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采用多步骤组合退火方法改善碲镁镉晶体的性能

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硅酸盐学报 2025年第01期 102-113页

作者：张嘉伟俞鹏飞韩召杨桂芝介万奇长安大学材料科学与工程学院西北工业大学凝固技术国家重点实验室

碲镁镉（CdMgTe）晶体是一种理想的室温辐射探测新材料，但生长态晶体中仍然存在较多的缺陷，降低了探测器性能。采用多步骤组合退火方法对CdMgTe晶体进行退火改性，探讨了退火温度对晶体缺陷、力学、光学和电学性能的影响。结果表明，C... 详细信息

碲镁镉（CdMgTe）晶体是一种理想的室温辐射探测新材料，但生长态晶体中仍然存在较多的缺陷，降低了探测器性能。采用多步骤组合退火方法对CdMgTe晶体进行退火改性，探讨了退火温度对晶体缺陷、力学、光学和电学性能的影响。结果表明，Cd气氛退火后晶体中的Te夹杂相大幅减少，红外透过率和电阻率明显下降，经Te气氛退火后Te夹杂相密度无明显变化，而红外透过率和电阻率则显著提高且优于生长态晶体。退火后，晶体表面未出现额外氧化，禁带宽度最大增加了0.021 eV，显微硬度最多提高了16%,Raman光谱测试表明晶体中出现了新缺陷，探测器性能出现了质的变化。最佳退火条件获得的CdMgTe晶体制作的平面探测器性能最好，电子迁移率达526.86 cm2/（V·s），能量分辨率和电子迁移率寿命积分别为15.6%和1.89×10–4cm2/V。

关键词：碲镁镉晶体多步骤组合退火晶体质量电阻率室温辐射探测器

Au-Pt合金凝固-固态相变微观组织演化相场法模拟

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金属学报 2025年第1期 109-116页

作者：余东马威龙王亚莉王锦程西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安理工大学材料科学与工程学院

凝固/固态相变过程中的微观组织演化对材料的组织控制及性能优化具有重要意义，如何实现凝固-固态相变微观组织演化的全流程一体化数值模拟是当前材料微观组织模拟领域的前沿课题。本工作以Au-Pt合金为例，基于多相场模型和微观组织信... 详细信息

凝固/固态相变过程中的微观组织演化对材料的组织控制及性能优化具有重要意义，如何实现凝固-固态相变微观组织演化的全流程一体化数值模拟是当前材料微观组织模拟领域的前沿课题。本工作以Au-Pt合金为例，基于多相场模型和微观组织信息传递算法，研究了不同初始成分条件下凝固和固态相变过程微观组织的演化规律。实现了凝固-固态相变微观组织演化全流程一体化预测，揭示了凝固过程中微观偏析和晶界对后续脱溶析出和调幅分解过程的影响机制。

关键词：凝固固态相变微观组织演化相场法一体化数值模拟

第一性原理研究取代基对含能材料撞击感度的影响

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原子与分子物理学报 2025年第3期42卷 124-134页

作者：黎红艳卢妹包恃缘刘福生刘正堂白志鑫刘其军西南交通大学物理科学与技术学院成都610031 西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

取代基的种类和位置会影响含能材料的分子结构和化学键强度,从而对其撞击感度产生影响.本文基于第一性原理计算方法分析了氨基基团和甲基基团对三硝基苯类含能材料撞击感度的影响.根据计算得到的弹性常数,通过Voigt-Reuss-Hill平均法计... 详细信息

取代基的种类和位置会影响含能材料的分子结构和化学键强度,从而对其撞击感度产生影响.本文基于第一性原理计算方法分析了氨基基团和甲基基团对三硝基苯类含能材料撞击感度的影响.根据计算得到的弹性常数,通过Voigt-Reuss-Hill平均法计算得到了几种含能材料的体积模量B、剪切模量G、杨氏模量E和泊松比v.接着,尝试通过分析氨基和甲基取代基的种类和数量对力学参数、能带结构、态密度等性质的影响.在一定程度下,氨基个数与撞击感度之间呈负相关,与禁带宽度呈正相关,可以通过比较带隙值来判断一组含氨基的多硝基芳烃材料的撞击感度大小关系.相较于氨基,甲基数量与力学性能的相关性较氨基取代基更好,甲基数量变化对材料的总态密度能量影响更大;甲基数量与材料的撞击感度之间没有相关性但与禁带宽度呈负相关,无法通过带隙值的大小来确定一组含甲基的硝基芳烃类含能材料的撞击感度大小关系.

关键词：含能材料撞击感度取代基力学性质电子性质

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碳族单质超导性的第一性原理研究

原子与分子物理学报 2025年第4期42卷 87-92页

作者：韩沛辰林永熠郑磊刘其军刘正堂高娟西南交通大学物理科学与技术学院成都610031 西北工业大学凝固技术国家重点实验室西安710072

同为第四主族的元素,碳、硅、锗、锡、铅具有相似的价电子排布,但超导性却并不相同.锡和铅在常压下即可实现超导,硅和锗则需要在高压下才具有超导性,而碳的常规晶体结构在常压和高压下均尚未发现其超导性.压力在很大程度上是通过改变晶... 详细信息

同为第四主族的元素,碳、硅、锗、锡、铅具有相似的价电子排布,但超导性却并不相同.锡和铅在常压下即可实现超导,硅和锗则需要在高压下才具有超导性,而碳的常规晶体结构在常压和高压下均尚未发现其超导性.压力在很大程度上是通过改变晶体结构和原子之间的位置进而影响其超导性,本论文基于密度泛函理论的第一性原理计算,对碳、硅、锗、锡、铅五种第四主族元素的单质的晶体结构、电子结构、声子性质以及超导性质进行系统地对比分析.计算结果表明费米能级附近的电子态密度越高,金属体系实现超导所需的压力越小.在具有金属性的体系中价带靠近费米能级处带隙的存在会使电子更容易局域在费米能级附近,从而增大费米能级附近电子态的数目并提高体系的超导性.此研究为探究超导机制并提高材料的超导性提供思路.

关键词：超导性第一性原理计算碳族元素电子结构

基于石墨烯/硫化铅量子点异质结的窄带光电探测器

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半导体技术 2025年第1期50卷 10-16页

作者：郑玉琳黄北举程传同陈力颖天津工业大学电子与信息工程学院天津300387 中国科学院半导体研究所光电子材料与器件重点实验室北京100083

纳米材料硫化铅量子点(PbS QD)以其高光吸收率和尺寸可调的带隙,被视为短波红外(SWIR)光电探测器的重要候选材料。将卤素配体置换的PbS QD薄膜与单层石墨烯结合制备了石墨烯/硫化铅量子点异质结光电探测器。采用液相配体交换技术结合单... 详细信息

纳米材料硫化铅量子点(PbS QD)以其高光吸收率和尺寸可调的带隙,被视为短波红外(SWIR)光电探测器的重要候选材料。将卤素配体置换的PbS QD薄膜与单层石墨烯结合制备了石墨烯/硫化铅量子点异质结光电探测器。采用液相配体交换技术结合单步旋涂工艺,实现了PbS QD薄膜的均匀沉积。该技术不仅减少了缺陷态的产生,而且通过单步旋涂工艺能够实现所需薄膜厚度的快速沉积,简化了器件制备流程,满足工业化生产要求。测试了器件在SWIR波段的性能,结果显示该光电探测器在1550 nm处响应度为1.26×10^(4)A/W,显著高于其他波段,证实器件在1550 nm波段附近具有窄带探测的能力。此外,在1550 nm处比探测率高达1.49×10^(12)Jones。该结果表明器件在SWIR波段具备高探测灵敏度和实际应用的潜力。

关键词：相转移配体交换硫化铅量子点石墨烯光电探测器红外探测

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激光熔覆难熔高熵合金涂层研究进展

金属学报 2025年第1期 59-76页

作者：夏兴川张恩宽丁俭王玉江刘永长河北工业大学材料科学与工程学院中国人民解放军陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室天津大学材料科学与工程学院

难熔高熵合金(RHEAs)是一种由多种难熔元素组成的新型合金，具有优异的高温力学、高温抗氧化、摩擦磨损、耐腐蚀和抗辐照等综合性能，有望应用于航空、航天、核能、石油化工和医疗器械等领域。受限于传统合金熔炼技术，目前制备的高熔... 详细信息

难熔高熵合金(RHEAs)是一种由多种难熔元素组成的新型合金，具有优异的高温力学、高温抗氧化、摩擦磨损、耐腐蚀和抗辐照等综合性能，有望应用于航空、航天、核能、石油化工和医疗器械等领域。受限于传统合金熔炼技术，目前制备的高熔点难熔高熵合金存在成型尺寸较小、元素偏析严重以及密度大等问题，极大地限制了难熔高熵合金的发展和应用。激光增材成形技术以高能量密度激光束为加热源，通过计算机辅助设计与控制实现金属材料“离散-堆积”成形过程，为突破难熔高熵合金的研究瓶颈提供了一条行之有效的途径。本文综述了近几年采用激光熔覆技术制备的难熔高熵合金涂层(RHEACs)的加工特性、显微结构和性能特点。重点讨论了合金成分、加工工艺对难熔高熵合金涂层相组成，显微形貌，显微硬度，以及耐磨损、耐腐蚀和抗氧化性能的影响，指出目前激光熔覆难熔高熵合金的研究现状、不足和挑战，并对其未来的发展趋势进行了展望。

关键词：难熔高熵合金激光熔覆显微结构综合性能

金属掺杂的磷烯对亚甲基蓝的吸附机理:DFT-D研究

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原子与分子物理学报 2025年第3期42卷 52-60页

作者：王群周乃武赵虹林杨丽欣邓壹铭单正莉杨志豪邓良平梅青刚孙玉希绵阳师范学院生态安全与保护四川省重点实验室绵阳621006 绵阳师范学院生命科学与技术学院绵阳621006 绵阳师范学院化学与化学工程学院绵阳621000 绵阳师范学院光致功能材料重点实验室绵阳621006 曲阜师范大学生命有机分析重点实验室山东曲阜273165 北京市食品风味化学重点实验室北京100048

随着工业的发展,染料废水对人类和环境的危害愈加显著,其中偶氮类的亚甲基蓝这种染料废水不仅色度大,而且难以降解.因此设计一种高效且灵敏的吸附剂来去除亚甲基蓝对人类和环境的危害是亟须解决的问题.本研究利用基于色散力校正的密度... 详细信息

随着工业的发展,染料废水对人类和环境的危害愈加显著,其中偶氮类的亚甲基蓝这种染料废水不仅色度大,而且难以降解.因此设计一种高效且灵敏的吸附剂来去除亚甲基蓝对人类和环境的危害是亟须解决的问题.本研究利用基于色散力校正的密度泛函理论(DFT-D)的第一性原理方法探索了本征及掺杂磷烯吸附剂对亚甲基蓝的吸附机理,并详细考察了本征及掺杂Al,Ca,Ti和Fe金属原子后的磷烯对亚甲基蓝吸附的影响.研究结果表明亚甲基蓝初始构型会影响磷烯对其吸附,当亚甲基蓝平躺于磷烯表面时有较大的吸附,且金属原子掺杂显著地影响其对亚甲基蓝的吸附能力,掺杂金属原子均增大了磷烯对亚甲基蓝的吸附.其中吸附能力是Fe掺杂磷烯>Ca掺杂磷烯>Ti掺杂磷烯>Al掺杂磷烯.研究结论对于亚甲基蓝的处理带来了新的指导方向,有望为相关染料废水的检测和去除提供有意义的理论参考.

关键词：亚甲基蓝色散力校正密度泛函理论磷烯掺杂磷烯

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磁场下碳化物析出的热力学机制

原子与分子物理学报 2025年第4期42卷 121-130页

作者：廖已莹侯廷平杨雨豪郑一航于涛刘伍明吴开明武汉科技大学理学院武汉430081 冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室武汉430081 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室武汉430081 江汉大学光电材料与技术学院光电化学材料与器件教育部重点实验室武汉430056 中国科学院物理研究所北京100190

钢中碳化物的形成主要由合金元素的种类以及含量的决定,碳化物对钢铁材料的显微组织形态和力学性能有重要影响.磁场是影响碳化物析出规律发生改变的重要因素之一.以常见的碳化物M_(6)C(M=Fe,Mo)作为研究对象,利用第一性原理计算η-Fe_(... 详细信息

钢中碳化物的形成主要由合金元素的种类以及含量的决定,碳化物对钢铁材料的显微组织形态和力学性能有重要影响.磁场是影响碳化物析出规律发生改变的重要因素之一.以常见的碳化物M_(6)C(M=Fe,Mo)作为研究对象,利用第一性原理计算η-Fe_(2)C、Fe_(3)C、Fe_(2)Mo_(4)C、Fe_(3)Mo_(3)C-Ⅰ、Fe_(3)Mo_(3)C-Ⅱ和Fe_(4)Mo_(2)C等合金碳化物的磁矩,计算结果表明其中Fe_(4)Mo_(2)C的磁矩最大,达到了7.04μB.磁矩不仅由碳化物晶胞中Fe原子个数有关,还与Fe Wyckoff占位紧密相关.通过模拟计算碳化物的磁致磁热熔、磁熵、磁焓和磁自由能,从热力学角度对各碳化物进行分析,结果表明磁场会使碳化物的磁致磁热熔和磁熵增加;强磁场会降低M_(6)C的磁自由能进而提高其稳定性.此工作为研究核聚变材料磁性能提供理论基础和技术参考.

关键词：磁场碳化物析出相热力学机制

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复合剪切力场下纳米SiO_2的制备及原位改性

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硅酸盐学报 2010年第6期38卷 1064-1069页

作者：刘跃军刘亦武魏珊珊阙永生湖南工业大学包装新材料与技术重点实验室湖南株洲412007

以工业硅酸钠为前驱物、盐酸为沉淀剂、聚乙二醇为表面活性剂、硅烷偶联剂为改性剂,在复合剪切力场下,用化学沉淀法制备纯纳米二氧化硅(SiO2)和原位改性纳米SiO2,并进行放大实验。分析复合剪切力场下纳米SiO2的形成过程以及不同剪切力... 详细信息

以工业硅酸钠为前驱物、盐酸为沉淀剂、聚乙二醇为表面活性剂、硅烷偶联剂为改性剂,在复合剪切力场下,用化学沉淀法制备纯纳米二氧化硅(SiO2)和原位改性纳米SiO2,并进行放大实验。分析复合剪切力场下纳米SiO2的形成过程以及不同剪切力场、进料方式等对纳米SiO2型貌的影响。用Fourier红外光谱、透视电子显微镜、热重分析及粒径分析仪等对产品进行表征,结果表明:在复合剪切力场下制备的纳米SiO2的形貌近似为球形、平均粒径为19.5nm且粒径分布窄,原位改性纳米SiO2的分散效果良好。

关键词：纳米二氧化硅复合剪切力场原位改性