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单晶金刚石衬底超精密加工损伤层无损测量与表征

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机械工程学报 2024年第4期60卷 239-249页

作者：李子清崔长彩卞素标李慧慧陆静 ORIOL Arteaga 徐西鹏华侨大学制造工程研究院厦门361021 华侨大学脆性材料产品智能制造技术国家地方联合工程研究中心厦门361021 巴塞罗那大学应用物理学院西班牙巴塞罗那08028 集美大学轮机工程学院厦门361021 巴塞罗那大学纳米科学与纳米技术研究所西班牙巴塞罗那08028

针对超精密加工后单晶金刚石衬底表面损伤层具有超薄(试验仅几个纳米)且透明的特点,提出一种基于光谱椭偏的测量和表征方法,实现衬底损伤层厚度和折射率的无损测量和表征。首先,建立“粗糙层+纯基底”两层光学模型,利用离散型穆勒矩阵... 详细信息

针对超精密加工后单晶金刚石衬底表面损伤层具有超薄(试验仅几个纳米)且透明的特点,提出一种基于光谱椭偏的测量和表征方法,实现衬底损伤层厚度和折射率的无损测量和表征。首先,建立“粗糙层+纯基底”两层光学模型,利用离散型穆勒矩阵椭偏测量模式测量加工前籽晶衬底,分析测量数据获得其光学常数,作为后续加工损伤层椭偏数值反演的基础,以避免损伤层与衬底间椭偏参数耦合;然后,根据衬底加工后的特征,建立“粗糙层+损伤层+纯基底”三层光学模型,采用多点拟合分析策略,在此基础上,实现粗磨和精磨两个典型加工阶段金刚石衬底损伤层的无损表征,并进一步探究单面磨削和双面磨削损伤层差异。结果表明,籽晶折射率与金刚石折射率理论值接近,且随波长的变化趋势一致,说明测量模式和拟合策略可行;粗磨后衬底损伤层的厚度和折射率均高于精磨后衬底损伤层的厚度和折射率;双面磨削与单面磨削损伤层的折射率在红外波段基本一致,在紫外-可见波段具有差异。损伤层厚度椭偏测量结果与透射电子显微镜(Transmission electron microscope,TEM)测量结果进行比对分析,验证椭偏测量方法的准确性。所提方法可无损测量单晶金刚石衬底超薄损伤层厚度和折射率,表征超精密加工后衬底表面质量,有助于金刚石衬底超精密加工过程的工艺优化。

关键词：单晶金刚石衬底超精密加工损伤层光谱椭偏无损测量

用于锂金属电池的聚合物固态电解质的研究进展

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化学学报 2024年第4期82卷 449-457页

作者：谷琪刘夏夏周鑫宇李江林秀婧马延文南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院有机电子与信息显示国家重点实验室南京210023

聚合物固态电解质因其质轻安全、结构可设计以及优异的机械性能,成为高能量密度、高安全性全固态电池的潜在材料,逐渐成为研究的重点.但因其结晶度高、室温离子电导率低等缺陷也限制其进一步商业化.本综述梳理了近年来比较优越的聚合物... 详细信息

聚合物固态电解质因其质轻安全、结构可设计以及优异的机械性能,成为高能量密度、高安全性全固态电池的潜在材料,逐渐成为研究的重点.但因其结晶度高、室温离子电导率低等缺陷也限制其进一步商业化.本综述梳理了近年来比较优越的聚合物固态电解质种类,包括聚醚类聚合物、聚碳酸酯类聚合物、氟化聚合物、聚离子液体聚合物、单离子传导聚合物,围绕如何提升离子电导率,重点回顾了针对不同基质的结构设计和合成工艺方面的创新.最后阐述了聚合物固态电解质目前面临的基础研究和应用问题,以期为新型聚合物固态电解质的设计与制备提供新思路.

关键词：锂金属电池固态电解质聚合物电解质结构设计合成工艺

三种同分异构的双苯并吩噻嗪材料的合成、理论计算及光物理性质

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物理化学学报 2024年第1期40卷 48-56页

作者：王鹤然陈凯伏硕王晧暄袁加轩胡星奕许文娟密保秀南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院有机电子与信息显示国家重点实验室南京210023

吩噻嗪及其衍生物材料是一类重要的多环芳烃材料,在光电子领域有着广泛的应用。其中,基于苯并噻嗪材料的研究相对较少。在本文中,我们分别在吩噻嗪的1,2-、2,3-和3,4-位引入苯基,制备了三种同分异构的双苯并吩噻嗪化合物D-PTZa、D-PTZb... 详细信息

吩噻嗪及其衍生物材料是一类重要的多环芳烃材料,在光电子领域有着广泛的应用。其中,基于苯并噻嗪材料的研究相对较少。在本文中,我们分别在吩噻嗪的1,2-、2,3-和3,4-位引入苯基,制备了三种同分异构的双苯并吩噻嗪化合物D-PTZa、D-PTZb和D-PTZc,研究了它们的构效关系,并与双吩噻嗪化合物(D-PTZ)进行了对比。研究发现,D-PTZb和D-PTZc的HOMO和LUMO分布与D-PTZ的类似;对于D-PTZa,其1,2-位引入的苯基与中间的苯环空间张力较大,造成空间结构极度扭曲,性质比较特殊。并苯的引入可以有效增加分子的共轭长度,使得最大吸收波长发生红移;在2,3-位引入苯基可以有效地稳定HOMO能级,使基于π→π*跃迁的能隙稍有增大,呈现蓝光发射,溶液的荧光量子产率为1.7%;而在3,4-位引入苯基使LUMO分布更加趋向于线型,从而使LUMO更加稳定,使基于π→π*跃迁的能隙降低,其最大发射峰位于520 nm处,呈现黄绿光发射,溶液荧光量子产率为13%。此外并入苯环之后,空间张力增大,化合物的分解温度降低。我们的分子设计和结构–性质关系的研究可以为设计新的吩噻嗪材料提供基础指导。

关键词：苯并吩噻嗪有机光电材料密度泛函理论空穴-电子分析前线轨道分布光物理性质

超低损耗氮化硅集成光学：非线性光学和应用（特邀）

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光学学报 2024年第15期 303-330页

作者：郑华敏余鲲鹏李世昌陈睿扬王嘉轩陈智阳石宝奇王中凯罗弋涵龙金宝孙威梁伟鲍成英郭海润刘骏秋深圳国际量子研究院合肥国家实验室南方科技大学量子科学与工程研究院中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所清华大学上海大学

超低损耗氮化硅（Si3N4）集成光波导技术正逐渐成为集成光学领域的核心技术，受到了广泛的研究和关注。深入探讨了氮化硅集成光学的非线性效应，详细介绍了氮化硅微环波导的基础理论，并在此基础上阐述了氮化硅集成光波导中常见的非线... 详细信息

超低损耗氮化硅（Si3N4）集成光波导技术正逐渐成为集成光学领域的核心技术，受到了广泛的研究和关注。深入探讨了氮化硅集成光学的非线性效应，详细介绍了氮化硅微环波导的基础理论，并在此基础上阐述了氮化硅集成光波导中常见的非线性光学现象。此外，综述了近期基于氮化硅集成芯片器件的非线性光学效应的研究进展及现状，以及这些现象在集成光学、非线性光学和量子光学中的关键应用。这一综合性分析旨在为氮化硅集成光学技术的进一步研究和发展提供有力的支持和指导。

关键词：克尔非线性 Lugiato-Lefever方程孤子光频梳自注入锁定微波合成

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中国深层—超深层钻完井关键技术及发展方向

石油学报 2024年第1期45卷 312-324页

作者：刘岩生张佳伟黄洪春中国石油集团工程技术研究院有限公司油气钻完井技术国家工程研究中心北京102206

深层—超深层油气资源是中国油气增储上产的重要接替资源,实现深井、超深井安全优快钻完井对于深层—超深层油气资源效益开发具有重要意义。通过回顾中国深井、超深井发展历程,梳理对比深井、超深井钻完井技术发展现状、关键技术进展及... 详细信息

深层—超深层油气资源是中国油气增储上产的重要接替资源,实现深井、超深井安全优快钻完井对于深层—超深层油气资源效益开发具有重要意义。通过回顾中国深井、超深井发展历程,梳理对比深井、超深井钻完井技术发展现状、关键技术进展及应用效果,结合面临的主要问题指出了下一步的发展方向。通过对比全球及中国深井、超深井钻完井关键钻井装备、井身结构优化与拓展、钻井提速、钻井液、固井、随钻测控技术与装备、试油完井关键技术指标及应用情况,指出抗高温高压、高稳定性是当前存在的主要技术差距。剖析了支撑中国实现陆上8000 m超深井常态化,钻深能力迈上9000 m台阶,正向万米挺进的深井自动化钻机、井身结构优化、控压钻井、高效PDC钻头、抗高温超高密度油基钻井液、高效堵漏、高强度韧性水泥浆及自动化固井、抗高温酸压、深层连续管作业机等一批高端装备、尖端工具、核心助剂的最新进展及应用情况。针对超深层超高温、超高压、复杂地应力和多压力系统等给安全高效钻完井带来巨大挑战,提出进一步开展井身结构拓展、抗超高温高压井下工具仪器、超高温井筒工作液、超深高效破岩及提速工具、超高温特高压试油完井工具、超高温低伤害压裂液和酸液体系、数字化智能化钻完井装备与技术等攻关研究,加速关键核心技术的突破与迭代升级,为深层—超深层油气资源高效勘探开发提供支撑与保障。

关键词：深层—超深层油气钻完井关键技术发展现状发展方向

电致化学发光体系中共反应促进剂的研究及应用进展

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分析化学 2024年第05期52卷 634-644页

作者：李美星石佳伟崔帅辉张宇航沈清明南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院有机电子与信息显示国家重点实验室

电致化学发光(Electrochemiluminescence, ECL)是指物质在电极表面发生的氧化还原反应并通过中间产物之间的高能电子转移引起的发光现象。在共反应剂参与的ECL过程中，共反应促进剂能有效催化共反应剂分解并生成丰富的自由基中间体，显... 详细信息

电致化学发光(Electrochemiluminescence, ECL)是指物质在电极表面发生的氧化还原反应并通过中间产物之间的高能电子转移引起的发光现象。在共反应剂参与的ECL过程中，共反应促进剂能有效催化共反应剂分解并生成丰富的自由基中间体，显著增强ECL信号，对于构建简单、灵敏和高效的ECL传感平台具有重要作用。本文聚焦于近年来开发的新型ECL共反应促进剂，根据不同类型的共反应促进剂材料，包括单原子催化剂、金属基纳米材料、聚合物及其它种类型材料，分别阐述了ECL反应过程和信号增强机理及其在构建ECL传感平台中的相关研究及应用进展，对目前共反应促进剂的研究难点进行了总结，并对其未来的发展前景进行了展望。

关键词：电致化学发光共反应促进剂活性自由基信号增强评述

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利用平面σ-芳香性增强电子输运能力

化学学报 2024年第5期82卷 520-526页

作者：王治业肖博怀武汉科技大学耐火材料与冶金国家重点实验室先进材料和纳米技术研究院材料学部武汉430081

芳香性是有机化学中的重要概念,传统芳香族化合物的芳香性通常源于π电子在环上下平面产生的高度离域,而σ-芳香性则主要源于分子内σ键和轨道重叠,两者均能影响分子的电子传输能力.采用密度泛函理论结合非平衡格林函数(DFT+NEGF)方法... 详细信息

芳香性是有机化学中的重要概念,传统芳香族化合物的芳香性通常源于π电子在环上下平面产生的高度离域,而σ-芳香性则主要源于分子内σ键和轨道重叠,两者均能影响分子的电子传输能力.采用密度泛函理论结合非平衡格林函数(DFT+NEGF)方法对苯、噻吩和呋喃及其衍生物进行了芳香性和电子输运性质的系统研究.计算结果表明,苯、噻吩和呋喃分子的电子输运性质受π-芳香性和σ-芳香性影响,其中σ-芳香性和电子传输正相关,而π-芳香性和电子传输能力成负相关.含有两个芳香环的联苯二巯基(DB)、联噻吩二巯基(DT)和联呋喃二巯基(DF)分子的电子传输能力受分子平面化影响较大,DF中呋喃环表现出比DT中噻吩环更大的NICS(1)zz值.芳香性化合物具有更好的共平面趋势,通过F原子修饰DT和DF分子产生分子内F…S和F…O非共价相互作用的设计策略可以极大增加分子平面性和刚性.同时,含有分子内F…S和F…O相互作用的虚拟五元环具有平面σ-芳香性特征,有效促进电子沿F…S和F…O路径进行传输,从而提高电子传输能力.本研究有助于进一步理解分子芳香性与电子传输能力之间的内在关系,为未来设计更高效的电子器件提供策略.

关键词：芳香性电子传输平面性分子内相互作用密度泛函理论结合非平衡格林函数

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SOI晶体管和电路的瞬时电离辐射效应研究

核技术 2024年第4期47卷 66-72页

作者：杜川华段丙皇熊涔曾超中国工程物理研究院电子工程研究所绵阳621900

基于全介质隔离的绝缘硅(Silicon-on-insulator,SOI)器件与体硅器件的瞬时电离辐射效应存在差异,采用1 064 nm/12 ns激光装置开展了三种SOI晶体管的激光辐照试验,测试了不同激光能量下的晶体管光电流;采用脉冲γ射线辐射源开展了SOI集... 详细信息

基于全介质隔离的绝缘硅(Silicon-on-insulator,SOI)器件与体硅器件的瞬时电离辐射效应存在差异,采用1 064 nm/12 ns激光装置开展了三种SOI晶体管的激光辐照试验,测试了不同激光能量下的晶体管光电流;采用脉冲γ射线辐射源开展了SOI集成电路的瞬时γ剂量率辐射试验,测试了不同剂量率条件下的电路功能、电参数和触发器链状态。研究表明:在相同激光能量条件和相同特征尺寸条件下,SOI晶体管的光电流峰值约为体硅晶体管的3.5%;SOI集成电路在1.0×10^(9)~4.2×10^(11) rad(Si)·s^(-1)的试验剂量率范围内无闭锁效应,但存在显著的翻转效应,表现为功能短暂中断、电流和电压波动以及大量触发器状态错误。翻转效应的主要原因包括晶体管本身的翻转和印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)板级电路的电压波动。

关键词： SOI晶体管微控制器瞬时电离辐射效应光电流

TiO_(2)/TiN异质结内建电场的构筑及多硫化锂催化转化性能研究

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储能科学与技术 2024年第8期13卷 2499-2510页

作者：杜陈强聂周缓王慧楠张纪伟张经纬河南大学纳米科学与工程研究院河南开封475004

锂硫电池因具有较高理论容量和能量密度,成为最有前景的下一代电池体系之一。正极材料存在导电性差和多硫化锂转化反应动力学缓慢等问题引起严重的穿梭效应,致使硫利用率低、功率密度小、循环寿命短,严重制约了锂硫电池商业化进程。异... 详细信息

锂硫电池因具有较高理论容量和能量密度,成为最有前景的下一代电池体系之一。正极材料存在导电性差和多硫化锂转化反应动力学缓慢等问题引起严重的穿梭效应,致使硫利用率低、功率密度小、循环寿命短,严重制约了锂硫电池商业化进程。异质结复合材料具有丰富的活性位点和催化活性,能够催化多硫化锂氧化还原反应,然而其对多硫化锂催化转化机制仍不清晰。本工作以原位构建球形TiO_(2)/TiN异质结复合材料为模型,研究异质界面结构与其对多硫化锂的“吸附-催化-转化”行为,试图解决上述问题。采用多硫化锂吸附实验、X射线光电子能谱分析、紫外可见光谱分析、恒电流充放电测试和循环伏安测试等手段,研究异质界面内建电场形成机理及其对锂硫电池电化学性能的影响。结果表明,TiO_(2)/TiN异质结界面形成由TiN指向TiO_(2)的空间电荷区并构成内建电场。异质结内建电场显著改善多硫化锂锚定能力,加速Li^(+)快速传输,提高多硫化锂向Li_(2)S转化能力。TiO_(2)/TiN异质结复合材料组装的锂硫电池倍率循环测试结果表明在0.05 C电流密度下初始放电比容量高达1070 mAh/g,多次循环后1C电流密度下容量仍保持60.7%。变温循环伏安测试结果表明TiO_(2)/TiN异质结复合材料将Li_(2)S转化反应活化能降低至2.73 kJ/mol。本工作为锂硫电池正极复合材料的设计和推动锂硫电池进一步发展提供新思路。

关键词：锂硫电池多硫化锂穿梭效应异质结内建电场

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