实验,分析了划痕速度和划痕方式对其微纳米尺度划痕特性的影响。结果当划痕速度从2μm/s增加到100μm/s时,棱向前划痕方式下的深度从352.9 nm降到了326.9 nm,面向前划痕方式下的深度从352.7 nm降到了289.9 nm;棱向前划痕方式下的切向力从4.15 mN降到了3.93 mN,面向前划痕方式下的切向力从5.12 mN降到了4.45 mN;棱向前划痕方式下的摩擦因数从0.21降到了0.19,面向前划痕方式下的摩擦因数从0.25降到了0.2;棱向前划痕方式下的残余划痕深度从162.2 nm降到了138.4 nm,面向前划痕方式下的残余划痕深度从148.3 nm降到了129.9 nm;棱向前划痕方式下的残余划痕两侧塑性堆积高度从23 nm降到了17 nm,面向前划痕方式下的残余划痕两侧塑性堆积高度从18nm降到了11nm。结论随划痕速度的增加,(0001)面Zn O单晶的划痕深度、切向力、摩擦因数、残余划痕深度及划痕两侧塑性堆积高度均在下降。在相同划痕速度下,棱向前划痕方式下的划痕深度、残余划痕深度及划痕两侧塑性堆积高度都比面向前划痕方式下的要大,而棱向前划痕方式下的切向力和摩擦因数都比面向前划痕方式下的要小。

在Cd(0001)基底上外延生长单原子层锗

利用超高真空低温扫描隧道显微镜(STM)技术和密度泛函理论(DFT)研究了锗(Ge)在Cd(0001)表面的薄膜生长行为和电子性质.研究发现室温下沉积在Cd(0001)表面上的Ge原子容易形成纳米尺度的团簇.当Cd衬底的温度降至100K左右,Ge原子形成单原子层厚的二维薄膜.高分辨的STM图表明Ge的单原子层具有1×1的赝晶结构.扫描隧道谱(STS)测量发现Ge的单原子层表现出金属性行为.DFT计算结果表明:Ge原子优先占据Cd(0001)衬底的六角密排空位,Ge与Cd(0001)衬底之间存在静电作用,Ge原子之间通过共价键相结合.

mmu-FUT8-0001在糖尿病小鼠模型中视网膜组织的表达变化

目的 探究在糖尿病小鼠的视网膜组织中mmu-FUT8-0001的表达情况,为糖尿病性视网膜病变的诊断以及治疗提供新的方向,方法 将雄性SD小鼠30只分为两组,实验组的SD小鼠采用65 mg/kg链脲佐菌素(STZ,Sigma,USA)腹腔注射诱导。建立糖尿病视网膜病变模型。同时,对照组小鼠腹腔注射柠檬酸盐缓冲液。用荧光定量PCR(RT-QPCR)检测糖尿病小鼠与对照组的小鼠中视网膜组织的mmu-FUT8-0001的差异表达情况,结果 RT-QPCR结果显示,与对照组相比较,mmu-FUT8-0001在糖尿病小鼠模型中的视网膜组织中表达显著升高,其相对表达量为1.444±0.111 (P=0.02)。结论 mmu-FUT8-0001在糖尿病小鼠模型中的视网膜组织中表达显著升高,mmu-FUT8-0001未来可能成为糖尿病视网膜病变诊断治疗的的新型的分子之一。

NO在稀有金属钇表面的吸附行为

以往的理论在预测六方结构(HCP)金属的表面能时,计算值与实验值存在较大误差.鉴于此,本文首先用一种较为合理的方法精准地预测了稀有金属钇(Y)(0001)面的表面能,计算值(1.141 J/M^(2))与实验值(1.125 J/M^(2))吻合的很好.随后,系统研究了NO小分子在Y(0001)面不同位置(空位、桥位和端位)的吸附行为.结果表明:空位(H1)表现出了良好的吸附能力,吸附能超过了5eV,同时N-O键长伸长量超过了24%,此时,NO分子几乎平行地吸附于Y(0001)表面.所有的吸附位置的N-O分子伸长量范围为0.2-0.42.这种伸长量明显超过了NO在其它金属表面时的计算结果.

Si(100)和蓝宝石(0001)衬底上3C-SiC的Raman研究(英文)

单晶Si和蓝宝石 (0 0 0 1)是两种重要的 3C SiC异质外延衬底材料 ,然而 ,由于Si及蓝宝石和 3C SiC之间大的晶格失配度和热膨胀系数失配度 ,在 3C SiC中会产生很大的内应力 ,直接影响 3C SiC的电学特性。Raman散射测试是一个功能很强的测试方法 ,其强度、宽度、Raman位移等有关Raman参数可以给出有关SiC晶体质量的信息 ,其中包括内应力。利用背散射几何构置的Raman方法研究了Si(10 0 )和蓝宝石 (0 0 0 1)衬底上LPCVD方法生长的SiC外延薄膜 ,在生长的所有样品中均观察到了典型的 3C SiC的TO和LO声子峰 ,在3C SiC/Si材料中 ,这两个声子峰分别位于 970 3cm-1和 796 0cm-1,在 3C SiC/蓝宝石材料中 ,分别位于96 5 1cm-1和 80 1 2cm-1,这一结果表明这两种外延材料均为 3C SiC晶型。利用一个 3C SiC自由膜作为无应力标准样品 ,并根据 3C SiC/Si和 3C SiC/蓝宝石的TO和LO声子峰Raman位移相对于自由膜的移动量 ,得到 3C SiC中的内应力约分别为 1GPa和 4GPa。实验发现在这两种材料的TO声子峰的Raman位移移动方向相反 ,通过比较 3C SiC、Si和蓝宝石的热膨胀系数 ,预期Si衬底上的 3C SiC外延膜受到的应力为张应力 ,而蓝宝石衬底上 3C SiC受到的应力则为压应力。

CO和H在Pt/WC(0001)表面的吸附

采用密度泛函理论(DFT)和周期平板模型,研究两种WC(0001)表面的几何结构和表面能,并对Pt原子单层(PtML)在两种WC(0001)表面的高对称性吸附位上的吸附能和分离功进行计算.结果发现,终止于W原子的WC(0001)为最稳定的WC(0001)表面,Pt原子单层以hcp位的方式吸附于W终止的WC(0001)表面是PtML/WC(0001)体系最稳定的几何构型.在此基础上研究了CO分子和H原子分别在PtML/WC(0001)表面和具有相似表面结构的Pt(111)表面的吸附行为.在0.25 ML(monolayer)低覆盖度下,与在Pt(111)表面相比,在PtML/WC(0001)表面上的Pt—C间距明显拉长和CO分子吸附能减少,说明PtML/WC(0001)表面抗CO中毒能力比Pt(111)表面高;态密度分析进一步解释了CO分子与不同表面Pt原子的成键机理.在同一覆盖度下,H原子在PtML/WC(0001)表面的最大吸附能等于甚至略高于在Pt(111)表面的,表明Pt/WC对氢气氧化反应具有良好的催化活性,是一种很有前途的质子交换膜燃料电池(PEMFC)阳极催化剂.

氢原子在Ru(0001)表面的化学吸附

用密度泛函理论研究了氢原子的污染对于Ru(0001)表面结构的影响.通过PAW(projector-augmented wave)总能计算研究了p(1×1)、p(1×2)、(3～(1/2)×3～(1/2))R30°和p(2×2)等几种氢原子覆盖度下的吸附结构,以及在上述结构下Ru(0001)面fcc(面心立方)格点和hcp(六方密堆)格点的氢原子吸附.所得结果表明,在p(1×1)-H、p(1×2)-H、(3～(1/2)×3～(1/2))R30°-H和p(2×2)-H几种H原子覆盖度下,以p(1×1)-H结构单个氢原子吸附能为最大.在p(1×1)-H吸附结构下,由于氢原子吸附导致的Ru(0001)表面第一层Ru原子收缩的理论计算数值分别为-1.11%(hcp吸附)和-1.55%(fcc吸附),因此实际上最有可能的情况是两种吸附方式都有一定的几率.而实验中观察到的“清洁”Ru(0001)表面实际上是有少量氢原子污染的表面.不同覆盖度和氢分压下氢原子吸附的污染对Ru(0001)表面结构有极大的影响,其表面的各种特性都会随覆盖度的不同而产生相应的变化.

水在石墨(0001)面簇模型桥位上吸附的量子化学研究

用从头计算方法对水在石墨（０００１）面桥位上的吸附进行了研究．用Ｃ６Ｈ８原子簇模拟石墨表面，在６－３１Ｇ＊水平上计算了水在不同方向和位置上的吸附能量．研究表明：水在石墨面上的吸附很弱，属于物理吸附；在中性或带负电荷的石墨表面，当水分子中的氢原子靠近石墨面时，体系存在能量最小值，而在带正电荷的表面，当氧原子靠近石墨面时存在稳定的吸附点；不论表面带正电荷还是带负电荷，均对水分子的吸附起增强作用．

氢分子在Mg(0001)表面的吸附与解离性能研究(英文)

采用基于密度泛函理论的第一原理计算方法,研究了氢分子(H2)在清洁、空位缺陷及Pd原子吸附的Mg(0001)表面的吸附与解离性能。结果显示:H2在清洁Mg(0001)表面呈较弱的物理吸附,H2解离需克服较高的能垒(1.3774eV);空位缺陷的存在增强了Mg表面对H2的物理吸附能力,且使H2的解离能垒(1.2221eV)有所降低;而清洁表面吸附的Pd原子则会与H2产生强烈的化学吸附作用,极大地降低了H2的解离能垒(0.2860eV)。电子结构分析发现:3种表面对H2吸附与解离的催化活性与Mg(0001)表面最上层与H2直接产生吸附作用的金属原子在费米能级(EF)附近s轨道的成键电子数密切相关。

氢原子在Ti(0001)表面吸附的密度泛函理论研究

用密度泛函理论研究了氢原子的污染对于Ti(0001)表面结构的影响.通过PAW总能计算研究了p(1×1)、p(1×2)、("3×"3)R30°和p(2×2)等几种氢原子覆盖度下的吸附结构,以及在上述结构下Ti(0001)面fcc格点和hcp格点的氢原子吸附.结果表明,在p(1×1)-H、p(1×2)-H、("3×"3)R30°-H和p(2×2)-H几种H原子覆盖度下,以p(1×1)-H结构的单个氢原子吸附能为最大.在p(1×1)-H吸附结构下,由于氢原子吸附导致的Ti(0001)表面Ti原子层收缩的理论计算数值分别为-2.85%(hcp吸附)和-4.31%(fcc吸附),因此实际上最有可能的情况是两种吸附方式都有一定的几率.而实验中观察到的所谓“清洁”Ti(0001)表面实际上是有少量氢原子污染的表面.不同覆盖度和氢分压下,氢原子吸附的污染对Ti(0001)表面结构有极大的影响,其表面的各种特性都会随覆盖度的不同而产生相应的变化.

NbB_2(0001)表面性质的第一性原理研究

应用密度泛函理论的第一性原理的方法分析了两种不同终端的NbB2(0001)表面的几何结构和电子结构。结果表明:两种不同终端的(0001)表面结构弛豫主要发生在前三层,并且硼终端的表面弛豫程度小于铌终端表面的弛豫。表面能分析结果表明,终止于硼终端的(0001)表面结构在更宽的范围内具有较低的表面能,即硼终端的(0001)表面比铌终端的表面更稳定。进一步分析NbB2(0001)两种终端表面的电子结构表明:在金属铌和硼之间发生了电子转移,加强了化学键的相互作用,导致第一间层向内弛豫。对于铌终端的表面第一层铌转移到第二层的电子数比硼终端表面第二层铌转移到第一层的电子数多,这是导致铌终端表面弛豫程度大于硼终端表面的主要原因。

TiB_2(0001)表面性质的密度泛函理论

用第一性原理方法分析两种TiB2(0001)表面的几何和电子结构。结果表明:两种TiB2(0001)表面都不发生重构,但表面几层原子都出现明显的弛豫现象,其中以终止于硼原子的表面弛豫尤为明显,而终止于钛原子的表面相对较稳定,弛豫较轻;进一步对两种不同表面的表面能分析表明,终止于钛原子的表面在更宽的范围内具有较低的表面能;这些结果说明,终止于钛原子的表面较稳定。

α-Al_2O_3(0001)表面吸附ZnO的DFT研究

建立了α-Al2 O3( 0 0 0 1 ) 2× 1表面薄片吸附模型 ,采用基于 DFT动力学赝势方法 ,对 Zn O分子的吸附生长进行了计算 .详细地研究了 Zn O分子在表面吸附的成键方式以及表面化学键特性 .在较稳定的吸附位上 ,Zn O化学键 [( 0 .1 85± 0 .0 1 ) nm]与最近邻的表面 Al— O键有 3 0°的偏转角度 ,Zn在表面较稳定的化学吸附位置偏离表面 O六角对称约 3 0°.通过吸附能量、原子布居数和态密度的分析 ,Zn O的 O2 -与表面上的Al3+形成的化学键表现出强离子键特征 ;而 Zn2 +同基片表面 O2

α-Al_2O_3(0001)表面弛豫及其对表面电子态的影响

在周期边界条件下的κ空间中 ,采用基于密度泛函理论的局域密度近似平面波超软赝势法 ,对最外表面终止层为单层Al的α Al2 O3 超晶胞 (2× 2 ) (0 0 0 1)表面结构进行了弛豫与电子结构计算研究 .结果表明 ,最外表面Al-O层有较大的弛豫 ,明显地影响了表面原子与电子结构 ,布居分析表明表面电子有更大的几率被定域在O原子的周围 ,表现出O的表面态 .进一步分析了表面弛豫前后表面电子密度、态密度变化 ,表面能级分裂主要来自于O的 2 p轨道电子态变化 .通过对比弛豫前后的表面电子局域函数 (ELF)图 ,分析了表面成键特性 .

Ru(0001)表面氮分子和钡原子的相互作用

本文采用密度泛函理论方法研究了Ru(0001)表面氮分子和钡原子的相互作用.计算结果表明,钡原子的作用弱化了氮分子键.氮分子键长从Ru(001)—N_2表面的0.113 nm伸长至Ru(001)—N_2/Ba表面的0.120 nm;分子的拉伸振动频率从2221 cm^(-1)减小到1746 cm^(-1);氮分子得到的电荷数从清洁表面的0.3e增加到1.1 e.电荷从钡原子6s轨道向钌原子4d轨道转移,转移电荷增强了氮分子2π空轨道和钌原子4d轨道间的杂化作用,导致5σ分子轨道和dπ杂化轨道发生极化.轨道极化使分子电偶极矩增加了约—0.136 eA.金属钡在Ru(0001)表面氮分子活化过程中具备电子型助催剂的特征.

AlN在α-Al_2O_3(0001)表面吸附过程的理论研究

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法,对α-Al2O3(0001)表面吸附AlN进行了动力学模拟计算,研究了AlN分子在a-Al2O3(0001)表面吸附成键过程、吸附能量与成键方位。计算表明吸附过程经历了物理吸附、化学吸附与稳定态形成的过程,其化学结合能达到4.844eV。吸附后AlN化学键(0.189±0.010nm)与最近邻的表面Al-O键有30°的偏转角度,Al在表面较稳定的化学吸附位置正好偏离表面O六角对称约30°,使得AlN与蓝宝石之间的晶格失配度降低。

α-Al_2O_3基片(0001)表面及其对ZnO吸附位置研究

建立了一种 2× 2α Al2 O3 (0 0 0 1)基片表面吸附ZnO模型 ,在周期边界条件下的k空间中 ,采用基于密度泛函理论的局域密度近似平面波超软赝势法 ,对α Al2 O3 (0 0 0 1)基片表面结构及其ZnO分子在表面最初吸附生长位置进行了计算研究。由于较大的表面弛豫 ,使得氧原子全部暴露于基片最外表面 ,明显地表现出O原子电子表面态 ;驰豫后的表面能对ZnO分子产生较强的化学吸附 ,表面电子结构将发生明显的变化 ,其表面最优吸附生长点的方位正好偏离α Al2 O3 (0 0 0 1)表面氧六角对称 30° ;并计算了这些吸附生长点处Zn与表面O的结合能。

GaN(0001)表面吸附TiO_2的DFT研究

建立了GaN(0001)2×2表面吸附模型,采用基于DFT动力学赝势方法,对TiO2分子的吸附进行了理论计算.研究了TiO2分子在GaN(0001)表面的吸附成键过程、成键方位及表面化学键特性.计算结果表明吸附过程经历了物理吸附、化学吸附与稳定态形成的过程,化学结合能达到7.184～7.423 eV.不同初始位置的TiO2分子吸附后,Ti在fcc或hcp位置,两个O原子分别与表面两个Ga原子成键,Ga—O化学键表现出共价键特征,O—O连线与GaN[11-20]方向平行,与实验观测(100)[001]TiO2//(0001)[11-20]GaN一致.

温度对GaN(0001)表面生长吸附SrO、BaO和TiO_2影响的理论研究

采用基于第一性原理的从头计算分子动力学方法,模拟了300、400、500、600和700℃下SrO、BaO和TiO_2分子在GaN(0001)表面吸附的动力学过程,研究了温度对原子运动轨迹、吸附能、界面电荷分布、稳定吸附方位和扩散系数的影响.温度不同,O-Ga成键时间不同,SrO分子中的O原子与GaN基底成键的Ga原子不同; TiO_2分子中O原子与GaN表面Ga原子成键的顺序也不同.温度对SrO、BaO和TiO_2分子在GaN(0001)表面的最终吸附形态和吸附方位有显著的影响.温度对不同吸附体系吸附能的影响也不相同;小分子在GaN(0001)基片表面优先吸附的顺序依次为TiO_2、SrO和BaO分子.数据分析显示SrO和BaO分子的最优生长温度是600℃,TiO_2分子的最优生长温度是500℃.

红外源IRAS05437-0001和IRAS05351+3549的CO分子谱线观测研究

利用紫金山天文台青海观测站13 .7 米射电望远镜对红外源IRAS054370001 和IRAS05351 + 3549 附近区域进行了CO(J= 1 - 0) 的分子谱线观测.发现在这两个源的方向都有很强的CO 发射,CO 谱线还有明显的线翼成分,这暗示两个红外源存在分子外流.同时还获得了每个源5′×5′的成图.通过对高速气体的空间分布的观测和分析,认为这两个源为分子外流源.其中IRAS054370001 附近区域的外流结构比较复杂,可能这一区域的外流是多极的.IRAS05351 + 3549 附近的外流结构较简单.从两个源的红外光谱分类以及外流的动力学时标得出都是年轻星( 年龄～105 yrs) .通过对这两个外流源的参数估算,得出两个外流源的质量损失率.