二维碳材料——石墨烯研究进展

石墨烯被喻为材料科学与凝聚态物理领域正在升起的"新星",它所具有的许多新颖而独特的性质与潜在的应用正吸引了诸多科技工作者.介绍了近年石墨烯在制备、性能等方面的一些研究情况,就其应用前景也作了简要介绍.

声学超构材料技术实用化的进展

声学超构材料是当前声学和材料学一个热门的研究领域。声学超构材料可定义为:通过对材料在特征物理尺度上进行人工设计制备,使其具有超越常规材料的声学性能的一种人工序构的复合材料。其亚波长特性、超常声学性能以及颠覆性应用的可能吸引了学界和工程界的关注。21世纪以来,随着增材制造技术的发展,声学超构材料的实验室加工与制备问题得以解决,然而,声学超构材料的工程应用仍然面临着批量制造困难、使用场景不明、生产成本高昂等方面的严峻挑战。介绍了各类常见的声学超构材料及其研究现状,讨论各类声学超构材料实用化面临的困难和挑战,简述声学超构材料研究和实验的最新方法,最后展望了未来声学超构材料实用化研究的方向。

高介电常数HfAlO氧化物薄膜基电荷俘获型存储器件性能研究

利用原子层沉积方法制备了高介电常数材料(HfO2)0.8(Al2O3)0.2薄膜基电荷俘获型存储器件,并对器件的电荷存储性能做了系统研究.利用高分辨透射电子显微(HRTEM)技术表征了(HfO2)0.8(Al2O3)0.2薄膜的形貌、尺寸及器件结构.采用4200半导体分析仪测试了存储器件的电学性能.研究发现,存储器件在栅极电压为±8V时的存储窗口达到3.5V;25℃,85℃和150℃测试温度下,通过外推法得到,经过10年的数据保持时间,存储器件的存储窗口减小量分别为17%,32%和48%;(HfO2)0.8(Al2O3)0.2薄膜基电荷俘获型存储器件经过105次写入/擦除操作后的电荷损失量仅为4.5%.实验结果表明,利用高介电常数材料(HfO2)0.8(Al2O3)0.2薄膜作为存储层能够提高器件的电荷俘获性能,具有良好的应用前景.

拓扑光子学研究进展

受凝聚态中拓扑相和拓扑相变概念的启发,一种基于拓扑能带论的新的研究领域--拓扑光子学正在兴起,它突破了传统基于实空间光场叠加原理和倒空间固体能带色散理论的光场调控思想,提供了一种新颖的光场调控机制和丰富的输运和光操控性质.例如,背散射抑制且缺陷免疫的边界输运特性、自旋轨道依赖的选择传输特性、高维度的光场调控等.本文将从拓扑光子体系的维度出发,简要介绍不同维度中的拓扑模型、新奇物理现象以及相应的物理图像,如SSH模型、光量子霍尔效应、光量子自旋霍尔效应、Floquet拓扑绝缘体、三维拓扑绝缘体等;结合当前的研究热点,对光子学领域的其他先进拓扑平台也进行了简要的讨论,如高阶拓扑系统、非厄米拓扑系统、非线性拓扑系统等;本文的最后,对相关领域的发展现状、优势与挑战进行了相应的总结与展望.

柔性复合模板压印技术制备图形化蓝宝石衬底

图形化蓝宝石衬底(PSS)技术对提高发光二极管(LED)的内量子效率和光提取效率具有重要意义。研究了一种采用柔性复合模板压印制备图形化蓝宝石衬底的技术,其工艺流程主要包括三步图形转移。首先,在蓝宝石衬底上沉积二氧化硅,并在二氧化硅膜层上旋涂压印胶,利用紫外光固化压印技术实现模板结构向压印胶层转移。再通过电感耦合等离子体刻蚀的方法将压印胶层的结构转移到二氧化硅膜层,并以二氧化硅为掩模湿法腐蚀蓝宝石衬底形成图形结构。最后,去除二氧化硅后即可获得图形化蓝宝石衬底。实验证明,在柔性复合模板纳米压印技术制备的图形化蓝宝石衬底上生长的LED,其光致发光谱的强度比无图形结构衬底上生长的LED明显增强。

0.5Ba(Ti_(0.8)Zr_(0.2))O_3-0.5(Ba_(0.7)Ca_(0.3))TiO_3压电薄膜的摩擦、磨损性能

具有准同型相界组分的0.5Ba(Ti0.8Zr0.2)O3-0.5(Ba0.7Ca0.3)TiO3(BZT-0.5BCT)陶瓷,表现出优异的铁电、压电性能,作为一种具有潜在应用前景的无铅压电材料得到广泛关注.本文采用溶胶-凝胶方法在Si(100)基底上制备了BZT-0.5BCT压电薄膜.使用原子力显微镜和扫描电子显微镜测量得到样品的形貌图,形貌图表明该方法制备的无铅压电薄膜表面光滑,晶粒大小均匀、呈半球形,直径为80—100nm,厚度为1.7μm,膜的内部有气孔.摩擦力实验表明,压电薄膜样品与硅针尖之间存在静电力的作用,导致其摩擦力远大于硅针尖与SiO2之间的摩擦力,但是两者的摩擦系数基本相同.划痕实验表明,BZT-0.5BC薄膜具有很强的法向承载能力,但是切向抗磨损能力差,样品的平均弹性模量为23.64GPa±5GPa,其硬度为2.7—4GPa,两者均略低于压电陶瓷Pb(Zr,Ti)O3材料的体态值.

叠层薄膜基电荷陷阱存储器的存储性能研究

随着半导体器件特征尺寸的不断减小,传统的浮栅型存储器件逐渐接近其物理和技术的极限,多晶硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)型电荷存储器件以其低电压、小尺寸及良好兼容性等特点成为近年来半导体行业研究的热点.但是,写入/擦除速度与数据保持性能之间的平衡问题一直制约着SONOS型存储器件的发展.为了解决这一问题,本文利用脉冲激光沉积系统制备了叠层薄膜基电荷陷阱存储器件,其中SiO_2作为隧穿层,叠层ZrO_2/Al_2O_3作为电荷存储层,Al_2O_3作为阻挡层,并对器件的电荷存储性能做了系统分析.利用透射电子显微镜(TEM)表征了器件的微观结构,采用4200半导体参数分析仪测试了器件的电学性能,包括存储窗口、写入/擦除速度及数据保持性能.研究结果表明,存储器件具有良好的电荷存储性能.当栅极扫描电压为±2V时,存储窗口仅为0.9V,随着电压增加到±6和±8V时,存储窗口分别达到3和4.4V;+8V,5×10^(-5) s的写入操作下,平带偏移量达到1V;室温,85和150℃测试温度下,经过1×10~5 s的数据保持时间,器件的存储窗口减小量分别为5%,10%和24%.优异的电学性能主要归功于ZrO_2和Al_2O_3之间的深能级界面陷阱及层间势垒.因此,采用ZrO_2/Al_2O_3叠层薄膜结构作为电荷存储层,具有良好的市场应用前景.