综述了以Ho、Tm、Er为激活离子、以YAG、YAP及YLF为基质的2μm波段激光晶体的特点及应用背景,详细讨论了几种重要2μm波段激光晶体的能级结构、光谱特性及器件研究进展,指出了适合LD泵浦是今后2μm波段激光晶体的发展方向.

卤化镧系LnX₃(Ce)(Ln=La、Lu、Gd;X=Cl、Br、I)闪烁晶体由于其高发光效率、快衰减和高的能量分辨率等优异性能而在医学成像技术-单光子发射计算机层析扫描(SPECT)和正电子发射层析扫描(PET)中存在巨大的应用前景.本文概述了近年来LnX₃(Ce) 晶体的研究进展.从原料制备出发,介绍了它们的晶体生长方法与结构,基本的物理、化学性质,主要闪烁性能、发光机制及其它掺杂效应研究等.最后,对它们未来的研究发展方向和其他应用前景作了展望.

氧化锰资源广泛、价格低廉、环境友善、电化学性能良好,有着较好的应用前景,已成为优良的超级电容器电极材料.本文简要介绍了超级电容器氧化锰粉末电极和薄膜电极的特点和制备工艺,综述了合成氧化锰的各种制备技术及其取得的进展和存在的主要问题,并分析了通过掺杂和复合来提高氧化锰电极比容量和导电性的思路和解决方案.

介绍了负极材料Li₄Ti₅O₁₂的物理特性和电化学性能,详细介绍并评述了Li₄Ti₅O₁₂ 在锂离子电池和不对称型超级电容器中的应用情况,总结了Li₄Ti₅O₁₂的不同合成方法及材料的电化学改性研究进展.

介绍了多孔硅的热导率特性以及孔径、孔隙率、热处理等因素对其影响.分析了目前基于热绝缘的多孔硅制备技术发展现状,着重对阶梯电流法和脉冲电流法进行了介绍和比较, 认为脉冲电流法因为其特殊的优势,将在以后的发展中得到更广泛的应用.多孔硅由于其热绝缘特性以及技术优势,已经在微传感器领域得到广泛的应用.

分析了掺Er³⁺碲酸盐玻璃的热力学稳定性能,研究了掺Er3+碲酸盐玻璃的吸收和荧光光谱性质;应用Judd-Ofelt理论计算了碲酸盐玻璃中Er3+离子的强度参数Ω(Ω₂=4.79×10^-20cm², Ω₄=1.52×10^-20cm²,Ω₆=0.66×10^-20_cm2),计算了离子的自发跃迁几率,荧光分支比;应用McCumber理论计算了Er3+的受激发射截面(σ_e=10.40×10^-21cm²)、Er³⁺离子⁴I_13/2→⁴I_15/2 发射谱的荧光半高宽(FWHM=65.5nm)及各能级的荧光寿命(⁴I_13/2能级为τ_rad=3.99ms);比较了不同基质玻璃中Er3+离子的光谱特性,结果表明掺铒碲酸盐玻璃更适合于掺Er³⁺光纤放大器实现宽带和高增益放大.

在玻璃材料热处理过程中施加辅助电场,如果玻璃相的介电常数小于析出晶相的介电常数,则对玻璃的核化、晶化过程起促进作用;反之则起抑制作用.本文推导了辅助电场与温度场共同作用对玻璃核化、析晶过程的影响机理,研究了辅助电场对TeO₂-Nb₂O₅-AgCl系统玻璃核化与析晶过程的促进作用.结果发现,辅助电场能帮助玻璃在稍低于核化和晶化温度区域的温度下成核和析晶,它可以成为控制玻璃核化和晶化过程的一个"开关",有可能用以精确控制玻璃中纳米晶体的生长.

制备了MoO₃-V₂O₅-P₂O₅-Fe₂O₃系磷酸盐玻璃,研究了玻璃形成能力、热膨胀系数和抗潮解等性能.结果表明,MoO₃-V₂O₅-P₂O₅-Fe₂O₃系统具有较宽的玻璃形成区和较强的玻璃形成能力,当MoO3/V2O5≈1.5时,玻璃形成能力最强. MoO₃-V₂O₅-P₂O₅-Fe₂O₃玻璃的热膨胀系数约为60-110×10^-7/℃,并且随着Fe2O3含量的增加而逐渐增大.加入适量的Fe₂O₃能够显著改善MoO₃-V₂O₅-P₂O₅玻璃的抗潮解性能,在90℃的去离子水中的溶解速率达到8.0×10^-9g·cm^-2·min^-1.

利用柠檬酸盐法制备了(Ag_1-xNa_x)(Nb_1-xTa_x)O₃(简称ANNT)纳米粉体材料,通过TEM分析可观察到其颗粒度<50nm,且团聚较小.论文对柠檬酸盐法的反应机理进行了深入地探讨,分析了不同烧结温度下的显微结构变化,证实ANNT系统可在1040-1060℃范围内致密化.XRD分析结果表明系统中所生成的主晶相为ANNT.

水溶液中,以聚乙烯基吡咯烷酮为表面活性剂,由沉淀法制备出硫化镉的单分散的微球颗粒材料.应用TEM和XRD等测试手段研究了随高聚物浓度的变化对硫化镉颗粒形貌的控制.结果表明,控制高聚物的浓度可以制备得到直径在500nm的单分散硫化镉微球;高聚物浓度在一定范围内,微球的直径随浓度增大而增大,且分散性越好;微球是由硫化镉的微小单晶沉积而成的,随着高聚物的浓度增大,单晶的尺寸越小.

在200℃,6h条件下水热制备两种掺锑二氧化钛,Sb₂O₃:TiO₂介于0-0.35mol%.第一种以二氧化钛和SbCl₃为原料;第二种以偏钛酸和SbCl₃为原料.用XRD、SEM、EDS、TG、IR表征样品,谢乐公式估算晶粒直径.EDS检测到Sb₂O₃的存在,XRD检测表明掺锑TiO₂均为锐钛型.锑的掺入可有效抑制第二种掺锑二氧化钛晶粒的长大.通过罗丹明B的光降解,表明两种掺锑纳米TiO₂光活性均得到有效抑制.以偏钛酸为原料制得的掺锑TiO₂ 的光活性低于以二氧化钛为原料制得的掺锑TiO₂.当Sb₂O₃:TiO₂为0.21%时,掺锑二氧化钛光活性最低.

用溶胶-乳化-凝胶法合成了纳米TiO₂光催化剂粉末,探讨了制备条件:表面活性剂浓度、溶胶的pH值、水含量以及煅烧温度对其粒径的大小和粒度分布的影响.研究表明: 当表面活性剂达到临界胶束浓度时颗粒尺寸小且分布较均匀,当溶胶pH为8-9,水的浓度达到0.5mol/L后颗粒尺寸基本保持不变.此外,煅烧可以改善TiO₂粉体的结晶度,促使由无定型向锐钛矿型以及金红石型转变,煅烧过程中,TiO₂颗粒的形貌变化过程为:成型球体→棒状→球体→变形球体.

采用高分子网络凝胶法和液相包裹法相结合的液相法合成了BaTiO₃基PTCR陶瓷粉体.首先用高分子网络凝胶法在较低温度下制备施主掺杂的BaTiO₃基陶瓷粉体,利用DSC、TG、XRD、TEM等技术表征了凝胶中间体和由此得到的氧化物粉末的物理和化学性能,结果表明,在700℃下煅烧2h可获得单相的(Ba,Sr)TiO₃粉体,粉体的平均粒径d₅₀ 为1.155μm.然后利用液相包裹法添加受主杂质和助烧剂,考察了所制备BaTiO₃基PTCR陶瓷粉体的烧结性能及陶瓷制品的PTC特性,获得了室温阻值为17.5Ω,升阻比达10⁴,阻温系数约为12%的PTCR.

通过高能球磨法制备了具有蛋糕-果仁形态的Fe-ZnO核壳纳米复合粒子,并研究了形成产物的微观结构、演化过程以及静磁性能和2-18GHz微波电磁参数.研究结果表明Fe-ZnO粒子具有良好的抗氧化性.XRD、HRTEM和SEM显示,随球磨进行Fe-ZnO粒子中Fe晶粒尺寸减小到10nm左右并逐渐增加表面各向异性.与微米羰基铁相比,Fe-ZnO粒子具有较大的微波磁导率和较小的微波介电常数,以及相近的比饱和磁化强度.本文发展的方法对制备其他金属与无机氧化物的纳米复合材料也有重要指导作用.

用竖式炉流动法,以二茂铁为催化剂,噻吩为助催化剂,苯为碳源通过催化裂解反应制备了碳纳米管,碳纳米管的外径为20-50nm,内径10-30nm,长度50-1000μm.分别以碳纳米管、羰基铁粉、碳纳米管与羰基铁粉的混合物为吸收剂制备了微波吸收材料,研究了上述三种微波吸收材料在2-18GHz的吸波性能,与纯碳纳米管和纯羰基铁粉微波吸收材料相比, 碳纳米管与羰基铁粉复合微波吸收材料在2-18GHz的吸收峰明显向低频移动.在含碳纳米管的微波吸收材料中,碳纳米管作为偶极子在交变电场的作用下,产生极化电流,电磁波的能量转换为其他形式的能量,瑞利散射效应和界面极化也是含碳纳米管微波吸收材料的主要吸波机理.

讨论了低温烧结(Zr_0.8Sn_0.2)TiO₄微波介质陶瓷的晶相组成与制备工艺、掺杂离子的关系,结果表明:粉体的合成温度对烧结体的晶相构成有很大的影响,进而影响材料的谐振频率温度系数竹,稍高的合成温度有利于提高α-PbO型ZST相的稳定性,使谐振频率温度系数τ_f由107 ppm/℃降至20.88 ppm/℃.采用Nb⁵⁺离子掺杂能更有效地抑制烧结过程中游离氧化物相的析出,当Nb5+达到0.15mol%时,920℃烧结样品的介电常数为25,谐振频率温度系数τ_f为-2.44 ppm/℃,品质因数Q·f达4868GHz(5GHz).

对庞磁电阻材料(La_L0.6Dy_0.1)Sr_0.3MnO₃的磁热效应进行了研究.通过不同温度下的等温磁化(M-H)曲线的测量和计算,发现伴随铁磁-顺磁(PM-FM)相变出现大的磁热效应,额外的磁性交换作用将导致额外的磁熵变化.结果表明,(La_0.6Dy_0.1)Sr_0.3MnO₃可以作为室温下使用的磁制冷工质候选材料.

用化学方法将Cu有关的材料引入到La_2/3C_a1/3MnO₃颗粒表面以形成复合颗粒系统.低磁场(0.3T)下磁电阻与温度关系测量表明,伴随着Cu有关材料的引入,磁电阻图像发生了明显变化.对纯La_2/3Ca_l/3MnO₃颗粒系统,磁电阻随温度降低而单调增加;而对复合颗粒系统,磁电阻最明显的特征是绝缘体-金属转变温度附近表现出尖的磁电阻峰,且有较高的磁电阻值.结合低场磁化实验对实验结果进行了讨论.

采用并加共沉淀工艺在900℃热处理2h的条件下合成了单相钡过量非化学计量M型铁氧体Ba_1+xCoTiFe₁₀O_19+x(x=0.00、0.05、0.10、0.15、0.20), 并用XRD、SEM、TEM和VSM表征了这种新的非化学计量M型铁氧体的结构和磁学特性. 结果表明: 当0<x≤0.05时, 矫顽力H_c和剩余磁化强度σ_r均随x增大而显著增大(Δσ_r=5.36A·m^2·kg^-1, ΔH_c=16.99 kA·m^-1, 但比饱和磁化强度σ_s基本不变; 0.053+离子被稀释导致σ_s、H_c和σ_r均随x增大而持续降低. 同时证实钡过量并不会导致晶体对称性破坏, 0<x≤0.10时a轴长明显增大而c轴长增量很小, 0.1<x≤0.20时c轴长大幅度增大而a轴长几乎无变化. 此外, 还发现钡过量可导致晶粒长大和晶形由平面型向单轴型转变. 这些结果说明过量Ba²⁺离子分布于平行于a轴方向的大孔隙位?置, 不仅具有助熔剂作用, 而且对磁畴壁产生了钉扎效应.

利用聚氨酯泡沫为模板,经纳米silicalite-1沸石晶种化后,在不含有机模板剂的凝胶体系中进行二次生长,制备了具有丰富可调大孔的ZSM-5沸石材料,该材料保持了聚氨酯泡沫模板的大孔结构.这种沸石构建的大孔材料可以在一定程度上消除扩散限制,有望使沸石在吸附、分离以及催化领域能够得到更有效的利用.

运用XRD、TEM、EDS等实验手段,研究了Si离子掺杂对PMS-PZT材料的相结构、微观结构以及电畴形貌的影响.XRD测试结果表明,所有材料都显示钙钛矿结构,四方度(c/a)随着掺杂量的增加而增大.TEM研究结果表明,随着Si离子掺杂量的增加,电畴的形貌由鱼刺型过渡到微米级的带状畴,最后转变为波浪状的电畴.EDS表明在材料的晶界处含有纳米级的SiO₂和PbSiO₃,并且发现单斜晶系的孪晶ZrO2在晶界附近析出.本文对孪晶ZrO₂的析出及其析出量随着硅离子含量增加而增加的原因作了解释,最后对材料压电性能的降低进行了探讨.

研究了La0._7-xGd_xSr_0.3MnO₃(x=0.00、0.10、0.15、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70)体系的M-T曲线、M-H曲线和电子自旋共振谱(ESR).实验结果表明:在Gd掺杂浓度比较低时,体系表现为长程铁磁有序;当x=0.30、0.40时,体系表现为自旋团簇玻璃态;当x≥0.50以后,体系表现为反铁磁特征.对x=0.30、0.40样品,ESR谱表明在远高于T_c温度存在相分离现象.

采用溶胶-凝胶法制备了Ce_xPr_1-xO_2-δ复合氧化物,用XRD和Raman光谱对复合氧化物的体相和表面结构进行了表征.结果表明,当x≥0.5时Pr离子完全进入CeO₂晶格中形成单一立方相固溶体. Ce_xPr_1-xO_2-δ(x>0.3)复合氧化物在465和1150cm^-1附近出现具有CaF₂
结构的Raman特征峰,和由氧空穴引起的不对称振动产生的570和195cm^-1 Raman 谱峰.固溶体的形成使还原温度降低,提高了复合氧化物的还原性能.CO氧化活性表明氧空穴的存在对CO氧化活性有一定的对应关系;而CH₄氧化活性则与还原温度和强度有关.

通过燃烧合成技术制备单相Yb α-SiAION粉体,然后作为晶种添加到原料中利用SPS技术快速烧结出致密Yb α-SiAION陶瓷.对SPS烧结过程中试样的致密化、相转变和形貌发育进行了研究,并探讨了添加晶种对烧结产物相组成和微观形貌的影响.实验结果表明, SPS可使试样迅速完成致密化过程,适当的烧结温度和保温时间可以促进相转变和晶粒发育. 添加晶种,不仅促进了相转变过程,而且可以在烧结体内获得柱状晶,有助于改善材料的韧性.

通过固相法合成了裂解碳包覆的具有亚微米球形颗粒团簇微结构的LiFePO₄粉体材料.材料中裂解碳百分含量为5.01%,一次颗粒粒径在200-600nm,团簇体粒径在10μm左右. 在0.1、0.2、0.5和1C的充放电速率下,研究了材料的比容量和循环稳定性的变化.当充放电速率<1C时,随着充放电速率的增大,材料的充放电平台和比容量并不随速率的增大而发生较大变化,当充放电速率≥1C时,材料的充放电电压平台迅速升高(充电)或降低(放电),比容量也有较大的降低;随着充放电次数的增加,材料的比容量有所增加,然后趋于稳定.在30 个循环后材料的放电比容量分别为:131.7、129.1、123.5和114.4mAh/g.

采用快速化学液相气化渗透法制备了2D-C/C复合材料,沉积温度为1200-1250℃, 系统压力约0.1MPa.利用偏光显微镜及扫描电子显微镜观察了不同沉积温度制备的基体热解碳的微观组织结构及断口形貌.实验结果表明,1200℃沉积的基体热解碳中粗糙层组织占大多数,其弯曲强度较高、韧性较低; 1250℃的基体热解碳呈现为光学各向异性程度不同的光滑层/粗糙层交替层状组织,其弯曲强度较低、韧性较高,具有非脆性断裂行为.不同微观结构的材料具有不同的强度及断裂模式,除了纤维/基体间界面结合强度不同外,不同温度沉积得到的热解碳微观结构的不同引起裂纹在不同微观结构碳层内的扩展阻力也会不同.此外,裂纹在光滑层/粗糙层界面处的偏转会导致断裂面的高低不平,从而使后者韧性增强.

分别采用先驱体裂解-热压和先驱体浸渍-裂解方法制备出了SiC_f/SiC复合材料. 重点探讨了不同制备工艺对复合材料纤维/基体间界面和断裂行为的影响.研究表明,采用先驱体裂解-热压工艺制备复合材料时,虽然烧结液相可以促进复合材料的致密化,但其同时导致纤维与基体间的界面结合强以及纤维本身性能的退化,因此复合材料表现为脆性断裂, 具有较低的力学性能.而采用先驱体浸渍-裂解法制备复合材料时,由于致密化温度较低,复合材料中纤维与基体的界面结合较弱,而且纤维的性能保留率较高,因此,纤维能够较好地发挥补强增韧作用,复合材料具有较好的力学性能,其抗弯强度和断裂韧性分别为703.6MPa和23.1Pa·m^1/2.

以硝酸铁和正硅酸乙酯分别作为氧化铁和SiO2的前驱体,通过溶胶-凝胶工艺制备了γ-Fe₂O₃/SiO₂纳米复合粉体.若使用氯化铁为氧化铁前驱体,SiO₂基体中则会生成α-Fe₂O₃. 当干凝胶热处理温度较低时(T<400℃),复合粉体(硝酸铁为前驱体)以非晶态存在。当T达到600℃时,γ-Fe₂O₃粒子在SiO₂基体中大量形成.随着热处理温度的进一步升高,粉体中开始有α-Fe₂O₃杂质生成.使用盐酸做添加剂对复合粉体中γ-Fe₂O₃粒子大小及颗粒尺寸分布均有显著影响.

以聚乙二醇为造孔剂,制备了多孔硅酸钙生物陶瓷.应用本文提供的方法,可制得孔连通性好、气孔率53.7%-73.6%、抗压强度4.9-48.5MPa、大孔孔径200-500μm的多孔陶瓷.研究表明,多孔硅酸钙生物陶瓷的力学强度随造孔剂含量的增加而明显降低,而气孔率则相反.应用模拟体液浸泡实验研究了多孔陶瓷的体外生物活性和降解性.研究表明,样品在模拟体液中浸泡1天表面就全部被碳酸代羟基磷灰石层覆盖住.气孔率为63.1%的样品7天的降解率达7.14%,具有良好的降解性.研究结果显示多孔硅酸钙生物陶瓷有望作为硬组织修复支架材料用.

在水热条件下,考察了1NiCl₂·6H₂O-mH₃PO₄-nNH₄F-pNH₃·H₂O-40H₂O(n=0、3) 体系中空旷结构过渡金属磷酸镍材料的合成影响因素(原料、pH值、Ni/P比、模板剂和矿化剂等),并给出了材料的晶化区域图.在实验过程中得到的产物包括已知结构的24元环微孔材料VSB-1^[1]和VSB-5^[2]、12元环微孔材料A、层状材料B^[3]、氢键型微孔材料C^[4].采用XRD、FT-IR和TG对所合成的材料进行了表征.所合成几种材料的XRD图都在较低的2θ角处出现了衍射峰,表明它们可能具有比较空旷的骨架结构.实验证明该体系中矿化剂、pH 值和Ni/P比对产物的影响较大.值得说明的是文献报道在没有F离子的情况下不能合成出VSB-1^[1],而我们在没有F离子的条件下合成了VSB-1.

采用金属蒸气氧化的方法制备了针状ZnO和椭球形Bi₂O₃纳米颗粒作为气敏厚膜的原材料,其中得到的Bi₂O₃为δ相和β相的混合物.通过XRD和SEM分析了ZnO、Bi₂O₃ 以及ZnO-Bi₂O₃混合物厚膜的物相和表面形貌,并测试了厚膜的电导和气敏性能.结果发现纯Bi2O3对乙醇和丙酮蒸气有一定的气敏性能,表现为P型导电;与纯ZnO相比,ZnO-Bi₂O₃ 混合物厚膜对苯、甲苯和二甲苯的敏感度降低,这与厚膜晶粒尺寸增大、其晶界势垒高度增大有关,然而Bi₂O₃可能作为一种弱的催化剂提高了厚膜对乙醇和丙酮的敏感性能.

采用溶胶-凝胶法制备了不同Si/Ti比的TiO₂-SiO₂双组分膜.用紫外光照射亚甲基蓝的分解实验比较薄膜的光催化性能.通过XRD、FTIR、HRTEM、FE-SEM、AFM以及UV-VS-NIR分光光度计等分析手段对薄膜的结构和光学性能进行了表征.结果表明:适量SiO₂的引入,显著提高了TiO₂薄膜的光催化活性,Si/Ti比为0.2时薄膜的光催化活性为最佳. SiO₂引入TiO₂薄膜后,生成了Ti-O-Si玻璃相和无定形SiO₂,这两种物相聚集在TiO₂ 晶界周围,有效地阻止了TiO₂的晶粒长大,提高了锐钛矿相向金红石相的转变温度,使复合薄膜经过500℃热处理后,只有锐钛矿相存在,有利于薄膜的光催化活性的提高.

利用微波-ECR等离子体源全方位离子注入设备,采用PSII与PSII+PECVD工艺在医用316L不锈钢上制备碳改性薄膜.Raman光谱分析表明,薄膜为典型的类金刚石(DLC) 薄膜.静态接触角测量技术研究表明:在酸碱溶液中,DLC薄膜表面价键遭到破坏,稳定性降低.不同工艺制备的DLC薄膜表面能在40mN/m左右,极性分量大于色散分量,呈现出疏水性质.DLC薄膜表面能高低取决于表面碳碳键与粗糙度的变化.

采用脉冲磁过滤阴极真空弧源沉积系统(FCVA)在单晶硅基片上制备了含氟量不同的一系列氟化类金刚石膜(a-C:F).重点研究了氟掺杂对非晶态碳基薄膜结构、机械性能和疏水性能的影响.薄膜的成分和结构采用X射线光电子能谱仪(XPS)和激光拉曼光谱(Raman)进行了表征,薄膜表面形貌和粗糙度采用原子力显微镜(AFM)进行了分析.使用纳米压痕仪测量了薄膜硬度,纳米划痕仪测量了膜基结合力.采用躺滴法测量薄膜与双蒸水之间的接触角来评价其疏水性能.结果表明,随着CF4流量的逐渐增加,薄膜的氟化程度逐渐增强,膜中最大氟含量达45.6 at%;薄膜呈典型的类金刚石状结构,但薄膜的无序化程度增强;由于-CFn+的刻蚀,薄膜表面更加致密化、粗糙度逐渐减小.薄膜的机械性能良好,硬度在12GPa以上.薄膜的疏水性能得到增强,与双蒸水之间的最大接触角达106°,接近于聚四氟乙烯(PTFE,110°).

在较低温度(450-800℃)下以氧化铝基板负载的镍为催化剂,催化热解乙炔合成碳纳米纤维.扫描电镜和透射电镜观察表明,反应温度决定碳纳米纤维的尺寸和结构,在550℃下制备的碳纳米纤维一般具有类似弹簧状的结构,而在700℃下制备的碳纳米纤维则偏向于片状堆积结构,并介绍了片状堆积结构的生长机理.

介绍了使用碳纤维为固相碳源,无催化剂加入制备β-SiC纳米晶须的一种新方法. 制备了直径为10-40nm,长度为几个微米的纯度较高的β-SiC纳米晶须.讨论了这个制备方法的特点,并比较了几种不同制备方法的优缺点.同时分析了β-SiC纳米晶须的显微组织并探讨了其生长机理.研究表明,较高的生长温度、SiO和CO的局部过饱和蒸汽压是此方法能够大量制备β-SiC纳米晶须的关键因素.

用Sol-Gel法制备RuO₂·xH₂O,并进一步制备了RuO₂·xH₂O/活性碳复合电极. 针对超级电容器单元工作电压低的问题,研制了一种混合型超级电容器.该电容器是由金属钽阳极、Ta₂O₅阳极电介质、38wt%的硫酸电解质溶液和RuO₂·xH₂O/AC阴极组成.组装的超级电容器样品的参数为50V、2.1mF,储能密度为1.48J/cm³.实验结果表明,该电容器具有较高的储能密度和良好的阻抗特性,可以满足脉冲功率技术的要求.

目前,制备性能优异的p-ZnO薄膜的可重复性问题已成为制约ZnO基光电器件发展的一个主要因素.本文利用直流反应磁控溅射技术,以X射线衍射,霍尔效应测试,X射线光电子能谱及透射光谱为表征手段,研究了不同衬底温度对Al+N共掺p-ZnO薄膜电学、光学、结晶性能的影响,并从N₂O的分解反应及衬底表面各种原子的迁移过程提出导致薄膜性能差异的原因.在最佳衬底温度(500℃)时,p-ZnO薄膜空穴浓度达2.52×10¹⁷cm^-3,电阻率为28.3Ω·cm.

采用动态高温粉晶X射线衍射技术,对燃烧法合成的纳米α-Al₂O₃从室温到1100℃之间的晶格热膨胀系数进行了测定.实验结果表明:在测试温度范围内,纳米α-Al₂O₃的晶胞参数与温度呈线性关系.燃烧法合成的纳米α-Al₂O₃的晶胞参数随温度的变化符合关系式: △α/(α₀△T)=7.27×10^-6/℃、△c/(c₀△T)=7.50×10^-6/℃和△V/(V₀△T)=21.92×10^-6/℃.

通过离子注入技术对单晶硅表面进行氩离子注入处理,利用纳米压痕仪及其附件研究了单晶硅表面在离子注入前,后的微观力学性能和变形机理,并用透射电子显微镜研究了改性层的微观结构.研究结果表明:一定剂量的氩离子注入使单晶硅表面的断裂韧性得到改善, 提高了其在纳米划痕过程中的失效负荷.原因是氩离子的注入使单晶硅表面形成了硅的微晶态与非晶态共存的混合态结构的改性层,改善了单晶硅的微观力学性能.

采用固体粉末包埋渗硅工艺在铌表面制备了二硅化铌涂层,研究了渗硅过程中Si沉积的反应机理和二硅化铌涂层的结构.结果表明:涂层由单相的二硅化铌组成;Si的输运和沉积主要依靠硅的低氟化物SiF₂完成.