西安交通大学电子与信息学部电子科学与工程学院物理电子与器件教育部重点实验室，陕西 西安 710049
本研究利用搭建的高精度单颗粒偏振光谱表征系统，测量了六方相NaYF4：Sm3+和单斜相BiPO4：Sm3+单颗粒微米晶体的偏振发光特性，并结合偏振庞加莱球法和偏振拟合法对偏振发光峰进行了分析。结果表明，两种晶相中的Sm3+离子均发射部分偏振光，不同的是，六方相发光峰的线偏角精确沿着或垂直于结晶c轴，而单斜相发光的线偏角与结晶c轴存在非平行或正交的夹角。基于局部点群对称性和晶体宏观对称性，揭示了六方相发光峰的正交线偏角起源于光学跃迁偶极子绕结晶c轴的旋转对称分布，而单斜相中偶极子不具备旋转对称性，导致其发光峰的线偏角随机取向。该发现对于利用晶体结构获得具有理想偏振发光特性的稀土单颗粒晶体具有指导意义。
稀土单颗粒光谱 偏振发光 晶体结构 点群对称性 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106028
1 1.中国科学院 宁波材料技术与工程研究所, 宁波 315201
2 2.先进能源科学与技术广东省实验室, 惠州 516000
3 3.中国科学院 近代物理研究所, 兰州 730000
碳化硅纤维增强碳化硅(SiCf/SiC)复合材料具有低中子毒性、耐中子辐照和耐高温氧化等特性, 成为先进核能系统重要的候选结构材料。近年来, 国内外学术界和工业界针对核用SiCf/SiC复合材料开展了大量研究工作, 取得了一系列重要的研究进展。针对SiCf/SiC复合材料面向核用所关注的重点方向, 如核用SiC纤维、纤维/基体界面相、复合材料制备工艺、数值仿真、腐蚀行为和表面防护、连接技术以及辐照损伤等方面, 本文进行了综述和讨论, 并针对核用要求指出了SiCf/SiC复合材料存在的主要问题和可能的解决思路, 希望对该材料的进一步研发和最终应用有所裨益。
复合材料 结构材料 核材料 碳化硅 辐照损伤 综述 composite material structural material nuclear material silicon carbide radiation damage review
1 中国科学院 宁波材料技术与工程研究所, 先进能源材料工程实验室(筹), 宁波 315201
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
本研究通过使用相图计算(Calculation of Phase Diagrams, 简称CALPHAD)耦合第一性原理计算的方法, 以相图作为判断依据, 探究Ti3AuC2、Ti3IrC2、Ti3ZnC2和Ti2ZnC新型MAX相在不同温度下的热力学稳定性。使用相图计算(CALPHAD)方法建立起研究体系的热力学数据库, 耦合第一性原理得到的新型MAX相生成焓数据, 最终得到包含新型MAX相的三元相图。研究结果表明Ti3AuC2、Ti3IrC2、Ti3ZnC2和Ti2ZnC的MAX相具有很好的热力学稳定性, 与实验结果吻合。本研究为确定新型MAX相的热力学稳定性提供了系统的研究方法, 可应用于指导合成更多未知的MAX相材料。
MAX相 CALPHAD 相图计算 热力学 第一性原理计算 MAX phase CALPHAD calculation of phase diagrams thermodynamics Ab initio calculations
1 中国科学院 宁波材料技术与工程研究所, 先进能源材料工程实验室, 宁波 315201
2 福州大学 材料科学与工程学院, 多尺度材料计算实验室, 福州 350100
相图, 又称相平衡图, 是“材料设计的索骥图”, 而涂层的制备过程中(如物理气相沉积, Physical Vapor Deposition, 简称PVD), 系统一般远离平衡态, 获得的相为亚稳相, 相图计算CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams)方法的应用遇到了挑战。本文概述了模拟涂层材料亚稳相图的研究历程, 重点介绍了近期建立的临界表面扩散亚稳相图模型, 即通过耦合CALPHAD、第一性原理计算和高通量磁控溅射镀膜实验的方法对涂层材料的亚稳相进行表面扩散模拟, 相关计算仅需要一个高通量镀膜实验作为基础数据, 获得的亚稳相图也得到了实验验证。由此, 可以建立相关材料体系的稳定和亚稳相图数据库, 通过组分-制备工艺-组织结构和性能的关系, 指导陶瓷涂层材料的设计, 助推研发时间和成本“双减半”目标的实现。
亚稳相图 模型 表面扩散 应用 综述 metastable phase formation diagram model surface diffusion application review
太原理工大学材料科学与工程学院,太原 030024
具有大尺度无缺陷垂直孔道的介孔二氧化硅薄膜在生物材料、电化学和光学传感器中具有重要应用价值。本文采用电化学辅助自组装(EASA)工艺制备大面积(5×5 cm2)孔道垂直定向的介孔二氧化硅薄膜,利用循环伏安曲线(CV),扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、二维掠入射小角X射线散射(2D-GISAXS)等手段对薄膜渗透性、表面宏观形貌,及介孔孔道的结构等进行了表征,并通过同步辐射反射率计测试了该薄膜在极紫外波段的光学性能。结果表明,采用EASA法在大面积基底上成功制备出了具有垂直取向孔道且渗透性良好的介孔二氧化硅薄膜,其孔径和晶胞参数大小分别为2.83 nm和4.1 nm,且其在极紫外波段(5~11 nm)的反射率最高可达75%。
介孔二氧化硅 电化学辅助自组装 垂直 薄膜 光学性能 mesoporous silica electrochemical assisted self-assembly vertical film optical performance
1 神华铁路货车运输有限责任公司, 河北沧州 062350
2 南京诺威尔光电系统有限公司, 江苏南京 210046
铁路机车钩舌部件长期受到挤压、弯曲、冲击, 造成材料疲劳, 产生细微裂纹, 裂纹在铁路机车长期运行过程中会逐渐扩张, 容易造成重大事故, 因而对铁路机车钩舌裂纹检测十分重要。但铁路机车钩舌部件表面布满铁锈、灰尘、油污等, 常规无损检测技术手段无法直接应用, 本文采用超声热波成像技术对机车钩舌部件进行裂纹检测, 该技术对表面的形状、锈迹、粉尘及污染等不敏感, 在裂纹等缺陷检测中有特殊的应用优势。通过该系统对机车钩舌的裂纹检测, 成功检测出钩舌裂纹缺陷, 验证了该技术对机车钩舌裂纹的检测能力。
超声热波成像 机车钩舌 裂纹检测 ultrasonic thermography, hook tongue, crack detect
中国科学院 西安光学精密机械研究所, 西安 710119
同轴吹气结构辅助吹气对飞秒激光深孔加工效率有着重要影响, 但在加工过程中存在排渣效果较差等情况。为了提升排渣能力, 采用ANSYS CFD软件分别仿真了同轴吹气、旁轴吹气以及双路吹气的流场分布, 并设计双路辅助吹气实验平台, 进行了理论分析和实验验证, 取得了微孔内部及周围的动态流场和流速矢量分布, 以及同轴、旁轴和双路吹气结构辅助下微孔加工后孔口形貌。结果表明, 双路辅助吹气不但可以提升加工效率, 同时也有助于工件表面洁净度的提升, 对飞秒激光高效深孔加工的实现有着重要意义。
光学制造 加工效率 辅助吹气 流场分析 optical fabrication machining efficiency auxiliary blowing flow field analysis
制备双金属电极的绿光微腔器件，其结构为Al(15 nm)/MoO3(4 nm)/2T-NATA(10 nm)/NPB(15 nm)/NPB: C545T(x%, 20 nm)/Alq3:C545T(4%, 20 nm)/Bphen(35 nm)/LiF(1 nm)/Al(200 nm)，其中x为掺杂浓度。实验表明:当掺杂浓度为3%时，器件有最好的光电性能，记为器件B1。为分析微腔效应，制备基于ITO的参考器件B2。B1和B2色坐标分别为(0.289, 0.620)和(0.317, 0.557)，所以微腔器件的发光颜色更绿。在100 mA/cm2时，器件B1和B2的亮度分别为5076 cd/m2和4818 cd/m2，且最大亮度为9277.7 cd/m2，10440 cd/m2;在100 mA/cm2时，器件B1和B2的发光效率为6.0 cd/A和5.61 cd/A，且最大发光效率分别为8.6 cd/A和7.97 cd/A。与参考器件相比，绿光微腔器件具有更好的发光效率和颜色纯度，其主要归因于微腔效应。
绿光微腔器件 双发光层结构 双金属电极 OLED OLED green microcavity device double light-emitting layer structure double metallic mirrors
西安理工大学 电子工程系, 陕西 西安 710048
使用蓝、绿、红超薄发光层结构来制备荧光型非掺杂白光器件,其器件结构为ITO/MoO3(5 nm)/TCTA(40 nm)/C545T(1 nm)/TCTA(2 nm)/BePP2(1 nm)/Bphen(2 nm)/DCJTB(1 nm)/Bphen(30 nm)/LiF(1 nm)/Al(1 000 nm).白光器件的最大发光亮度和电流效率分别为16 154.73 cd/m2和11.58 cd/A.在电压为 7 V时,器件的色坐标为(0.322 2,0.335 1),而且色坐标在大的电压变化范围内的变化值仅为(0.017 4,0.002 9). 与掺杂结构的白光器件相比,超薄发光层结构的白光器件拥有高的电流效率和稳定的电致发光光谱,原因是超薄发光层结构的载流子捕获效应能使激子有效限制在复合区域内.
有机半导体 荧光材料 超薄发光层 白光有机发光器件 organic semiconductor fluorescent material ultrathin emitting layer white organic light-emitting devices
应用一套新的动力学蒙特卡洛方法模拟化学气相沉积生长Cu薄膜，铜原子随机生长在平方(100)同质晶格上。生长包括几个基本的过程： 沉积，表面扩散，原子吸附，原子对成核,岛状生长等。薄膜的生长质量被诸如表面熵的一些参数所描述，表面熵是类比信息熵在 通信领域的应用所提出的一个新的概念。 发现低温和较低的覆盖层数往往伴随着粗糙的膜的表面，直到达到临界温度后不再变化， 这些结论和实验的结果相一致。改变了传统的对薄膜粗糙度的定义，同时发现仅仅用粗糙度这个参数描述薄膜表面粗糙情况是不恰当的。 最后对比结果解释了提出表面熵这个新概念的合理性。
薄膜光学 动力学蒙特卡洛方法 生长模拟 表面粗糙度 表面熵 thin films optics kinetic Monte Carlo method growth simulation surface roughness surface entropy 量子电子学报
2015, 32(3): 3640370
