检索结果-内蒙古大学图书馆

硅酸盐学报 2004年第1期32卷 99-101页

作者：黄从运袁润章龙世宗武汉理工大学材料学院武汉430070

探索了正电子湮没技术(positron annihilation technique,PAT)测定硫铝酸盐基无宏观缺(macro-defect-free,MDF)水泥中微细孔的实验方法。结果表明:正电子湮没中等寿命成分(τ2≈330 Ps)的强度I2随水泥中微细孔(<250 A)等的增加而有... 详细信息

探索了正电子湮没技术(positron annihilation technique,PAT)测定硫铝酸盐基无宏观缺(macro-defect-free,MDF)水泥中微细孔的实验方法。结果表明:正电子湮没中等寿命成分(τ2≈330 Ps)的强度I2随水泥中微细孔(<250 A)等的增加而有规律地增大,因此可用I2的大小来表征硫铝酸盐基MDF水泥的密实程度和结构完整性。同时,还将实验结果与水银压入法(mercury instrusion porosimeter,MIP)测试结果进行了对比。

关键词：硫铝酸盐无宏观缺陷水泥聚乙烯醇正电子湮没技术水银压入法

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正电子湮没技术在涂料领域的应用

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材料保护 2003年第9期36卷 8-11页

作者：唐海英上海国际油漆有限公司上海201206

　正电子湮没技术(PAS)作为一种新型的探测手段,近年在研究高分子材料的自由体积等方面获得了很大成功,在涂料领域γ射线多普勒增宽能谱被发现能够很好地研究涂料的老化机理,通过调节入射正电子的能量还可以得到不同深度涂层的自由体积... 详细信息

　正电子湮没技术(PAS)作为一种新型的探测手段,近年在研究高分子材料的自由体积等方面获得了很大成功,在涂料领域γ射线多普勒增宽能谱被发现能够很好地研究涂料的老化机理,通过调节入射正电子的能量还可以得到不同深度涂层的自由体积变化和老化程度,综述了PAS技术在涂料中的应用。

关键词：正电子湮没技术自由体积涂料

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用正电子湮没技术研究Cr和Nb对TiAl合金中缺陷和d-d电子相互作用的影响

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稀有金属材料与工程 2009年第2期38卷 271-274页

作者：祝莹莹邓文孙顺平江海峰黄宇阳曹名洲熊良钺广西大学广西南宁530004 河南理工大学河南焦作454000 中国科学院国际材料物理中心辽宁沈阳110016

测量Al,Si,Ti,Cr,Nb等纯元素以及Ti50Al50,Ti50Al48Cr2,Ti50Al48Nb2合金的符合正电子湮没辐射多普勒展宽谱和寿命谱,获得金属及合金中d电子和缺陷的信息。结果表明,二元TiAl合金的电子密度和3d电子的信号较低,晶界缺陷的开空间较大。在T... 详细信息

测量Al,Si,Ti,Cr,Nb等纯元素以及Ti50Al50,Ti50Al48Cr2,Ti50Al48Nb2合金的符合正电子湮没辐射多普勒展宽谱和寿命谱,获得金属及合金中d电子和缺陷的信息。结果表明,二元TiAl合金的电子密度和3d电子的信号较低,晶界缺陷的开空间较大。在TiAl合金中加入Cr或Nb,合金中的d-d电子作用增强,基体和晶界处的电子密度均增加。Ti50Al48Cr2合金的多普勒展宽谱的d电子信号高于Ti50Al48Nb2合金。讨论了Cr和Nb对TiAl合金中缺陷和d-d电子相互作用的影响。

关键词： TiAl合金 d-d电子相互作用缺陷正电子湮没技术

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正电子湮没技术研究离子注入型半导体材料中的缺陷与磁性

正电子湮没技术研究离子注入型半导体材料中的缺陷与磁性

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作者：徐菊萍中国科学技术大学

学位级别：博士

同时利用了电子电荷属性和自旋属性的稀磁半导体是自旋电子学器件的核心材料,有望给未来的信息传输与处理、存储方式与规模带来重大变革,是目前材料科学和信息技术等众多研究领域的前沿热点。稀磁半导体通常由含有3d或4f电子的过渡金属... 详细信息

同时利用了电子电荷属性和自旋属性的稀磁半导体是自旋电子学器件的核心材料,有望给未来的信息传输与处理、存储方式与规模带来重大变革,是目前材料科学和信息技术等众多研究领域的前沿热点。稀磁半导体通常由含有3d或4f电子的过渡金属元素掺杂制成,但一些无磁性离子掺杂的氧化物中也同样发现有磁性出现,这种d0磁性为寻找居里温度高于室温的稀磁半导体材料提供新机遇,也为磁性起源和理论模型的解释带来了困难。本文采用非磁性离子注入的方式在第三代半导体GaN和SiC中引入d0磁性,利用正电子湮没技术能够灵敏地表征材料原子尺度微观缺陷的优势,深入分析离子注入型稀磁半导体中缺陷与宏观磁性表现的内在关联,并且基于第一性原理的方法计算分析了不同离子掺杂或缺陷条件下体系的电子自旋极化态,着力于从微观层面理解非磁性离子注入型半导体中d0磁性起源与磁耦合机制。论文的主要研究内容和成果包括:1)我们首先讨论分析了只有本征缺陷的GaN材料中磁性与缺陷的关联问题,然后在此基础上考虑缺陷的作用,对比分析了n型与p型的不同类型轻元素离子C/O掺杂的GaN中磁性表现与磁性起源的内在不同。实验采用N离子注入的方式在GaN单晶薄膜样品中引入晶格缺陷,拉曼光谱和慢正电子湮没谱揭示了其室温铁磁性来源于其中离子注入行为所产生的大量Ga空位,第一性原理分析验证了实验结果。对于不同类型的C/O离子注入GaN稀磁半导体,磁性起源有所不同,实验和理论计算的结果表明O离子注入GaN薄膜实验中观测到的室温铁磁性起源于本征Ga空位之间的耦合作用,然而C离子注入的C元素对于GaN样品中的d0磁性起到了重要的调节作用,GaN中Ga空位所邻近的C替位使得磁矩之间的铁磁耦合相互作用更加稳定。2)只包含有s或p壳层电子的缺陷型铁磁材料因具备生物兼容性而有着广泛的应用前景,但实现室温以上铁磁性仍然十分困难,而且实验结果的多样性导致争议不断,如何从实验上理解这种缺陷磁性一直困扰着人们。SiC是缺陷磁性的良好载体,本文在C离子注入的6H-SiC单晶中引入了结构缺陷并获得室温以上的铁磁效应,对样品进行退火处理从而改变了其中缺陷结构,使用正电子湮没谱学并结合Raman光谱等手段分析了其中缺陷对观测到的磁性所起到的作用,并给出了 SiC中铁磁与顺磁性起源的合理解释。实验证实了 C离子注入的样品中Si空位相关缺陷类型为样品贡献了室温铁磁信号,理论计算表明室温铁磁性可能来源于离子注入形成的Si的单空位或双空位耦合如VSi-VSi、VSi-VC相互作用,空位缺陷磁性本质上是C2p电子悬挂键的自旋极化和磁耦合现象。实验中观测到的顺磁现象可能与富余的孤立C悬挂键有关,低浓度区域的缺陷或C原子可以形成自旋极化的局域磁矩,但是无法达到长程磁耦合相互作用条件。3)缺陷磁性的耦合强度往往较低,提高材料的铁磁磁矩是目前亟待解决的重要问题,通过非磁性粒子掺杂可能会对空位缺陷的电荷态或自旋态进行调节从而实现较大的缺陷磁矩和宏观磁现象。我们采用B/N离子注入SiC单晶的对比实验探讨了掺杂离子调控磁有序提高材料铁磁性能的可能性,实验结果显示B元素在样品宏观磁性表现上没有起到作用,而N离子注入的样品在缺陷情况几乎相同的情况下具有稍强的铁磁性,认为N元素引入的负电荷背景可能有利于提高6H-SiC中的缺陷总体铁磁耦合表现。此结论在O离子注入SiC单晶材料实验中得到进一步证实,O离子注入能够得到了更强的室温铁磁性,计算发现OC-VSi复合缺陷提供了较强的局域磁矩,施主型O对于缺陷的自旋极化和磁耦合起到调控作用。我们还在非磁性离子Cu注入SiC半导体中获得了更强的室温铁磁性,退火无法使磁性完全消除,计算表明除了注入产生的各种复合缺陷可以贡献磁矩外,注入的Cu元素本身局域磁矩也可以在缺陷调节下形成长程磁耦合效应。

关键词：稀磁半导体 d0 磁性电子自旋极化正电子湮没技术慢正电子束离子注入改性第一性原理计算

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正电子湮没技术对金属绝缘体转变相关的材料相变机制及物理特性的研究

正电子湮没技术对金属绝缘体转变相关的材料相变机制及物理特性的...

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作者：樊少娟中国科学技术大学

学位级别：博士

材料的金属绝缘体转变的研究,是目前凝聚态物理及材料科学研究的热点之一。利用相变过程中产生的特殊的物理化学现象设计具有优异性能的功能材料是应用领域的一个有效途径,但是关于这些新奇现象的解释以及相变机制是该领域需要迫切解决... 详细信息

材料的金属绝缘体转变的研究,是目前凝聚态物理及材料科学研究的热点之一。利用相变过程中产生的特殊的物理化学现象设计具有优异性能的功能材料是应用领域的一个有效途径,但是关于这些新奇现象的解释以及相变机制是该领域需要迫切解决的问题之一。正电子湮没技术能够将核物理与核技术结合起来并应用于固体物理与材料领域研究,包括正电子实验探测技术和正电子理论计算。其最大的特点就是对材料的结构相变和原子尺度的缺陷极为敏感,在半导体材料表面及界面、聚合物、凝聚态物理等领域中显示出其独特的特性。与通常的微观结构分析如STM、SEM、TEM等技术相比,正电子湮没技术不仅可以提供缺陷的尺寸信息、相变信息,而且可以提供缺陷随深度分布的信息,能够深入的分析材料的电子结构以及正电子湮没处的化学环境等,弥补了其他微观探测技术的不足,具有不可替代性。所以,相对其他研究方法,本课题拟采用正电子实验探测与理论计算相结合,系统研究与金属绝缘体转变以及结构相变相关的材料与微观电子结构及缺陷的内在关联,有其独特之处。这将有助于从原子层次上解决目前国际上在金属绝缘体转变方面存在的一些争论。本博士论文取得的主要研究成果如下： 1)利用正电子湮没寿命谱与变温多普勒展宽谱实验并结合正电子寿命计算得到了NiS材料中的主要缺陷类型,结合电子结构、态密度、缺陷形成能的第一性原理计算讨论了NiS的金属绝缘体转变机制、带隙类型,以及缺陷对该相变的影响。本研究利用固态反应法成功制备了不同化学比的α-NiS样品。材料中的主要缺陷类型为Ni单空位,随着Ni比分的降低,Ni单空位浓度越大,无论是在低温相还是在高温相,Ni单空位都能捕获正电子,且缺陷形成能计算结果与正电子实验结果符合很好。电子结构的第一性原理赝势计算表明,降温过程中,α-NiS由顺磁金属态转变为反铁磁非金属态,是由Hubbard作用能与自旋有序共同作用导致材料的非金属性行为,该相变应属于Mott-Heisenberg转变。通过对态密度详细的分析表明,该相变具有Charge-transfer相变的特征。此外,在α-NiS中,Ni单空位的存在会破坏材料的自旋有序性,从而影响带隙的打开,宏观上会影响材料的相变温度,当Ni空位浓度越大,破坏程度越严重,相变温度越低,Ni空位浓度大到一定程度时,自旋有序性严重破坏,导致材料不再发生金属绝缘体转变。 2)利用变温的多普勒展宽谱实验,结合XRD、DSC、热电性能测试以及电子结构、态密度的第一性原理计算探索了Cu含量的变化对Cu2-xSe化合物结构相变规律及热电性的影响,为提高材料热电性能提供了理论依据。本研究利用高温熔融反应法制备了不同化学比的Cu2-xSe化合物。材料相变温度随着Cu含量的增加而升高。变温符合多普勒结果表明Cu含量的缺失并没有导致材料低温相缺陷的增加,而是在低温相中部分形成了局域高温相结构,导致结构相变所需要的能量降低,从而降低了相变温度。高温相无序结构对声子的散射是热导降低的主要因素。材料中所含的无序分布的Cu+含量越多,使得材料内部的无序度增加,晶格结构更加复杂,从而可以有效的增加声子间的散射,导致材料的热导率比较低,因而具有较高的热电值。Cu含量的缺失引起了高温相更大的缺陷浓度,缺陷作为声子散射的中心,虽然缺陷的增多可以增加声子散射从而降低热导,但同时降低了高温相无序排布的Cu+离子含量,因此缺陷的引入并没有提高材料高温相的热电性能。此外,CDB谱得到的Cu3d电子的主要能量分布在3.3-4.1eV,该结果与理论计算的Cu3d电子结构、态密度具有一定的可比性,Cu3d电子态密度越高,正电子与Cu3d电子湮没比例越大。 3)利用慢正电子束结合XRD、XPS等实验以及缺陷形成能计算,讨论了影响V02金属绝缘体转变的主要缺陷类型以及缺陷对带隙的影响,并对该方法制备的样品稳定性作了一定的探究,对深入理解VO2相变机制以及基于V02器械的优化具有重要的意义。本研究利用脉冲激光沉积法(PLD)成功制备了不同氧压的具有稳定结构的低温M相V02薄膜。正电子慢束结果结合缺陷形成能计算表明,V空位浓度不依赖于氧压的变化,而氧压的变化更可能导致与氧相关的缺陷(O填隙或氧空位)浓度和类型的变化。高氧压下更可能的缺陷类型为O填隙,而低氧压下更可能的缺陷类型为O空位。缺陷作为相变过程中初始的成核位,促进了转变的发生。点缺陷的存在导致材料中电子或空穴的局域,从而影响了能带结构。此外,缺陷对VO2的应用有双重作用,缺陷浓度的增加虽然降低了转变的起始温度及相变温度,但同时高低温相电阻变化的量级也随之降低,这对VO2的应用是不利的。

关键词：金属绝缘体转变结构相变正电子湮没技术正电子寿命计算第一性原理计算电子结构态密度缺陷形成能热电效应

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正电子湮没技术对功能材料电学性能与光催化影响的研究

正电子湮没技术对功能材料电学性能与光催化影响的研究

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作者：张丽娟中国科学技术大学

学位级别：博士

在功能材料中,材料的微观结构是决定其功能属性和功能参数的内在因素,而功能材料的加工制备、工艺参数直接决定材料的微观结构。正电子湮没谱学是一门用于研究材料微观结构缺陷的先进无损探测技术,在固体物理、材料科学、表面界面体系... 详细信息

在功能材料中,材料的微观结构是决定其功能属性和功能参数的内在因素,而功能材料的加工制备、工艺参数直接决定材料的微观结构。正电子湮没谱学是一门用于研究材料微观结构缺陷的先进无损探测技术,在固体物理、材料科学、表面界面体系以及生物和医学等研究领域得到了广泛的应用。它基于探测正负电子湮没后γ光子的时间信息、能量信息、动量信息来分析材料中的结构变化及其缺陷判别,给出材料微观结构的电子密度信息、电子动量分布以及缺陷状态分布等物质结构信息。正电子湮没谱学方法主要包括正电子寿命谱,多普勒展宽谱,慢正电子束技术等实验方法。本论文主要利用正电子湮没技术的多种实验手段,并结合常规的测试手段,研究了几种功能材料的微观结构缺陷变化机制,并讨论微观结构缺陷对功能材料的宏观功能性能的物理影响机制。本博士论文工作主要取得的研究成果如下： 1)利用正电子寿命谱仪及符合多普勒展宽谱仪研究了新型的非铁电压电复合陶瓷SrTi03-Bi12Ti02o的烧结过程,结合XRD、SEM结构测量和介电性能、压电性能的实验测量,探索宏观电学参数和结构缺陷之间的关系,为解释普通烧结制备的非铁电压电陶瓷压电性的起源提供了有力证据。实验结果表明：ST-BT复合陶瓷烧结温度在920-940℃,烧结时间在3-5小时,ST-BT复合陶瓷的结构特性表现出较好的稳定性;在960℃烧结温度下或较长的烧结时间下,单空位型缺陷将缔合形成双空位型复合缺陷,而这些复合缺陷正是贡献高介电常数和平稳的介电频率特性的根源;具有高浓度单空位缺陷的ST-BT陶瓷样品包含大量的晶格缺陷导致晶格失配,基于挠曲电效应,这将导致材料压电效应的增强。这为挠曲电效应解释非铁电压电性提供了有力的证据。 2)用慢正电子束流测试手段研究了不同Fe掺杂的二氧化钛薄膜的缺陷变化机理及其对光催化活性的影响,为提高二氧化钛薄膜光催化效率提供理论依据。利用慢正电子束对不同掺杂浓度的Fe-Ti02薄膜多普勒展宽测量,结果表明多普勒展宽S参数的变化反映的材料内部的微观结构缺陷的变化与Fe-Ti02薄膜的光催化活性相符。S-W关联图揭示了Fe掺杂二氧化钛的缺陷机制,表明Fe-TiO2薄膜中的体缺陷和表面缺陷均对光催化起着很重要的作用。 3)利用脉冲慢正电子束寿命测量技术和慢正电子束多普勒展宽谱测量技术对三种铜铟锡(CuInSe2)太阳能电池薄膜进行了研究,发现了不同气氛下退火的铜铟锡太阳能电池薄膜的缺陷变化规律,首次引进了铜铟锡太阳能电池薄膜的缺陷层概念,实验结果表明,铜铟锡太阳能电池薄膜表面存在约50nm厚的高浓度缺陷层,在Se气氛下退火可以降低缺陷层中的缺陷浓度。这些讨论为改善铜铟锡太阳能电池光吸收效率提供理论依据。 4)利用正电子湮没技术研究了不同烧结过程的钛酸钡多晶陶瓷的内部缺陷变化特征,发现正电子在钛酸钡陶瓷中的平均寿命和陶瓷样品的介电特性相匹配,这表明空间电荷限制流对介电特性产生影响;然后根据不同的Sn掺杂浓度制备了一组BTSx陶瓷样品,开展了XRD结构分析、正电子寿命谱实验、正电子符合多普勒展宽谱实验和介电性能测量实验研究,表明具有较高缺陷浓度的BTSx陶瓷具有较低的介电常数。这些结果表明正电子湮没谱学技术是研究材料微结构缺陷的一种灵敏的技术,结合材料的宏观电、磁和光等性能测量,可以阐明宏观性能改变的微观机制,为制备性能优越的新型功能材料提供重要的信息。

关键词：正电子湮没技术 SrTiO3-Bi12TiO20复合陶瓷非铁电压电挠曲电效应铁掺杂二氧化钛薄膜光催化活性铜铟锡薄膜缺陷层

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正电子湮没技术（PAT）在高分子材料中的应用（上）

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高分子通报 1995年第2期 79-85页

作者：李桂芝施良和叶美玲中国科学院化学研究所高分子物理开放实验室

本文引用７０多篇文献，综述了正电子湮没技术（主要是正电子湮没寿命技术）近１０年来在高分子材料各个领域中的应用。

关键词：正电子湮没技术高分子材料 PAT

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正电子湮没技术对热控涂层辐照效应及SmFeAsO1-xFx缺陷的研究

正电子湮没技术对热控涂层辐照效应及SmFeAsO1-xFx缺陷的研究

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作者：郝颖萍中国科学技术大学

学位级别：博士

正电子湮没技术是一门将核物理、核技术应用于固体物理、材料科学、化学、生命科学等学科领域的技术。它以正电子作为探针，通过探测正反物质相遇发生湮没产生的r光子来研究固体的微观结构信息，主要包括正电子寿命谱仪（PALS）、多普... 详细信息

正电子湮没技术是一门将核物理、核技术应用于固体物理、材料科学、化学、生命科学等学科领域的技术。它以正电子作为探针，通过探测正反物质相遇发生湮没产生的r光子来研究固体的微观结构信息，主要包括正电子寿命谱仪（PALS）、多普勒展宽谱仪（DBS）、慢正电子束（SPB）等实验技术。该方法最大的特点在于对样品中原子尺度的缺陷极其灵敏，目前已经成材料缺陷研究中不可或缺的工具。　　本文主要利用正电子湮没技术并结合正电子寿命计算及第一性原理计算对航天器热控涂层在质子辐照下性能损伤的机理和铁基超导体SmFeAsO1-xFx的缺陷进行了研究。　　第一章介绍了正电子湮没谱学的基本知识及热控涂层和超导体的背景知识。　　第二章主要对90keV 质子辐照下的航天器热控涂层ZnO/Silicone的损伤机理进行了慢正电子湮没研究，发现当辐照剂量低于1×1015cm-2 时，辐射交联占支配地位，而当辐照剂量高于1×1015cm-2 时，则辐射降解占支配地位。　　第三章主要用正电子寿命谱、多普勒展宽谱并结合正电子寿命计算对SmFeAsO1-xFx的缺陷进行了研究。通过测量发现母体和超导样品S 参数明显不同,分别反应了母体样品的结构相变和超导样品的超导态转变，S-W曲线良好的线性表明超导相变前后存在的是同一种类型的缺陷;通过寿命谱测量得到两个寿命成分，母体样品为151.6ps和290.3ps，超导样品为161.6ps和316.4ps，样品中的短寿命成分主要来自于正电子自由态湮没。并且在局域密度近似（LDA）和广义梯度近似（GGA）的基础上，用中性原子叠加-有限差分的方法（SNA-FD）　　对正电子在SmFeAsO和SmFeAsF 单晶中体寿命及单空位寿命进行计算，表明GGA 方法计算得到的自由态正电子寿命与正电子寿命谱实验测量的短寿命成分结果符合的较好，根据GGA的结果我们推断寿命测量得到的300ps 左右长寿命成分可能来自于正电子在Sm 空位中的湮没。　　在第四章中，我们采用了基于密度泛函理论的第一性原理计算的态密度与符合多普勒展宽谱定性对比的方法来分析费米面附近电子的结构，并且通过Mg、Al、Si的实验测量与理论计算进行对比，确认了符合多普勒展宽谱与态密度进行对比的可行性。用CASTEP软件LaOFeAs和SmOFeAs及掺F 材料进行了计算，发现掺F以后O-2p 电子的态密度明显增加，与常温下SmFeAsO0.82F0.18 对SmOFeAs的商谱在（0～4）×10-3m0c 低动量区间的电子增多，而（4～13）×10-3m0c动量区间电子减少的趋势一致。根据理论计算结果，我们可以推断出掺F以后费米面附近的电子态密度的改变主要受O/F的p 电子影响。此结果为研究SmOFeAs为何掺F以后才会具有超导电性提供了的一个可能思路，同时也为深入分析正电子湮没谱的动量分布信息提供了一种新的途径。

关键词：正电子湮没技术航天器热控涂层质子辐照铁基超导体性能损伤缺陷分析

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用正电子湮没技术研究不同化学成分的二元TiAl合金中的微观缺陷

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核技术 2002年第8期25卷 573-577页

作者：邓文钟夏平黄宇阳熊良钺曹名洲龙期威广西大学物理系南宁530004 中国科学院国际材料物理中心沈阳110015 中国科学院金属研究所沈阳110015

测量了铝含量从 4 7at%到 5 3at%的二元TiAl合金的正电子寿命谱。结果表明 :所有测试合金晶界缺陷的开空间均大于金属Al单空位的开空间。富Al的TiAl合金 ,其晶界缺陷的开空间随Al含量的增加而增大 ;晶界处的电子密度随Al含量的增加而降... 详细信息

测量了铝含量从 4 7at%到 5 3at%的二元TiAl合金的正电子寿命谱。结果表明 :所有测试合金晶界缺陷的开空间均大于金属Al单空位的开空间。富Al的TiAl合金 ,其晶界缺陷的开空间随Al含量的增加而增大 ;晶界处的电子密度随Al含量的增加而降低。富Ti的TiAl合金 ,随着Ti含量的增加 ,其晶界 (或相界 )缺陷的开空间减小 ,晶界处的电子密度增高 ,使得晶界结合力增强。富Ti的TiAl合金中形成了α2 (Ti3Al) +γ(TiAl)层状结构双相组织使相界面增多 ,导致正电子陷阱数增加。讨论了合金的微观结构对其力学性能的影响。

关键词：正电子湮没技术化学成分二元TiAl合金微观缺陷正电子寿命电子密度力学性能钛铝合金

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正电子湮没技术在高聚物中的应用

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化工新型材料 2002年第9期30卷 11-12,5页

作者：郑亚萍宁荣昌西北工业大学化学工程系西安710072

本文介绍了正电子湮没技术的原理、技术方法 ,在自由体积测试方面的应用 ,以及国内研究进展。

关键词：正电子湮没技术高聚物应用自由体积测试

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