检索结果-南通市图书馆

作者：李晨星兰州大学

学位级别：硕士

AlGaN是一种重要的宽带隙半导体材料,具有优异的材料性能。基于AlGaN的高频、高压、大功率器件在航天、核能、通信等领域有很大的需求。由于器件工作于辐照环境下,以及离子束注入、辐照改性在器件制造中的重要地位,开展AlGaN材料辐照效... 详细信息

AlGaN是一种重要的宽带隙半导体材料,具有优异的材料性能。基于AlGaN的高频、高压、大功率器件在航天、核能、通信等领域有很大的需求。由于器件工作于辐照环境下,以及离子束注入、辐照改性在器件制造中的重要地位,开展AlGaN材料辐照效应的研究意义重大。而对于光电器件,材料光学性质对辐照的响应尤为重要。本工作使用能量为4MeV的Kr离子辐照AlGaN/A1N薄膜,离子注量范围为1×1011～5×1014ions/cm2。通过透射光谱、拉曼光谱和光致发光谱测试,对由辐照引起的样品光学性质的变化进行了研究。测试得到了原生样品和辐照样品的紫外可见近红外透射光谱。采用包络线法(the envelope method)和逐点约束最小化算法(PUMA)两种方法处理透射光谱得到了AlGaN/AlN薄膜的折射率、消光系数、吸收系数等光学常数。对吸收系数曲线利用Lucovsky模型分析了辐照在AlGaN禁带中引入的缺陷能级。通过Tauc关系得到了各注量样品的光学带隙。分析了折射率、消光系数、光学带隙随辐照离子注量的变化机理。通过微区Raman光谱分析了样品的组分、辐照引入的缺陷等信息。住高注量样品的Raman光谱中出现了空位、间隙原子相关的局域振动模式,并且出现了无序激活Raman散射模式,由于无序激活Raman散射引起了A1(LO)模式的红移。光致发光谱表明辐照在样品中引入了深能级缺陷,与这些缺陷相关的非辐射复合使得黄光发射峰强度降低。通过本论文的研究,获得了AlGaN/A1N外延薄膜材料晶体结构、光学性质等对于MeV重离子辐照随离子注量的变化规律。本文的研究方法和结论对于工作在辐照环境下的A1GaN/A1N基光电器件的可靠性研究以及AlGaN/A1N外延薄膜材料光学常数随离子注量变化的机理研究有参考作用。

关键词：铝镓氮重离子辐照透射光谱光学常数 Raman光谱光致发光谱

利用D-D核反应出射的质子和氚产额比研究低能氘核与重原子相互作用势

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利用D-D核反应出射的质子和氚产额比研究低能氘核与重原子相互作...

作者：周钰珊兰州大学

学位级别：硕士

随着科技的进步,离子束分析技术已经广泛应用在材料科学等领域。入射粒子与靶物质原子的相互作用是离子束分析技术的基础,而粒子与物质间的相互作用势则是计算核能损以及辐照损伤的重要物理参量,因而备受关注。基于量子力学的第一性原... 详细信息

随着科技的进步,离子束分析技术已经广泛应用在材料科学等领域。入射粒子与靶物质原子的相互作用是离子束分析技术的基础,而粒子与物质间的相互作用势则是计算核能损以及辐照损伤的重要物理参量,因而备受关注。基于量子力学的第一性原理可给出相互作用势的无经验参数的模拟计算结果,但其计算量巨大,当前的计算能力限制了该方法的应用。本工作分析了金属材料中低能D-D核反应出射质子与氚产额比、粒子与靶材料原子间的多次散射以及核反应产物出射角三者间的关系,提出以D-D核反应的产额比研究入射的低能氘离子与靶材料原子间相互作用势的方法,并利用粒子输运的蒙特卡洛模拟方法构建相应的模拟程序。金属材料中低能D-D核反应实验在日本东北大学的低能强流加速器装置上开展。实验中,先将能量10～20keV(步长1keV)的氘离子注入待测的金属靶,同时监测质子产额,当质子产额不随时间变化后,测量出射的质子与氚的产额比。为保证统计性,每个能量点下质子产额计数要达到80000,个别金属靶中质子计数达到160000。基于蒙特卡洛方法,考虑入射离子能量损失、飞行距离、散射角、碰撞参量以及核反应产额等物理过程,本工作独立开发出产额比模拟程序。其中散射角的计算采用高斯-米勒积分公式,便于模拟不同相互作用势模型下的产额比。通过程序模拟得到了简单动力学、普适势以及修改后的普适势下的产额比。通过与实验值对比后,得出如下结论：1.产额比的简单动力学模拟结果与实验值存在较大差异;2.考虑多次散射以及质心系下D-D核反应微分截面的角分布等影响因素后,产额比的模拟值接近实验值;3.在上述基础上,增加普适势的屏蔽半径,得出的产额比模拟值更接近实验值,但仍与实验值存在一定的差距。

关键词：低能核反应质子与氚产额比多重散射相互作用势

载能离子辐照引起GaAs和InGaN光学特性变化的研究

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载能离子辐照引起GaAs和InGaN光学特性变化的研究

作者：杨迪兰州大学

学位级别：硕士

以GaAs、GaN和InGaN为主的III-V族半导体材料因其具有较大的禁带宽度、较高的电子迁移率和饱和电子漂移速率,被广泛应用于光电器件和太阳能电池领域。特别是InGaN具有带隙在整个太阳光谱范围内连续可调的优点,利用其制备的多结太阳能电... 详细信息

以GaAs、GaN和InGaN为主的III-V族半导体材料因其具有较大的禁带宽度、较高的电子迁移率和饱和电子漂移速率,被广泛应用于光电器件和太阳能电池领域。特别是InGaN具有带隙在整个太阳光谱范围内连续可调的优点,利用其制备的多结太阳能电池在航天领域也有着广阔的应用前景。在这些环境中,材料的光电特性可能在载能粒子辐照下发生改变,因此研究III-V族半导体的辐照效应对评价其器件的抗辐照性能具有指导意义。本工作主要分为三部分:其一,分别采用250 keV的质子和4.5 MeV的Kr离子对GaAs进行辐照,注量为1×1012 cm×1014 cm,利用光致发光(PL)谱和拉曼(Raman)光谱测试手段,分析材料光学性质的变化以及内部缺陷的演化过程。其二,使用5 MeV的Xe离子辐照GaN和InGaN(x=0.37,0.47)薄膜,辐照剂量为3×1011 cm×1013 cm,利用PL谱研究材料在重离子辐照后发光性能的变化趋势。然后将辐照样品在500℃下退火30 min,分析退火效应对InGaN发光性能的恢复机理。其三,采用352.8 MeV Fe离子辐照InGaN(x=0.37,0.47),辐照剂量为1×1011 cm×1013 cm,通过PL谱和Raman光谱分析辐照前后InGaN发光性能和晶格结构的变化。得到了如下结果:1.质子辐照GaAs后的发光谱显示CAs峰及其声子伴线逐渐减弱,913 nm处的复合缺陷峰则先增大后减小,Kr离子辐照后发光峰则完全消失。拉曼散射谱的结果显示质子辐照对晶体结构没有影响,而Kr离子辐照后LO声子峰峰位向低频方向移动,峰宽出现非对称性展宽,晶体结构发生明显改变。***离子辐照后,GaN的发光强度随辐照损伤增大迅速减弱,而In0.37Ga0.53N衰减的较为缓慢,In0.47Ga0.53N的发光峰在低辐照损伤下甚至有一定增强,高损伤剂量下才开始减弱。表明In含量越高的InGaN其发光性能的抗辐照能力越强。退火处理后,InGaN(x=0.37,0.47)的发光强度明显增强,而GaN则没有出现带边峰。3.高能Fe离子辐照InGaN(x=0.37,0.47)后的Raman谱基本没有变化,说明Fe离子的电离能损没有对材料造成明显的结构损伤。PL谱的结果显示不管是低In或高In组分InGaN的发光强度在高剂量辐照下都会有显著提升。

关键词： GaAs InGaN 辐照损伤光致发光拉曼光谱

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玻璃制备及其电子辐照效应的光学吸收谱研究

玻璃制备及其电子辐照效应的光学吸收谱研究

作者：田丰兰州大学

学位级别：硕士

为了优化能源结构,保障国家能源安全,我国核电事业在目前和未来一段时间都将高速发展。然而大力发展核电的同时,也会产生大量的高放射性废物。目前,我国提出的对高放射性废物的处理办法是玻璃固化,进而深地质处置。在此期间,玻璃固化体... 详细信息

为了优化能源结构,保障国家能源安全,我国核电事业在目前和未来一段时间都将高速发展。然而大力发展核电的同时,也会产生大量的高放射性废物。目前,我国提出的对高放射性废物的处理办法是玻璃固化,进而深地质处置。在此期间,玻璃固化体将长期处于放射性核素的β衰变环境中,这将对玻璃固化体的网络结构造成影响,进而改变玻璃固化体的物理化学性质,加大放射性核素泄露进入生物圈的危险。目前,我国在高放射性废物玻璃固化体的β辐照效应研究上,在研究广度和深度上还十分有限,在玻璃固化体的β辐照效应及其机理的理解上还很不完善,这严重影响到了我国核能产业健康稳定可持续发展。为了研究高放射性废物玻璃固化体中的β辐照效应对玻璃固化体网络结构的影响,本论文采用电子束来模拟固化体贮存时的电子辐照环境,以外辐照方式来辐照玻璃样品。具体采用1.2MeV电子辐照三种不同组分的玻璃样品,分别为Si02玻璃、NBS玻璃和HBS玻璃,其中Si02玻璃和HBS玻璃为商业购置玻璃,NBS玻璃是参考国外高放废物固化体玻璃组份,本实验室自己炼制而成的玻璃。对电子辐照前后的样品,本论文通过光学吸收谱测试分析来研究电子辐照对玻璃光学带隙和网络结构的影响,从而模拟研究长期处在放射性核素的β衰变环境中玻璃固化体光学带隙和网络结构的变化。本论文得到的主要结果如下：1)电子辐照导致玻璃光学带隙发生变化。在Si02玻璃中,电子辐照导致了光学带隙的增大,原因可能是电子辐照造成了Si02玻璃基态能级的退化。在NBS玻璃和HBS玻璃中,电子辐照导致了光学带隙的减小,原因可能是电子辐照导致了这两种玻璃样品中原有能带和带尾态向低能和高能两端延展。2)未辐照的Si02玻璃样品由于成分单一,在所研究的光学区间内几乎没有缺陷;未辐照的NBS玻璃和HBS玻璃成分复杂,含有E'-centers(≡Si-O·)、 Fe3+species和NBOHC(≡Si·)三种结构缺陷。3)电子辐照玻璃样品后,在Si02玻璃中新出现两个光学吸收带,对应E'-centers(≡Si-O·)和NBOHC(≡Si·)两种缺陷结构;在NBS玻璃中新出现四个光学吸收带,其中一个对应POL(≡Si-O-O-Si≡)缺陷结构;在HBS玻璃中新出现三个光学吸收带,其中一个对应POL(≡Si-O-O-Si≡)缺陷结构。4)电子辐照后,Si02玻璃出现的结构缺陷不仅种类少,而且缺陷浓度小,耐电子辐照性能最好。NBS玻璃在电子辐照后出现了一些新的缺陷,然而新缺陷浓度较低,表现出一定的耐电子辐照能力。HBS玻璃在电子辐照后,不仅出现了新的缺陷,而且新缺陷的浓度在107Gy量级的电子辐照剂量上就已经出现饱和,说明耐电子辐照性能最差。

关键词：高放废物固化体玻璃电子辐照效应光学吸收谱光学带隙缺陷结构

高电荷态离子Ar～（q+），Pb～（q+）在Si，Cu，W靶表面上的原子溅射研究

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高电荷态离子Ar～（q+），Pb～（q+）在Si，Cu，W靶表面上的原子...

作者：丁大杰兰州大学

学位级别：硕士

人们对低速高电荷态离子(Slow Highly Charged Ion)与固体靶相互作用这一课题在近二十年里进行了很多研究，如离子中性化过程，X-射线，俄歇电子发射，电子溅射，表面原子溅射等。在实验和理论上都得到了很多有价值的结果。高电荷态离... 详细信息

人们对低速高电荷态离子(Slow Highly Charged Ion)与固体靶相互作用这一课题在近二十年里进行了很多研究，如离子中性化过程，X-射线，俄歇电子发射，电子溅射，表面原子溅射等。在实验和理论上都得到了很多有价值的结果。高电荷态离子具有很大的势能，它与固体表面碰撞时有可能溅射出比自身数目大得多的原子。因而有可能在低动能入射，不损伤固体内部结构的情况下，在材料表面实现纳米蚀刻。所以高电荷态离子在固体靶表面引起靶原子溅射一直倍受关注。我们在中国科学院近代物理研究所ECR源实验平台进行了高电荷态离子Ar(E=20-320keV，q=8，11，13，15，16)，pb(E=80-720keV，q=20，24，30，32，35，36)轰击洁净的Si，Cu，W固体靶实验。对靶材料采取一系列的化学，物理处理方式使其洁净。实验中，我们从不同的入射角度(15°-75°)测量了电中性和带正电溅射粒子的相对产额(99.9％为靶原子)。测量了以下入射离子在靶上的相对溅射产额： (a)入射离子Ar，E=160keV，q=8，11，13，15，16 (b)入射离子Ar，E=96，112，128，144，160，176，208，240，288，320keV (c)入射离子Ar，E=20keV (d)入射离子pb，E=400keV，q=20，24，30，32，35，36 (e)入射离子pb，E=216，252，288，324，360，432，504，576，648，720keV (f)入射离子pb，E=80keV 实验结果表明：在上述实验条件下，(1)，Ar，pb轰击Si，Cu，W靶，靶表面没有发生爆炸而导致原子溅射：其中Ar轰击Si，Cu，W靶，没有明显的势能溅射效应。(2)，存在0.30v＜v＜0.40v一个入射离子速度共振区，该区域不依赖于靶的材料性质，但原子溅射产额明显增多;(3)，溅射产额明显地依赖于入射离子的核能损，核能损越大产额越多，其中Ar在Si靶表面引起溅射的产额与核能损成正比关系。

关键词：低速高电荷态离子相对溅射产额速度共振区核能损

分子动力学模拟硼硅酸盐玻璃的组分效应和辐照效应

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分子动力学模拟硼硅酸盐玻璃的组分效应和辐照效应

作者：赵彦兰州大学

学位级别：硕士

近年来,核能产业发展迅速。硼硅酸盐玻璃(NBS玻璃)由于在核工业中具有重要的应用,因此受到了广泛关注与研究。一方面,NBS玻璃是一种重要的地质处置中用于高放废物固化的材料,是屏蔽放射性废物的第一道屏障,在长期的地质处置过程中不可... 详细信息

近年来,核能产业发展迅速。硼硅酸盐玻璃(NBS玻璃)由于在核工业中具有重要的应用,因此受到了广泛关注与研究。一方面,NBS玻璃是一种重要的地质处置中用于高放废物固化的材料,是屏蔽放射性废物的第一道屏障,在长期的地质处置过程中不可避免地会受到放射性废物衰变产生的射线照射;另一方面,NBS玻璃也是惯性约束聚变(ICF)靶丸——空心玻璃微球(HGM)的主要成分,在聚变实验中既要向微球内充入氘氚等燃料气体,也要充入Ar气等惰性气体作为诊断气体用以诊断等离子体的密度温度等特性,粒子束辐照改性法是目前实验上应用较多的充气方法。基于NBS玻璃在地质处置中和ICF实验上的重要应用,本工作利用分子动力学(MD)模拟手段对NBS玻璃的组分效应和辐照效应开展了两方面的研究,希望从微观层面剖析NBS玻璃的性能机理,在一定程度上弥补实验手段的不足,并力求对实验工作有一定指导作用。***玻璃的组分效应研究在这一部分的工作中,采用MD模拟和实验手段分别对SNBS1-8系列未辐照的玻璃样品进行了机械性能分析测试,模拟结果和实验结果都显示玻璃的硬度和模量都随着钠硼比(R值)的上升而增加,实验和模拟结果符合一致。通过对玻璃微观结构的统计分析发现,玻璃体系中的[BO]向[BO]随R值增大线性转换,同时Si-O-Si结构增加而非桥氧基本保持不变,这反映玻璃体系的聚合度上升,因此我们认为玻璃的机械性能上升应该主要是由玻璃体系的聚合度上升导致的。对于组分效应的研究可以说明MD模拟在研究NBS玻璃的机械性能变化方面具有可行性,并且玻璃的机械性能受玻璃体系聚合度的影响较大。***玻璃的辐照效应研究这一部分研究的玻璃样品组分基于实验上所用的玻璃微球组分设计。将能量为1 keV的Au粒子采用外辐照的方式注入到玻璃体系内,随着辐照剂量的增加玻璃体系内产生的缺陷空穴越来越多,最终可以在里面产生明显的扩散通道,说明粒子束辐照可以提升玻璃微球的充气性能。将辐照后的玻璃体系在高温高压的条件下弛豫一段时间,发现辐照产生的缺陷损伤在一定程度上可以得到修复,扩散通道逐渐关闭,并且温度越高修复效应越显著。这对实验上靶丸充气具有指导作用:Ar原子可以通过辐照产生的微通道扩散进入到微球腔体内部,并且经过一段时间的热弛豫微通道关闭,最终实现了充气保气的目的;在不破坏靶丸结构的条件下,升高温度有利于辐照后微球的修复。

关键词：分子动力学模拟硼硅酸盐玻璃组分效应辐照效应

介质内100keV-2 MeV中子能谱测量技术研究

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介质内100keV-2 MeV中子能谱测量技术研究

作者：王新华兰州大学

学位级别：硕士

在核工程的理论设计中,需要测量介质内低能区的中子积分实验数据;在反应堆的概念设计中,结构材料及组合装置内低能区的实验数据显得尤为重要;在核数据的编评中,目前已有的实验数据主要集中在高能段,而高精度的低能段中子实验积分数据目... 详细信息

在核工程的理论设计中,需要测量介质内低能区的中子积分实验数据;在反应堆的概念设计中,结构材料及组合装置内低能区的实验数据显得尤为重要;在核数据的编评中,目前已有的实验数据主要集中在高能段,而高精度的低能段中子实验积分数据目前非常缺乏。因此开展介质内低能段中子能谱测量技术的研究是非常必要的。本论文研究包括以下几个方面: 1、考虑在介质内部测量100 keV—2 MeV的中子能谱,充分分析比较了当前各种典型的中子探测谱仪的优劣,最终选择含氢正比计数管作为介质内中子能谱测量的探测器。 2、分析以前的资料和数据,结合将要开展实验的实际情况制作了一个球形含氢正比计数管样管;利用球形含氢正比计数管样管内壁的U涂层发射的α粒子对计数管的坪曲线、倍增因子和能量分辨进行了测量,确定了工作电压。 3、计算了影响计数管响应函数的两个主要因素:壁效应和非均匀性电场,将计算结果输入到含氢正比计数管单能中子响应函数MC程序,利用该程序对不同能量的单能中子在计数管内的响应函数进行了计算。 4、利用高压倍加器中子发生器产生的D-D和D-T中子以及静电加速器中子源产生的50 keV—1400 keV的低能中子对计数管单能中子能量响应及计数管的中子各向异性进行了研究,并对计算的响应函数进行标定。利用计数管内壁的U镀层发射的α粒子和加速器产生的准单能中子,对测量系统进行了能量刻度。 5、研究了含氢正比计数管测量得到的反冲质子谱的解谱方法。用逆矩阵结合最小二乘法编写了解谱程序,利用该程序对测量到的反冲质子谱进行了解谱。分析了几个解得的准单能中子谱,分析结果表明研制的球形含氢正比计数管可以用于介质内2 MeV以下中子能谱测量。

关键词：球形含氢正比计数管中子能谱响应函数能量响应

Xe离子、电子辐照导致硼硅酸盐玻璃机械性能变化及钙钛锆石玻璃陶瓷制备工艺研究

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Xe离子、电子辐照导致硼硅酸盐玻璃机械性能变化及钙钛锆石玻璃陶...

作者：张多飞兰州大学

学位级别：硕士

核能的广泛利用在造福人类的同时必然会产生大量的放射性废物,特别是半衰期长、放射性活度大、释热率高、毒性大的高放废物很难处理。目前已经应用于工业的高放废物处理方法是:先将其固化在玻璃体内,再将玻璃固化体进行深地质掩埋。但... 详细信息

核能的广泛利用在造福人类的同时必然会产生大量的放射性废物,特别是半衰期长、放射性活度大、释热率高、毒性大的高放废物很难处理。目前已经应用于工业的高放废物处理方法是:先将其固化在玻璃体内,再将玻璃固化体进行深地质掩埋。但是玻璃网络属于热力学亚稳态结构,在长期的地质储存过程中其性能会因为辐照发生变化。本文第一部分内容利用Xe离子外辐照模拟α衰变、电子外辐照模拟β衰变,研究了硼硅酸盐玻璃固化体因辐照导致的机械性能变化。得到如下结论:当Xe离子在固化体中的能量沉积达到6.6×1021 keV/cm3时,固化体硬度和模量分别下降了约24%和7.4%,辐照后玻璃固化体韧性增强机械性能变好;电子辐照实验,当电子在样品中能量沉积达到实验范围内最大值1.4×1022keV/cm3时,样品硬度和模量分别下降了约4.7%和2.9%。由于玻璃属于亚稳状态,在高温环境下不稳定,并且对锕系核素包容量比较低,并不是最佳的高放废物固化材料。因此,本文第二部分研究了单一矿相钙钛锆石(Ca ZrTi2O7)玻璃陶瓷固化体的制备方法。实验发现要炼制单一矿相的钙钛锆石玻璃陶瓷,钙钛锆三种元素的最佳摩尔比应该为2:2:1。最佳核化温度为860℃,当核化温度小于860℃时,形成的主要晶相是Ca2Ti2O6晶体,当核化温度大于860℃时除目标矿相CaZrTi2O7晶体外会有少量的TiO2和ZrO2晶体形成。研究发现玻璃熔融体冷度速度对样品的微观结构会产生较大的影响,冷却速度大的样品钙钛锆石晶体数目多,尺寸小,分布均匀;冷却速度小的样品,晶体数目较少,尺寸大小不一,分布不均,并且有少量TiO2和ZrO2晶体生成。实验还研究了CeO2掺量对钙钛锆石玻璃陶瓷结晶性能的影响。随着CeO2掺量增多,样品中晶体的晶胞参数变大,晶体粒度也变大,同时样品结晶度增大。但过高的CeO2掺量会导致固化体析出SiO2、ZrO2和Ti晶体。XPS分析表明Ce元素以三价和四价两种混合价态存在于固化体中。

关键词：高放废物固化体玻璃机械性能钙钛锆石玻璃陶瓷制备