蔷薇辉石是一种具有特征粉红色的单链硅酸盐矿物。 蔷薇辉石常为致密块状集合体产出, 主要以玉石形式出现在珠宝玉石市场中, 而单晶体的宝石级蔷薇辉石市场上罕见。 单晶蔷薇辉石以澳大利亚Broken Hill矿区以及巴西Minas Gerais矿区为代表。 采用现代测试手段对10块巴西产出的单晶蔷薇辉石样品进行测试, 旨在探讨其化学成分及光谱学特征, 为蔷薇辉石的品种鉴定、 优化、 产地鉴别提供基础资料。 根据LA-ICP-MS结果计算, 该研究样品的平均晶体结构化学式为(Mn0.763Ca0.106Fe0.070 Mg0.061)1.00SiO3, 主量元素富含Ca-Fe-Mg, 与巴西Minas Gerais地区出产单晶蔷薇辉石成分组成相似。 样品的拉曼位移主要由666 cm-1最强峰、 972和997 cm-1次强双峰, 及若干弱峰组成。 蔷薇辉石的主要拉曼峰与［SiO4］四面体的伸缩、 弯曲振动以及八面体配位阳离子的伸缩振动有关。 红外测试结果表明, 蔷薇辉石在指纹区的吸收峰主要归因于Si—O的伸缩、 弯曲振动。 蔷薇辉石的结构决定其在750～550 cm-1波段内存在五个吸收峰, 以此区别其他的(似)辉石族矿物。 3 631 cm-1处存在明显吸收峰, 为典型的OH伸缩振动带, 表明样品中含有少量结构水。 紫外-可见吸收光谱测试表明, 蔷薇辉石为典型的自色矿物, 其致色主要由八面体配位Mn2+ 的d—d电子跃迁导致。 样品对可见光的吸收峰位于紫区及黄绿区, 是其呈现橘红-粉紫红色的主要原因。

直拉法生长直径300 mm硅单晶过程中，直径均匀是获得高品质硅单晶的关键。在生产实践中发现，当硅晶体进入等径生长阶段，过高的提拉速度会引起晶体发生扭晶现象，导致晶线断裂随即变晶，对等径生长不利。本文采用数值模拟和理论相结合的方法分析了300 mm硅单晶生长过程中扭晶现象的成因，建立了不同提拉速度下晶体直径与熔体温度分布的关系，分析了晶体发生扭晶的影响因素。结果表明，随着提拉速度的增加，熔体自由表面产生过冷区且该过冷区随提拉速度的增加不断扩大，过冷区的产生是导致晶体发生扭晶的主要原因。提出了一种基于有限元热场数值模拟的最大稳定提拉速度的判别方法，并给出了通过改变晶体旋转速度来改善熔体自由表面温度分布的工艺措施建议，从而避免晶体扭晶现象的发生。研究结果对设计大尺寸硅单晶生长热场具有一定的指导作用。

为了实现单晶背钝化PERC电池最优化背钝化效果，找出最佳工艺条件，利用正交实验方法对主要工艺参数因素进行了最优化研究。采用掺镓P型单晶硅片经过背钝化后测试膜厚、折射率以及电池片最终的转化效率等电学性能参数。通过正交实验表明，背钝化的最优化工艺条件为0.25 mbar的工艺腔压强、360 ℃温度设定、2.8的NH3/SiH4比率、1 500 W的微波功率，在该条件下电池的平均测试效率可达22.35%，且Voc以及Isc等电学性能指标均达到较高水平。

直拉单晶硅生长过程中放肩阶段常由于断棱的出现导致无法顺利进入等径生长。为研究影响断棱的关键特征参数，提出采用最大互信息系数法(MIC)辨识直拉单晶硅放肩阶段关键特征参数。分别采用最大互信息系数法(MIC)、层次分析法(AHP)计算特征参数与放肩断棱的相关系数，按照降序依次提取前k项直至全部特征参数作为输入参数，在逻辑斯蒂回归模型进行放肩断棱预测评估。结果表明，采用MIC提取特征参数的前13项特征作为输入参数时，模型的准确度最高；且采用MIC法在预测精度上优于AHP法。

近年来,随着研究人员在微纳集成领域(如微流体、微机械、微电子等领域)研究的逐渐深入,不同材料间的连接成为该领域发展的一个瓶颈。超短脉冲激光焊接技术因其热效应精密可控、精度高等优势,逐渐成为了非金属材料焊接领域的研究热点。以玻璃、陶瓷、半导体单晶材料、有机聚合物为例,介绍了超短脉冲激光在非金属材料焊接领域的应用及具体案例,并展望了该技术的未来发展趋势。

基于有机-无机杂化材料的理念, 利用稀土硝酸铽［Tb（NO3）3］、 有机配体BINDI (BINDI=N,N′-双（5-间苯二甲酸）-1,4,5,8-萘二酰亚胺)及Keggin型多酸H4SiW12O40·26H2O在溶剂热的条件下反应, 成功合成出多酸基稀土配位聚合物Tb4［SiW12O40］·［BINDI)］2·［DMA］16。 采用X-射线单晶衍射仪、 X-射线粉末衍射仪、 红外光谱仪、 热重分析仪、 紫外-可见吸收光谱仪、 元素分析仪、 荧光光谱仪和电子顺磁共振仪对稀土聚合物的结构组成、 热稳定性、 发光性能以及光致变色性能进行了表征。 X-射线单晶衍射分析发现该稀土配位聚合物结晶于Tetragonal晶系, 空间群为P42/n, 展现出3D手性双螺旋网络结构特征, 其中多酸阴离子SiW12O40(简写为{SiW12})镶嵌在稀土有机基团形成的孔道中; 红外及紫外吸收光谱分析发现稀土Tb3+与配体（BINDI）配位成键; 荧光光谱表明, 在380 nm的激发波长下, 配体显示出最强荧光发射峰, 位于441 nm处, 而化合物的最强发射峰位于471 nm处。 由于三价铽离子不易被氧化也很难被还原, 所以化合物的荧光发射不能归因于金属与配体之间的电子辐射跃迁, 且化合物的发射峰与配体的发射峰比较相近, 因此荧光主要是配体BINDI的发光。 另外Tb(Ⅲ)离子的特殊跃迁发射带没有出现是因为在荧光测试时由于光照的原因导致样品的颜色发生了突变, 即发生了光致变色的现象, 导致光诱导电子转移以致荧光猝灭。 引起金属配合物荧光猝灭的原因通常是光致电子转移, 而电子转移的方向是配体中的电子向金属空轨道转移（LMCT）所致, 形成配合物后其最大发射峰红移或蓝移是由电子转移导致分子内电子分布的改变, 从而引起HOMO-LUMO能隙的减小或增大所致, 与配体荧光光谱相比, 化合物的发射峰发生了红移。 此外, 电子顺磁共振结果表明由于化合物中的BINDI配体在紫外与可见光照射下发生电子转移形成配体自由基, 以及多酸在光激发下, 发生W5+→W6+的过程进一步促进该化合物发生光致变色现象。 因此, 该化合物具有极其敏锐光致变色的性质。

开展了毫秒脉冲激光辐照单晶硅的实验研究, 基于马赫-曾德尔干涉技术测量了毫秒脉冲激光与单晶硅相互作用过程中的在线应力损伤。用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件建立了毫秒脉冲激光辐照单晶硅的数值仿真模型。从理论和实验两方面探讨了毫秒脉冲激光与单晶硅作用时, 相同脉宽不同能量密度下应力场随时间的演变规律。进一步研究了干涉条纹的处理方法, 基于传统x轴投影法提出了用45°投影法来计算材料各方向上的应变, 并对两种处理方法得到的实验结果进行了对比。结果显示: 与仿真结果相比, x轴投影法实验结果的误差为9.5%~29.3%, 而45°投影法实验结果的误差为0.1%~22.6%, 表明用马赫-曾德尔干涉法测量激光辐照单晶硅产生的在线应力损伤时, 采用45°投影法计算材料各方向上的应变结果更为准确。该实验和计算方法为单晶硅在线应力损伤的研究提供了理论和实验上的指导。

不同晶面单晶硅的物理性能和化学性能的微小差异会对微纳加工结果产生明显影响。利用电子背散射衍射(EBSD)技术,研究了不同晶面单晶硅在飞秒激光作用下的行为特性。结果表明, (111)面单晶硅在飞秒激光能量密度低于和高于破坏阈值时分别形成非晶区和刻蚀区, 而(100)面单晶硅在不同能量飞秒激光的作用下只形成刻蚀区。飞秒激光在微纳加工领域得到广泛应用, 对晶体材料的不同晶面在飞秒激光作用下的行为特性的研究有助于制造新型微纳器件。

设计良好的减反膜系, 提高太阳电池的光电转换效率是太阳电池研制中的一个重要问题。文章从减反膜理论出发, 利用计算机软件模拟分析, 获得了单层膜、双层膜系反射率百分比与波长的关系, 并给出了具体入射波长(即632.8nm、800nm)条件下膜的最佳厚度。采用PC1D软件模拟了覆盖减反膜的单晶硅电池的I-V曲线, 证实电池转换效率大大提高。研究结果可应用于太阳电池的设计中。

介绍了在制绒前使用双氧水 +低浓度碱液 +超声的预清洗工艺的新方法。与常规的预清洗工艺相比, 新的预清洗工艺避免了生产过程中的漂篮现象, 改善了硅片表面的清洁质量, 降低了表面微粗糙度。通过扫描电子显微镜(SEM)观察, 使用双氧水预清洗后的制绒绒面金字塔尺寸小而均匀, 反射率也有所降低。新预清洗工艺制绒后的硅片增加了对入射光的吸收, 有利于提高电池短路电流, 对提升电池光电转换效率有重要意义。