基于第一性原理的AlP/Mg2Si异质形核界面建模方法

Mg2Si作为第二相在过共晶Al/Mg2Si合金中起到颗粒增强的作用,使该复合材料具有优良的综合性能。但作为初生相的Mg2Si极易生长成枝晶状,严重降低铝合金的性能。通过添加P元素细化变质处理可以有效改善初生Mg2Si的形貌及尺寸,并且通过错配度理论可知AlP可作为初生Mg2Si的形核衬底。但若仅依赖于晶格错配度理论和试验现象,无法揭示细化机理的本质,因此,近些年第一性原理方法逐渐在异质形核细化晶粒机制研究方面得到应用。本文选取错配度为1.10%的AlP(331)/Mg2Si(110)异质形核界面进行建模过程介绍,为后续对异质形核界面的电子结构及界面结合能的计算做准备,并得出用第一性原理研究异质形核界面时构建模型的一般方法。

利用界面调控制备二维有机半导体晶体及其机制研究

二维有机半导体晶体是利用分子间的范德瓦耳斯力进行自组装生长的单晶材料。本质上的单晶属性使其具备优异的电学特性。更重要的是,二维极限下增强的界面特性能够大幅调控器件行为,为构建多功能界面器件提供可能。此外,充分暴露的电荷输运沟道和极少的晶面内缺陷能够为研究本征的有机电子输运特性创造可能。目前,对于二维有机半导体晶体的生长工艺研究已经取得了较大的进展,但是从理论层面上研究二维晶体生长的自组装过程仍然十分匮乏。本工作利用添加剂辅助结晶技术成功制备出二维有机半导体晶体,并通过偏光显微镜和原子力显微镜对二维晶体进行了全面的表面形貌和结构表征。通过SEM结合EDS技术对关键的形核界面进行了结构和组成的表征以研究晶体生长的机制。研究结果表明:在添加剂界面上,生长材料能够稳定形核,并计算出添加剂构建的有利界面能够将形核势垒降低为SiO_(2)界面上的1/5。这项工作充分展现了生长界面对于晶体生长的关键作用,并从理论上揭示了界面的调控行为,为二维有机半导体晶体的生长工艺设计提供了可靠的思路。

Nucleation interface of Al-Sb alloys on single crystal Al_2O_3 substrate

Lattice structure information of heterogeneous nucleation at nucleation interface was present.The crystal orientation,and interfacial structure characteristic of liquid Al alloys nucleated on the basal surface(0001)Al2O3single crystal substrate were identified by X-ray diffraction(XRD),scanning electron microscopy(SEM)and high resolution transmission electron microscopy(HRTEM)analysis.The preferred crystal orientations of pure Al and Al-1%Sb(mass fraction)alloy adjacent to the nucleation interface were examined as(200)and(220)planes of Al,respectively,and two corresponding orientation relationships were obtained.An improved nucleation efficiency and refined grains were attributed to both the reduced interplanar spacing of preferred orientation and the decrease of lattice misfit from16.4%to7.0%in Al-1%Sb/Al2O3nucleation group.

钙处理对钢水中含TiN析出的影响

利用光学显微镜、扫描电镜等设备研究了钙处理对钢中TiN第二相粒子析出行为的影响。结果发现:经过钙处理后,TiN多在CaS的界面上形核,形成复合析出,粗大的TiN-CaS较多,1μm以上的第二相粒子比例多达63%;取消钙处理后,TiN多以独立形核方式进行,析出相尺寸显著降低,1μm以上的第二相粒子降低至42%。在此基础上,进一步探讨了TiN-CaS界面形核析出的机理,钢水中CaS来自于Ca、S反应或CaO、Al2O3与S的复杂反应,钢水中生成的高熔点CaS与TiN同属立方晶体结构,晶格错配度较低,界面能较低,从而促使TiN在其界面上提前形核。