实验室是现代化大学的心脏

从国际、国内实验室发展情况阐述了实验室的重要性 ,实验室可比喻为现代化大学的心脏。讨论了建设好实验室的关键、实验教学改革、实验队伍及对实验室的希望。

C_（60）固体的光学性质

本文综述了有关Ｃ＿（６０）固体的光学性质最近的研究进展。其中包括Ｃ＿（６０）分子及其固体的非线性光学性质、各种吸收光谱及电子结构，光电导及光电子能谱等方面。

基于原子/分子团簇结构的材料与器件制造

原子/分子团簇是物质结构的一种新形态,具有独特的本征性质。从原子/分子团簇到器件的跨尺度制造,将为国防高端装备和新兴电子等产业发展带来深刻变革。团簇的多物质构效关系、宏量制造、团簇结构跨尺度构筑以及团簇器件的高性能制造等是原子/分子团簇器件制造的关键发展方向,主导着从原子到产品制造的发展历程。把握这些发展背后的重要机遇,将有助于占领原子级制造研究的制高点,引领原子级制造方法的变革。本文从团簇新材料的宏量制造、新型功能器件的原子/分子团簇构筑、团簇—器件的跨尺度制造工艺和装备等三个方面概括了原子/分子团簇与器件制造领域的主要研究进展,总结了原子/分子团簇与器件领域的关键科学问题及面临的挑战,并对其未来发展方向和发展战略给出了建议。

水声材料声学参数测试技术的进展

水声材料是水下声系统能力形成和发展的基础,其声学参数测试技术是确保水声材料构件功能实现的重要保障,然而目前水声材料构件的测试技术面临着低频拓展及高压拓展等方面带来的技术挑战。水声材料构件的声管测试技术可分为驻波管法、脉冲管法和行波管法,此3种方法在适用性方面相互补充,但存在测试构件尺寸小难以阐明结构的整体特性、构件与管壁间的缝隙造成测量失准的问题。自由场测试技术及压力罐测试技术是大面积水声材料测试的有效手段,但存在测试构件边缘衍射造成测量准确性降低的问题。对目前采用的水声材料测试技术及其研究现状进行了综述,讨论了各类测试技术存在的困难和挑战,并展望了水声材料构件测试技术未来的发展方向。

晶圆级薄膜铌酸锂波导制备工艺与性能表征

随着光子集成和光通信技术的快速发展,低损耗波导是实现高效光子传输的关键元件,其性能直接影响整个集成芯片的性能。因此,低损耗波导的制备技术是当前铌酸锂集成光子技术研究的热点和难点。本研究针对晶圆级低损耗薄膜铌酸锂波导的制备工艺进行了深入研究,在4英寸的薄膜铌酸锂晶圆上,基于深紫外光刻和电感耦合等离子体刻蚀技术,成功制备出了传输损耗低于0.15 dB/cm的波导,同时刻蚀深度误差控制在10%以内,极大地提高了波导结构的精确度。此外,本研究还提出了一种基于微环谐振腔的晶圆上波导损耗的表征方案,能更精确地评估波导性能。通过测试,发现所制备的波导合格率超过85%,显示出良好的可重复性和可靠性。本文中发展的晶圆级薄膜铌酸锂加工工艺,对推进铌酸锂波导的大规模制备和应用具有重要意义。

基于低频吸声超构材料的复合消声器

针对管道内低频噪声难以抑制的问题,基于亥姆霍兹共振腔阵列吸声板和穿孔管消声器组合,设计了一种复合式宽带消声器。首先利用有限元法仿真分析传统穿孔管消声器,发现中低频消声能力较差,通过嵌入亥姆霍兹共振腔阵列吸声板吸收中低频噪声。采用仿真与实验的方式研究吸声板的声学性能:在400∼1000 Hz频段内的平均吸声系数达到了0.88。然后对复合式消声器进行数值模拟及3D打印阻抗管实验测试对比:复合式消声器在400∼1718 Hz频率范围内的平均传递损失为18.15 dB。最终实现了管道内全频带噪声有效控制。

一维非互易声学晶体的非厄米趋肤态操控

近年来,基于非厄米拓扑理论,研究者们通过调制声学晶体中的非互易耦合,揭示了体态向界面塌陷的趋肤效应.本工作实验设计了具有不同绕组数域之间的拓扑趋肤界面,以操纵能量聚焦到非厄米一维声腔链的中间或两端.首先,通过电声耦合的方法实现了两个声学腔之间的非互易耦合,并研究其特性.其次,将非互易耦合腔扩展成链状,通过调制非互易电-声耦合来构建趋肤界面的位置.实验结果表明,对于不同的非互易耦合分布,声音可以集中在中间界面或两端界面,并且通过改变非互易耦合方向,可以将趋肤界面从中间切换到两端.本研究结果为设计控制声音传播的先进拓扑声学装置提供了一个新平台.

Mo掺杂二维VS_(2)吸附有毒气体的理论研究

NO_(2)、NH_(3)、芥子气和沙林是具有代表性的化学毒剂,它们扩散快毒性强,因此实现学术界和工业界对它们的快速检测极为重要.本文使用密度泛函理论研究发现过渡金属Mo原子可以稳定掺杂在二维VS_(2)结构中的S空位上,且掺杂结构与NO_(2)、NH_(3)、沙林和芥子气之间具有较强的相互作用,进一步影响VS_(2)对NO_(2)、NH_(3)、沙林和芥子气的气敏性.本文通过吸附能、吸附距离、Mulliken电荷,差分电荷密度,能带图与态密度分析等进一步揭示了影响机理,并依据电导率、能带等计算结果对4种气体进行区分.因此Mo原子掺杂的VS_(2)结构可以有效吸附有毒气体,该研究可以为实验研究者提供充足的理论依据.

铪钛酸钡陶瓷制备及其压电性能的微观机制研究

采用传统固相反应法制备系列BaHf_(x)Ti_(1-x)O_(3)陶瓷,通过对陶瓷的压电、铁电、相组成、晶粒尺寸的测试和分析,发现:所有BaHf_(x)Ti_(1-x)O_(3)陶瓷样品均具有纯钙钛矿结构,室温均为铁电体具有压电性;在x<0.1时室温压电系数为195~327p C/N,x=0.02时,压电系数、剩余极化强度和平均晶粒尺寸最大,分别为327pC/N,13.3μC/cm^(2)和37.2μm,大晶粒尺寸和四方-正交-三方多相共存是其具有大压电系数的主要原因。

基于二维JanusGeS双层铁电隧道结的电子输运

二维范德华Janus材料两侧为不同原子,使得其具有内禀的结构不对称性和面外极化。一类新型的二维Janus材料GeS被发现可用于制备低能耗、高响应速度的铁电隧道结。基于第一性原理计算,我们发现JanusGeS双层有三种堆叠模式,它们的横向滑动和垂直位移都可以调节隧道结中的电子输运。此外,基于GeGe接触的GeS双层的铁电隧道结表现出最高的开/关比。我们的研究将滑移铁电的概念扩展到一类新型的二维范德华Janus材料,并揭示了这些材料在实际器件中可能的电阻开关机制。我们的工作为基于二维范德华Janus材料的低能耗、快速开关纳米器件的设计提供了理论指导。

基于局域共振型声子晶体点缺陷态特性的低频振动能量回收研究

针对环境中广泛存在的低频振动控制问题,设计了一种二维三组元的新型局域共振型声子晶体结构。将完美声子晶体结构中一个单胞替换为压电材料以形成点缺陷结构,利用有限元方法对缺陷带的能量局域化特性进行了仿真研究,并探究了超胞大小和缺陷位置对能量回收性能的影响。研究表明,在能量回收系统中引入局域共振型声子晶体结构,可以显著提高系统的能量回收性能;当超胞结构的大小满足足够的周期性时,利用缺陷态回收的振动能量逐渐趋于稳定并达到最大值;在给定的超胞结构中,存在一个最优的缺陷位置,使得系统的振动能量回收性能达到最佳。对于最优的5×7超胞结构,在252.9 Hz处产生的最大峰-峰值电压为243.5 mV,是相同大小的环氧树脂裸板结构在同一频率处产生的输出电压0.64 mV的380倍。该研究结果可为低频弹性波的调控和解决低功耗仪器的自供电提供理论参考。

薄壁量子化方法进展

微纳加工技术的快速发展实现了具有非平庸几何结构的低维材料与结构的制备,使得受几何性质影响的有效动力学问题受到关注。作为研究低维弯曲系统中量子力学的有效方法,薄壁量子化方法,它给出的几何势和几何动量也得到实验的证实。本文将回顾薄壁量子化方法,简述其基本计算框架,明确给出几何量子效应是来自于微分同胚变换和局域标架间的旋转变换。这对于理解引力规范场,演生规范场很有帮助,对理解人工规范场所隐含的几何结构也很有帮助。在特定的量子体系中,几何量子效应可表现为共振隧穿、量子阻塞、量子霍尔效应、量子霍尔黏性、量子自旋霍尔效应和单极磁场等,这些结果从不同角度展示了几何与新奇的物理现象之间的联系。

高介电常数的栅极电介质LaAlO_3薄膜的性能研究

在室温下,采用射频磁控溅射法在Si衬底上制备了具有高介电常数的LaAlO3薄膜,这是一种新的栅极电介质材料.在高纯O2中经过15min650℃的高温退火后LaAlO3薄膜仍然不晶化,这种热稳定性有利于减小薄膜的漏电流.本工作研究了LaAlO3薄膜的介电性能,其电容等效氧化物厚度为2.33nm,在外加偏压±1V处的漏电流很低,分别为3.73mA/cm2(+1V处)和5.32×10-4mA/cm2(-1V处),两者相差四个数量级.此结果表明,Pt/LaAlO3/Si结构具有良好的单向导电性能. C-V曲线的滞后电压VH=0.09V,界面态密度的值约为8.35×1011cm-2.研究结果表明,在今后的半导体器件的甚大规模集成(ULSI)中,具有高介电常数的LaAlO3薄膜将会是一种极有希望的栅极电介质材料.

柱撑蒙脱石的微结构变化研究

制备了柱撑蒙脱石，并运用^(27)Al核磁共振谱等技术对柱化溶液中的Al的状态进行了研究，运用X射线定向衍射技术、红外光谱、差热、热重分析及原子力显微镜等技术对往化粘土中Keggi结构的作用及热稳定性进行了研究.结果表明，AlCl3溶液在［OH－］／［Al^(3+)］＝2．4时水解生成的Kegin离子最多.柱撑蒙脱石层间距在自然状态下为2．53um，300℃灼烧后层间距稳定在1．83um，具有较好的热稳定性．

蒙脱石热处理产物的微结构变化研究

本文对广东和平蒙脱石及其热处理产物进行了化学分析、差热和热重分析、X射线粉末衍射分析、红外吸收光谱分析、扫描电镜、原子力显微镜及魔角旋转核磁共振等研究。结果表明 ,蒙脱石在热处理温度为 1 2 6℃— 1 48℃时 ,主要脱出吸附水和层间水 ,这一脱水过程是可逆的。当热处理温度达到 659℃时 ,蒙脱石八面体片中的羟基开始脱失 ,但层状结构仍然保持 ,这种羟基的脱失过程对应着八面体片中 Al 向 Al 的转变。当温度达到 90 0℃时 ,蒙脱石的层状结构完全被破坏 ,并有新的矿物相 μ-堇青石产生。当温度为 1 2 0 0℃时 ,则出现方英石及莫来石相。当热处理温度达到 1 350℃时 ,方英石及莫来石的含量略有减少 ,并出现较多的含铁堇青石相。

半金属磁性材料

半金属材料的一个重要特征为具有高达100%的传导电子自旋极化率。半金属磁性材料是一种具有极大的应用潜能的自旋电子学材料。本文从半金属性的来源、材料的晶体结构、半金属的电子态和电磁特性等不同角度对半金属材料进行了系统分类。对现已发现的几种半金属材料的基本性质和原子结构特征进行了综述。分别对5种传导电子自旋极化率的测量方法进行了分析和讨论。

连续渐变周期的一维光子带隙结构全能反射器

采用转移矩阵法设计了一种具有连续渐变周期的一维光子带隙结构全能反射器 ,它在一般材料选取情况下 (如TiO2 /SiO2 ) ,在可见光区能达到几十甚至几百纳米量级的带隙宽度全向反射 研究表明 ,其带隙宽度随着周期数和渐变周期的大小改变而改变 当周期数不断增大时 ,带隙宽度不断增大 ;当渐变周期的大小在一定范围内不断增大时 ,带隙宽度同样不断增大

LaNaMnO纳米颗粒的磁卡效应

用溶胶—凝胶法制备了Ｌａ１－ ｘＮａｘＭｎＯｚ多晶纳米颗粒， 用结构分析、程序升温还原（ＴＰＲ）及磁性测量等方法研究了样品的结构和磁卡效应． 结果表明，样品的居里温度Ｔｃ 与Ｍｎ—Ｏ键长有密切的联系．这些材料在低磁场下在室温附近较大的温度范围内具有相当大的磁熵变，是较为理想的室温磁致冷工作物质．

无机-有机柱撑蒙脱石对苯酚的吸附

分别用无机有机改性柱撑蒙脱石对苯酚进行吸附试验，研究它们吸附苯酚的适宜条件及吸附等温线（２５℃）。结果表明，用表面活性剂改性的柱撑蒙脱石，能大幅度提高对苯酚的吸附能力。柱撑蒙脱石对苯酚的吸附能力主要取决于改性粘土吸附剂的微孔结构和表面组分，而不仅仅依赖于表面积。经５００℃高温灼烧后柱撑蒙脱石柱结构及层间距（１．８３ｎｍ）稳定，因而柱撑蒙脱石可再生循环使用。

双连续微乳模板合成羟基磷灰石仿生物骨材料的研究

为制备具有与天然生物骨磷灰石结构相似的羟基磷灰石(hydroxyapatites简称HAP或HA)材料,依据生物矿化的原理,通过以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为表面活性剂,正己醇为助表面活性剂,十六烷为油相和水作出的拟三元相图,找到体系所形成的双连续微乳液作为模板,控制矿化材料的成核和生长,并用SEM,TEM,XRD,IR等手段对合成的样品进行了形貌和结构的表征,并将其与共沉淀法制备的HAP在模拟体液中的溶解性进行了比较。结果表明:得到的矿化产物是具有棒状的六方晶体组成羟基磷灰石矿化材料,其结构参数a0=0.920,c0=0.688,与天然生物骨材料较相似,抗体液溶解性比共沉淀法制备的优越。