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Zr^(4+)共掺对Cs_(2)LaLiBr_(6):Ce晶体的中子/伽马甄别性能的影响

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无机材料学报 2024年第5期39卷 539-546页

作者：郑中秋魏钦华童宇枫唐高尹航秦来顺中国计量大学材料与化学学院杭州310018 中国科学院上海硅酸盐研究所人工晶体研究中心上海201899

中子探测技术广泛用于国土安全、核材料安全检测以及高能物理等领域,由于3He资源紧缺,近年来急需开发出能够同时甄别中子/伽马的新型闪烁晶体,Cs_(2)LaLiBr_(6):Ce(CLLB:Ce)晶体具有良好的中子/伽马甄别能力、优异的能量分辨率以及高的... 详细信息

中子探测技术广泛用于国土安全、核材料安全检测以及高能物理等领域,由于3He资源紧缺,近年来急需开发出能够同时甄别中子/伽马的新型闪烁晶体,Cs_(2)LaLiBr_(6):Ce(CLLB:Ce)晶体具有良好的中子/伽马甄别能力、优异的能量分辨率以及高的光输出,但其中子/伽马甄别性能有待进一步提高。本研究采用垂直布里奇曼法成功生长了Zr^(4+)共掺杂的CLLB:Ce晶体。通过不同表征手段研究了Zr^(4+)共掺杂CLLB:Ce晶体的结构和组分,结果表明Zr^(4+)成功掺入基质材料且对基质晶体结构不产生明显的影响,Zr^(4+)共掺杂后没有产生新的发光中心,紫外衰减时间约为27.0 ns,仍具有较快的荧光衰减。Zr^(4+)共掺杂CLLB:Ce晶体的品质因子(Figure of Merit,FOM)从1.2提高到1.5,表明其中子/伽马甄别能力得到改善。结合热稳定性和闪烁衰减时间,探讨了衰减时间对FOM的影响机制,Zr^(4+)共掺杂可以抑制浅电子陷阱和Vk中心,减少电子捕获和脱陷过程,使Ce^(3+)直接捕获的概率大大增加,从而表现出更快的衰减速率。本研究显示,Zr^(4+)共掺杂CLLB:Ce晶体在中子/伽马探测领域具有潜在的应用前景。

关键词：闪烁晶体 CLLB:Ce 中子/伽马甄别钾冰晶石结构

基于含氧氢化钆薄膜的宽波段调制光致变色智能窗

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无机材料学报 2024年第4期39卷 441-448页

作者：李众少李明曹逊中国科学院上海硅酸盐研究所上海200050 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049

光致变色窗户因结构简单、被动调光和零能耗输入而被认为是一种高效的节能智能窗,然而有关光致变色智能窗的研究很少涉及中红外(MIR)波段,这限制了节能效率。本研究通过在ITO衬底上生长稀土含氧氢化物(ReO_(x)H_(y))薄膜,实现了宽波段... 详细信息

光致变色窗户因结构简单、被动调光和零能耗输入而被认为是一种高效的节能智能窗,然而有关光致变色智能窗的研究很少涉及中红外(MIR)波段,这限制了节能效率。本研究通过在ITO衬底上生长稀土含氧氢化物(ReO_(x)H_(y))薄膜,实现了宽波段调制的能力。所开发的光致变色智能窗口能够通过感应光强度自动调节发射率,同时保持可见光和近红外(NIR)调制(ΔT_(sol)=35.1%,ΔT_(l um)=37%,Δ(ε8-13μm=0.12))。研究还通过优化制备气氛,实现了GdO_(x)H_(y)的一步制备并提高了稳定性,通过综合表征分析了光致变色机理。总之,这种跨越可见光-近红外-中红外的被动协同调制方法有望推动光致变色智能窗的发展。

关键词：光致变色稀土含氧氢化物智能窗动态辐射制冷

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高熵碳化物超高温陶瓷的研究进展

无机材料学报 2024年第6期39卷 591-608页

作者：蔡飞燕倪德伟董绍明中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室上海200050 中国科学院上海硅酸盐研究所结构陶瓷及复合材料工程研究中心上海200050 中国科学院大学北京100049 国科大杭州高等研究院杭州310024

高速飞行技术的发展对高性能热结构材料提出了迫切需求。高熵碳化物(HECs)陶瓷作为近年来发展迅速的一类新型材料,兼具高熵陶瓷与超高温陶瓷的优良特性,在极端服役环境中具有广阔的应用前景,因此得到国内外学者的广泛关注。相比仅含有... 详细信息

高速飞行技术的发展对高性能热结构材料提出了迫切需求。高熵碳化物(HECs)陶瓷作为近年来发展迅速的一类新型材料,兼具高熵陶瓷与超高温陶瓷的优良特性,在极端服役环境中具有广阔的应用前景,因此得到国内外学者的广泛关注。相比仅含有一种或两种过渡金属元素的传统超高温碳化物陶瓷,HECs综合性能有所提升,且具有更强的组成和性能可设计性,因此具备较大的发展潜力。经过对HECs的不断探索,研究人员获得了许多有趣的结果,开发了多种HECs的制备方法,对HECs的显微结构和性能的认识也更加深入。本文综述了HECs的基本理论以及从实验过程中获得的规律;对HECs粉体、HECs块体、HECs涂层及薄膜,以及纤维增强HECs基复合材料的制备方法进行了梳理和归纳;并对HECs的力学、热学等性能,尤其是与高温应用相关的抗氧化、抗烧蚀性能的研究进展进行了综述和讨论。最后,针对HECs研究中有待进一步完善的科学问题,对HECs的未来发展提出了展望。

关键词：高熵碳化物超高温陶瓷力学性能抗氧化性能抗烧蚀性能综述

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ZnS透明陶瓷的研究进展及其应用

硅酸盐学报 2024年第3期52卷 1082-1099页

作者：李家科郝浩博袁强陈鹏辉李江景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院江西景德镇333403 中国科学院上海硅酸盐研究所透明陶瓷研究中心上海201899 中国科学院大学材料与光电中心北京100049

硫化锌(ZnS)透明陶瓷在可见光至长波红外波段(0.36~12μm)都具有很高的透过率,且拥有较好的力学和热学综合性能,在红外窗口、中红外激光增益介质等方面具有广泛的应用。本文梳理了ZnS透明陶瓷的研究进展,并分析了热压烧结、化学气相沉... 详细信息

硫化锌(ZnS)透明陶瓷在可见光至长波红外波段(0.36~12μm)都具有很高的透过率,且拥有较好的力学和热学综合性能,在红外窗口、中红外激光增益介质等方面具有广泛的应用。本文梳理了ZnS透明陶瓷的研究进展,并分析了热压烧结、化学气相沉积和放电等离子烧结等制备工艺对ZnS透明陶瓷光学性能和力学性能的影响,对ZnS透明陶瓷的发展进行了总结和展望。

关键词：硫化锌透明陶瓷多光谱硫化锌热压烧结化学气相沉放电等离子烧结中红外激光材料

Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)基铁电陶瓷的弛豫特征与储能性能

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硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1173-1182页

作者：王思民葛广龙钱进林锦锋李国辉刘志甫翟继卫同济大学材料科学与工程学院功能材料研究所上海201804 中国科学院上海硅酸盐研究所无机功能材料与器件重点实验室上海200050 中国科学院大学材料科学与光电工程研究中心北京100049

电介质陶瓷电容器作为信息社会电子器件的核心器件之一,具有可靠性高、耐高温高压和优异的储能特性,尤其是凭借其较高的功率密度,广泛用于先进脉冲功率系统之中。Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)(BNT)作为无铅铁电陶瓷的典型代表已受到广泛研... 详细信息

电介质陶瓷电容器作为信息社会电子器件的核心器件之一,具有可靠性高、耐高温高压和优异的储能特性,尤其是凭借其较高的功率密度,广泛用于先进脉冲功率系统之中。Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)(BNT)作为无铅铁电陶瓷的典型代表已受到广泛研究。然而,其较大的剩余极化和较低的击穿场强限制了BNT陶瓷在储能领域的应用和发展。本工作通过调控弛豫特征,制备了具有较高储能特性的BNT基介质陶瓷。首先,通过掺杂(Al_(0.5)Nb_(0.5))^(4+)降低陶瓷的晶粒尺寸实现了击穿场强的提高,同时也对弛豫特性的增强有一定贡献。其次,通过调控Sr和Ca的比例可以进一步提高材料的弛豫特性,实现储能密度的提高。当Ca离子取代量达到0.15时,陶瓷获得了最优的综合性能,在630 kV/cm的电场下,其储能密度为6.4 J/cm^(3),储能效率达到85%。当电压为300 kV/cm时,其功率密度和工作电流密度分别可以达到154.4 MW/cm^(3)和1029.6 A/cm^(2),并且其储能性能在20℃到110℃温度范围内具有良好温度稳定性(3.4±0.12)J/cm^(3),79.0%±7.4%,在1 Hz到100 Hz频率范围内具有良好的频率稳定性(3.30±0.01)J/cm^(3),81.0%±5.5%。

关键词：钛酸铋钠陶瓷弛豫性储能密度储能效率

不同掺杂量Eu_(x)Lu_(1.4–x)Gd_(0.6)O_(3)透明陶瓷的制备与性能

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硅酸盐学报 2024年第3期52卷 828-835页

作者：陈宇洋毕愿朱丹阳贺宁桐胡辰王雁斌张芳李江中国科学院上海硅酸盐研究所透明陶瓷研究中心上海201899 中国科学院大学北京100049 武汉工程大学材料科学与工程学院武汉430205 江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

为了满足高能射线成像对闪烁陶瓷的应用要求,并探究Eu^(3+)掺杂量对陶瓷微观结构和光学性能的影响,采用液相共沉淀法合成了不同Eu^(3+)掺杂量的Eu_(x)Lu_(1.4–x)Gd_(0.6)O_(3)(x=0、0.02、0.06、0.10、0.14、0.18)粉体并通过真空预烧... 详细信息

为了满足高能射线成像对闪烁陶瓷的应用要求,并探究Eu^(3+)掺杂量对陶瓷微观结构和光学性能的影响,采用液相共沉淀法合成了不同Eu^(3+)掺杂量的Eu_(x)Lu_(1.4–x)Gd_(0.6)O_(3)(x=0、0.02、0.06、0.10、0.14、0.18)粉体并通过真空预烧结合热等静压烧结,制备出Eu_(x)Lu_(1.4–x)Gd_(0.6)O_(3)透明陶瓷。随着Eu^(3+)掺杂量的增加,陶瓷直线透过率先升高后降低,在x=0.10时达到最高(71.4%@611 nm)。Eu_(x)Lu_(1.4–x)Gd_(0.6)O_(3)陶瓷的光致激发光谱和光致发光光谱证明了Eu^(3+)掺杂量的增加能够提升陶瓷的吸收峰和发射峰强度。陶瓷在X射线激发下的发光强度随着Eu^(3+)掺杂量的升高呈现先升高后降低的趋势,在Eu^(3+)掺杂量(摩尔分数)为3%时达到最高。Eu_(x)Lu_(1.4–x)Gd_(0.6)O_(3)陶瓷在可见光和X射线激发下都呈现强烈的红光发射,与硅光电二极管光谱响应有着良好的耦合性。

关键词：透明陶瓷闪烁陶瓷发光性能

Zr共掺对CsLaLiBr:Ce晶体的中子/伽马甄别性能的影响

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无机材料学报 2024年

作者：郑中秋魏钦华童宇枫唐高尹航秦来顺中国计量大学材料与化学学院中国科学院上海硅酸盐研究所人工晶体研究中心

中子探测技术广泛用于国土安全、核材料安全检测以及高能物理等领域，近年来由于3He资源紧缺，急需开发出能够同时甄别中子/伽马的新型闪烁体，Cs2LaLiBr6:Ce(CLLB:Ce)晶体具有良好的中子/伽马甄别能力、优异的能量分辨率以及高光输出... 详细信息

中子探测技术广泛用于国土安全、核材料安全检测以及高能物理等领域，近年来由于3He资源紧缺，急需开发出能够同时甄别中子/伽马的新型闪烁体，Cs2LaLiBr6:Ce(CLLB:Ce)晶体具有良好的中子/伽马甄别能力、优异的能量分辨率以及高光输出。本研究采用垂直布里奇曼法成功生长了Zr4+共掺杂的CLLB:Ce晶体。通过X射线衍射图谱、XPS、ICP-MS等手段研究了Zr4+共掺CLLB:Ce晶体的结构和组分，Zr4+成功掺入基质材料且对基质晶体结构未产生明显的影响。共掺晶体的发光性能和闪烁特性，光致发光荧光光谱、X射线激发发射光谱、紫外荧光衰减等结果表明Zr4+掺杂后未产生新的发光中心，紫外衰减时间约为27ns，仍具有较快的荧光衰减。中子/伽马甄别测试结果表明，通过Zr4+共掺杂CLLB:Ce晶体的FOM从1.2提高到1.5。结合热稳定性和闪烁衰减时间，探讨了衰减时间对FOM值的影响机制，Zr4+的共掺可以抑制浅电子陷阱和Vk心，减少了电子捕获和脱陷过程，使Ce3+直接捕获的几率大大增加，从而表现出更快的衰减时间。结果表明Zr4+共掺杂CLLB:Ce晶体在中子/伽马探测领域具有潜在的应用前景。

关键词：闪烁晶体 CLLB:Ce 中子/伽马甄别钾冰晶石结构

基于广度优先搜索的全芯片光源掩模优化关键图形筛选方法

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光学学报 2024年第9期44卷 139-149页

作者：杨欣华江一鹏李思坤廖陆峰张双张利斌张生睿施伟杰韦亚一王向朝中国科学院上海光学精密机械研究所高端光电装备部中国科学院大学材料与光电研究中心中国科学院微电子研究所EDA中心中国科学院大学集成电路学院东方晶源微电子科技(北京)有限公司浙江大学光电科学与工程学院

提出一种基于广度优先搜索的全芯片光源掩模优化关键图形筛选方法。通过广度优先搜索算法得到所有图形数最少的关键图形组。以45 nm标准单元库测试图形集为例，采用商用计算光刻软件Tachyon Tflex对本文方法的筛选结果进行仿真验证。结... 详细信息

提出一种基于广度优先搜索的全芯片光源掩模优化关键图形筛选方法。通过广度优先搜索算法得到所有图形数最少的关键图形组。以45 nm标准单元库测试图形集为例，采用商用计算光刻软件Tachyon Tflex对本文方法的筛选结果进行仿真验证。结果表明，本文方法获得的关键图形组的工艺窗口优于Tachyon Tflex中的同类技术。相比于基于深度优先搜索的全芯片SMO关键图形筛选方法，本文方法只筛选出所有图形数量最少的关键图形组，图形筛选效率更高。

关键词：集成光学图形筛选计算光刻全芯片光源掩模联合优化广度优先搜索

尺寸效应对坩埚下降法生长氟化钙晶体影响机制的数值模拟分析

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人工晶体学报 2024年第6期53卷 973-981页

作者：施宇峰王鹏飞穆宏赫苏良碧中国科学院上海硅酸盐研究所上海201899 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049

高质量大尺寸氟化钙晶体是深紫外光刻、空天相机等高端应用不可或缺的光学材料,同时制备高质量大尺寸晶体也是晶体生长领域的难题。本文以数值手段分别模拟了3、7和20英寸(1英寸=2.54 cm)氟化钙晶体在不同生长阶段的传热、流动及相变过... 详细信息

高质量大尺寸氟化钙晶体是深紫外光刻、空天相机等高端应用不可或缺的光学材料,同时制备高质量大尺寸晶体也是晶体生长领域的难题。本文以数值手段分别模拟了3、7和20英寸(1英寸=2.54 cm)氟化钙晶体在不同生长阶段的传热、流动及相变过程。结果表明,晶体尺寸增加大幅加强熔体流动强度,而且造成坩埚外壁散热部分的面积急剧增加,由此引发固液界面局部凹陷、径向温差增大、晶体边缘-中心温差翻转、生长界面附近的轴向温梯大幅衰减等问题。此外,本文还就大尺寸氟化钙晶体生长中的坩埚下降速率和发热体功率的优化控制策略进行了探讨。

关键词： CaF_(2)晶体坩埚下降法尺寸效应数值模拟固液界面温度梯度