可控生长石墨炔/氢氧化钴异质界面用于高效产氯

氯碱工艺广泛应用于各种工业生产过程,在化工生产中起着关键和不可替代的作用。然而,目前所报道的析氯反应(CER)的电催化剂反应选择性和催化效率较低,显著限制了其实际应用。本文报道了在炭布基底表面生长氢氧化钴,随后再在其表面原位生长石墨炔(GDY/Co(OH)_(2))来可控制备高性能CER电催化剂的简单方法。在酸性模拟海水中,GDY/Co(OH)_(2)在10 mA cm^(-2)电流密度时的过电位仅为83 mV,最大法拉第效率(FE)为91.54%,氯产率高达157.11 mg h^(-1)cm^(-2)。实验结果表明,GDY在Co(OH)_(2)表面原位生长形成了GDY与金属Co原子之间具有强电子转移的界面结构,从而获得更高的导电性、更大的活性比表面积和更多的活性位点,进而提高了整体电催化的选择性和效率。

氮化镓/石墨烯/碳化硅异质界面热输运特性的分子动力学研究

为了探究氮化镓/石墨烯/碳化硅异质界面热输运特性,采用非平衡分子动力学方法从温度、尺寸以及空位缺陷三个方面研究其对界面热导的影响,通过声子态密度和声子参与率对界面热导的变化进一步阐述分析.研究表明:温度升高使界面热导增大,分析认为随着温度升高晶格振动加剧,低频声子态密度变大,参与热输运声子数量增加;其中单层石墨烯层结构界面热导的改变要高于多层石墨烯结构的界面热导.当热输运方向的结构尺寸变化时,同时改变氮化镓和碳化硅的层数,界面热导无明显变化,界面热输运声子散射几乎不受影响;但中间石墨烯层从1层增加至5层时,界面热导率先减小后缓慢增大,由于在4层时低频声子参与率变小,更多的声子局域化,不参与传热声子数量更多,故界面热导到达最小值0.021 GW/(m^(2)·K).随空位缺陷浓度增加界面热导先逐步增大后减小,区别在于单空位缺陷在浓度为10%时,界面热导达到最大值0.064 GW/(m^(2)·K);而双空位缺陷在浓度为12%时,界面热导率达到最大值0.065 GW/(m^(2)·K),分析认为更多的声子从局域进入离域,参与该传热声子较多,导致界面热导增大.研究结果有助于调控氮化镓器件的热输运性能,可以为异质界面器件的设计提供理论依据.

LaAlO_(3)/SrTiO_(3)异质界面磁场调控的反常金属态

自LaAlO_(3)/SrTiO_(3)异质界面发现高迁移率的二维电子气以来,其二维超导电性、界面磁性和自旋轨道耦合等诸多物理性质已经被广泛研究.对于二维超导体,零温下超导-反常金属相变的起源仍然是一个悬而未决的问题.传统理论认为在超导-绝缘量子相变中只存在2种基态,即库珀对的超导基态和绝缘基态.然而在研究超导颗粒膜中超导电性的演化与厚度和温度的关系时发现,存在一个中间金属态破坏了超导体和绝缘体之间的直接过渡.这种中间金属态的标志性特征是,在超导转变温度之下存在饱和的剩余电阻,与之对应的基态称作反常金属态.本文主要对在LaAlO_(3)/SrTiO_(3)(001)异质界面磁场诱导的超导-反常金属量子相变进行了系统的研究.在没有外加磁场的情况下,电阻-温度(R-T)曲线和电流-电压(I-V)特性曲线表明样品在超导转变温度之下处于超导态.外加磁场会导致样品在低温下出现饱和电阻、正的巨磁阻和低电流范围内的线性I-V曲线.另外,霍尔电阻在一定的磁场之下会出现零电阻平台,而此时纵向电阻不为零,表现出明显的玻色金属态的特征.研究结果表明,磁场调节的LaAlO_(3)/SrTiO_(3)(001)异质界面可以成为一个可控研究反常金属态的理想平台.

矿岩与胶结充填体异质界面爆破振动传播规律研究

为研究异质界面的爆破振动传播规律,结合矿山生产实际,采用模型实验的研究方法对不同强度的胶结充填体进行振动监测。结果表明:在异质界面中,胶结充填体的减震效果会随着其强度的增加而减小,其中强度为3.2 MPa的胶结充填体减震效果最差,减震效果最好的是强度为0.45 MPa的胶结充填体;爆破地震波在向外传播时,其传播方向和路径会发生改变,同时其波形还会相互转换;观察得知,强度为0.45 MPa的胶结充填体反射能力最强,透射能力最弱,而强度为3.2 MPa的胶结充填体反射能力最弱,透射能力最强。

PbTiO3/SrTiO3(010)异质界面上的周期性失配位错及电子富集

探索位错等缺陷对于铁电材料畴结构、铁电性、电导率等其他物理属性的影响对于研究铁电薄膜材料的铁电及压电机理有着至关重要的作用,关于界面位错对铁电薄膜材料物理性质产生影响的现有研究结果也还存在争议,有待深入探究。本文采用球差矫正透射电镜(STEM)以及电子能量损失谱(EELS)研究了(010)晶面PbTiO3/SrTiO3异质界面上的周期性失配位错的原子结构及电荷分布。分析结果发现在a[001]位错核区域及其附近,可能存在着电子富集的现象,该现象可能会提高位错线上的电子电导率,该结果对于探究位错对铁电异质结体系物理性质的影响具有意义。

In_(1-x)Ga_xAs_yP_(1-y)/InP异质界面晶格失配对外延晶体质量的影响

用X-射线双晶衍射,双晶形貌术和光致发光方法综合研究了In_(1-x)Ga_xAs_yP_(1-y)/InP异质界面晶格失配对LPE晶体质量的影响。实验表明,异质界面晶格失配是导致外延层中位错和缺陷增多,杂质凝聚和辐射复合深中心增多的重要因素。

异质界面控制爆破技术在凡口铅锌矿的应用

根据岩石爆破破坏机理和爆炸应力波在矿岩与充填体交界面上产生反射与透射的原理,提出大直径深孔间柱回采异质界面控制爆破技术,在凡口铅锌矿得到大量应用并取得很好的爆破效果。

Au-Sn焊点异质界面的耦合反应及其对力学性能的影响

为了探讨Au-Sn异质焊点耦合界面反应对界面IMC层生长行为及焊点力学性能的影响,采用回流焊技术制备Ni/AuSn/Ni和Cu/AuSn/Ni三明治结构焊点,通过扫描电子显微镜(SEM)与能谱分析(EDS)研究焊点在钎焊与老化退火中的组织演变。研究结果表明:在钎焊中Ni-Ni焊点的Au Sn/Ni界面形成(Ni,Au)_3Sn_2金属间化合物(IMC)层,而Cu-Ni焊点的AuSn/Ni界面形成(Ni,Au,Cu)_3Sn_2四元IMC层,表明钎焊过程中上界面的Cu原子穿过Au Sn焊料到达Ni界面参与耦合反应。在老化退火中,界面IMC层的厚度l随退火时间t延长而逐渐增大,其生长规律符合扩散控制机制的关系式:l=k(t/t_0)~n。在160℃和200℃退火时,(Ni,Au)_3Sn_2层的生长以晶界扩散和体积扩散为主。由于Cu原子的耦合作用,(Ni,Au,Cu)_3Sn_2层的生长以反应扩散为主。Cu-Ni异质界面焊点中,Cu的耦合作用抑制了Au Sn/Ni界面(Ni,Au,Cu)_3Sn_2IMC层的生长,减缓了焊点剪切强度的下降速度,有利于提高焊点的可靠性。

用试探值α分析InGaAs/InP异质界面

自70年代液相外延得到迅速发展以来,在对短时间生长(1～30s)得到的亚微米异质外延层的丰富经验基础上,1982年以后,人们提出了LPE短时间生长机制的理论分析。但迄今为止,国内外对LPE生长接触后极短时间的,特别是初始生长速率的变化行为的研究仍是猜测性地定性分析。研究异质界面问题最有效、最可信的方法是Auger深度离子剥离分析,它可以在2nm以下的精度显示异质固态结合处各元素沿生长距离的分布。

Si－GaAs（001）异质界面的价带不连续性及其应变效应

本文应用平均键能理化和形变势方法对理想的Ｓｉ－ＧａＡｓ（００１）异质界面的价带不连续性进行了理论确定，全面分析了应变的静流体分量和单轴分量所起的作用，以及阳离子浅ｄ轨道的影响．得出了Ｓｉ－ＧａＡｓ（００１）系统的各价带能量不连续值与弹性应变的定量关系，并对结果进行了讨论．

磁场中异质界面上负施主离子中心(英文)

采用变分的方法讨论了异质界面上中性施主D0 和负施主离子D-的能量随垂直于界面的磁场的变化情况 ,分析所选择的两种波函数的适用范围 .计算得到此结构中D-中心角动量L=-1自旋三重态的本征能量和束缚能 ,找到了此三重态由非束缚态转变到束缚态对应磁场的阈值 .

SiGe／Si应变层超晶格异质界面热稳定性的光散射研究

ＳｉＧｅ／Ｓｉ应变层超晶格异质界面热稳定性的光散射研究刘晓晗，黄大鸣，蒋最敏（复旦大学物理系和应用表面物理国家重点实验室上海２００４３３）ＲａｍａｎＳｔｕｄｙｏｎＴｈｅＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＳｕＧＥ／ＳｉＬａｙｅｒＳｕｐｅｒｌａｔｔ...

石墨烯/碳化硅异质界面热学特性的分子动力学模拟

为了调控石墨烯/碳化硅异质界面传热特性,采用非平衡态分子动力学方法研究温度、尺寸、材料缺陷率对界面热导的影响,通过声子态密度和声子参与率对界面热导变化的原因进行阐述分析.研究表明:两种界面作用力下界面热导均随温度升高而增大,但共价键的异质界面热导要高于范德瓦耳斯作用力下的界面热导.异质界面的界面热导随着碳化硅层数的增加而降低,当层数从10层增加到20层时,界面热导下降30.5%;4层时异质结构界面热导最低,分析认为中低频段更多的声子从局域进入离域模式.空位缺陷的引入可以有效地提高界面热导,随着碳化硅和石墨烯缺陷率的增加,界面热导均先升高再降低.300 K时当碳化硅和石墨烯缺陷率分别为20%和35%时界面热导达到最大值,分析认为缺陷的引入会阻碍中频声子的热输运.研究结果揭示可以通过尺寸效应和空位缺陷来进行异质界面的改性研究,有利于第三代半导体微纳器件的设计和热管理.

不同组分厚度比的LaMnO_3/SrTiO_3异质界面电子结构和磁性的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了(LaMnO_3)_n/(SrTiO_3)_m(LMO/STO)异质界面的离子弛豫、电子结构和磁性质.研究表明,不同组分厚度比及界面类型时,离子弛豫程度各不相同,并且界面处的电子性质受此影响较大.对于n型界面,当LMO的厚度达到6个单胞层后,电子会从LMO转移到STO,转移的电子占据界面层Ti原子的3d电子轨道,界面处出现二维电子气.对于n型界面(LMO)_n/(STO)_2,随着LMO厚度数n的增加,由离子弛豫造成的结构畸变减小,而界面处Ti原子周围电子的态密度和自旋极化却增大,表明高厚度比的n型界面有利于产生高迁移率的二维电子气和自旋极化.而对于p型(LMO)_2/(STO)_8界面,在STO一侧基本没有结构畸变,界面处无电子转移和自旋极化现象.通过计算平均静电势发现n型和p型界面处的势差大小相差2eV,解释了p型界面不容易发生电荷转移的原因.

尖晶石/层状异质界面的构筑提升富锂锰基正极材料电化学性能

通过水洗/二次焙烧工艺对富锂锰基正极材料进行表界面改性,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、循环伏安测试(CV)等手段系统地对富锂锰基正极材料的物化性能进行了分析表征。结果表明:水洗/二次焙烧改性工艺对富锂锰基正极材料的作用范围为表界面,不会破坏材料本体结构及形貌;当二次焙烧温度为500℃时,富锂锰基正极材料表界面会形成尖晶石/层状异质界面结构,这不仅使得电极材料放电比容量从279.0 mAh/g提升至286.6 mAh/g,首次库伦效率从81.70%提高至91.89%,还能够减少电解液对电极材料的腐蚀,50次循环容量保持率从92.82%提高至95.31%。此外具有独特三维传输通道的尖晶石结构,有助于锂离子快速扩散,从而提升材料的倍率性能。

基于滑移/非滑移异质界面的动压润滑性能优化

合理布置的滑移/非滑移异质界面可以提高流体动压润滑性能,但目前滑移区和非滑移区的组合方式大多采用单一的直线拼接法,没有针对流体润滑摩擦副的各类工况设计出相应的优化方案,为此本文建立了一组离散式二次方程来描述滑移区和非滑移区拼接轨迹,并引入计算域单元的宽长比作为优化变量,分别以液膜刚度和摩擦因数作为优化目标,通过MATLAB数值仿真求解不同宽长比条件下滑移区和非滑移区的最优拼接轨迹。结果表明,与直线拼接法相比,选取二次方程所描述的抛物线作为滑移区和非滑移区拼接轨迹的方法使流体润滑摩擦副在摩擦因数和液膜刚度等性能指标上都有所改善,而且根据不同的优化目标参数可以方便地绘制出最优拼接方案,验证了本文方法在改善动压润滑性能上的可行性和普适性。

基于DIC技术的爆炸应力波过异质界面应变场演化规律实验研究

采用氯仿粘结聚碳酸酯(polycarbonate,PC)板和聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)板模拟含异质界面模型;在PC介质中布置柱状炮孔并与界面呈一定角度,根据炮孔端部与界面相对位置,分别于柱状炮孔两个端部设置起爆点,起爆点远离界面端部时定义为孔口起爆,靠近界面端部时定义为孔底起爆;借助数字图像相关实验系统,研究爆炸应力波通过异质界面后PMMA介质应变场演化过程及炮孔底部区域拉、压应变变化规律。实验结果表明,异质界面改变了爆炸应力波过界面后的传播形态。孔口起爆时,异质界面受爆破荷载作用后易形成应力集中区,界面处产生开裂,横向拉伸波作用是造成异质界面开裂的主要原因。起爆方式对过界面后介质PMMA的横/纵向拉、压应变场作用贡献不同,主要体现在应变场强度、拉/压应变场位置分布2个方面。在炮孔底部区域,起爆方式对应变场时程特性的影响主要体现在作用时效长短和应变强度2个方面。孔口起爆时,横/纵向应变体现出短时效、高强度的变化特征。就应变强度而言,起爆方式对横向压应变的影响显著强于其对纵向拉应变的影响。对空间分布特性影响主要体现在衰减程度,起爆方式对纵向应变衰减程度影响较大。无论采用何种起爆方式,爆炸应变场在PC介质中衰减速度较快,进入PMMA介质后衰减速度显著降低。

异质界面调控超薄PbTiO_3薄膜四方性的研究

本文利用球差校正透射电子显微镜研究了异质界面结构对PbTiO_3/La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3/NdGaO_3(110)_O以及PbTiO_3/NdGaO_3(110)_O超薄薄膜体系中铁电PbTiO_3层四方性的影响。结果表明,在NdGaO_3(110)_O衬底上生长的具有化学价态不连续异质界面(La_(0.7)Sr_(0.3)MnO_3/PbTiO_3)的PbTiO_3薄膜体系中四方性比直接在NdGaO_3(110)_O衬底上生长超薄PbTiO_3薄膜的四方性明显增强,XPS谱分析显示出界面Mn元素价态发生了变价,探讨了界面处化学价态的变化对薄膜四方性的影响。

锗硅量子阱异质界面附近缺陷研究

用深能级瞬态谱（ＤＬＴＳ）研究了量子阱样品价中载流子的热发射和异质界面附近的深能级缺陷，得到Ｓｉ０．６７Ｇｅ０．３３／Ｓｉ单量子样品的能带偏移为０．２４ｅＶ．量子阱异质界面附近高浓度的深能级缺陷在样品的ＤＬＴＳ谱上形成一少于峰，该信号只有当测量的脉冲宽度足够大时才能检测到．对比不；司组分相同结构的多量子阱样品发现，组分大时异质界面的深能级缺陷浓度大，因此它可能是失配应变或位错引起的．相应的光致发光谱（ＰＬ）测试结果表明该深能级缺陷还会导致ＰＬ谱中合金层的带边激子峰的湮灭．