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钛酸锶钡薄膜中微观结构缺陷及其形成机理

李春艳 , 刘雪华 , 刁飞玉 , 梁文双 , 王乙潜 , PETROVPeter , ALFORDNeil

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2012.00285

采用脉冲激光沉积方法, 在(001)单晶铝酸镧(LaAlO₃)衬底上成功制备出钛酸锶钡(Ba_0.75Sr_0.25TiO₃)外延薄膜. 利用高分辨电子显微学对其微观结构进行了详细研究, 并探讨了其微观结构缺陷的形成机理. 研究发现, 在钛酸锶钡外延薄膜中存在失配位错和穿透位错, 且存在直线型和锯齿型的两种反相畴界. 失配位错是由于钛酸锶钡薄膜与LaAlO₃单晶衬底之间存在较大的晶格失配形成的, 可分解为不全位错; 穿透位错可以分解为不全位错伴随有堆垛层错的形成. 反相畴界的形成是由于衬底表面存在台阶, 直线型反向畴界是由于形核点离台阶处较近产生的, 而锯齿型反向畴界是由于形核点离台阶处较远而形成. 研究结果可为其它钙钛矿型外延薄膜中微观结构缺陷的形成机理提供理论指导.

关键词: 钛酸锶钡外延薄膜 , high-resolution transmission electron microscopy , microstructural defects , formation mechanism

钛酸锶钡薄膜中微观结构缺陷及其形成机理

李春艳 , 刘雪华 , 刁飞玉 , 梁文双 , 王乙潜 , PETROV Peter , ALFORD Neil

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2012.00285

采用脉冲激光沉积方法,在(001)单晶铝酸镧(LaAlO3)衬底上成功制备出钛酸锶钡(Ba0.75Sr0.25TiO3)外延薄膜.利用高分辨电子显微学对其微观结构进行了详细研究,并探讨了其微观结构缺陷的形成机理.研究发现,在钛酸锶钡外延薄膜中存在失配位错和穿透位错,且存在直线型和锯齿型的两种反相畴界.失配位错是由于钛酸锶钡薄膜与LaAlO3单晶衬底之间存在较大的晶格失配形成的,可分解为不全位错；穿透位错可以分解为不全位错伴随有堆垛层错的形成.反相畴界的形成是由于衬底表面存在台阶,直线型反向畴界是由于形核点离台阶处较近产生的,而锯齿型反向畴界是由于形核点离台阶处较远而形成.研究结果可为其它钙钛矿型外延薄膜中微观结构缺陷的形成机理提供理论指导.

关键词: 钛酸锶钡外延薄膜 , 高分辨透射电子显微学 , 微观结构缺陷 , 形成机理

硅纳米晶微观结构缺陷的高分辨电子显微学研究

王乙潜 , 梁文双 , Ross Guy

功能材料

利用离子注入结合后续高温退火的方法成功地制备出包埋在二氧化硅(SiO_2)基质中的硅纳米晶.利用透射电子显微学对所制备的硅纳米晶(离子注入浓度为3×10~(17)cm~(-2))的微观结构缺陷进行了详细的研究.通过高分辨像分析发现:较大的纳米晶(直径＞6nm)中存在很多面缺陷,主要为孪晶与层错.孪晶包括一次孪晶、二重孪晶、三重孪晶及五重孪晶.层错分为内禀和外禀两种类型,并讨论了内禀层错占多数的原因.除了面缺陷以外,还有一部分纳米晶中存在位错.

关键词: 硅纳米晶 , 透射电子显微学 , 面缺陷 , 线缺陷

二氧化硅基质包埋硅纳米晶的微观结构和发光性能

王乙潜 , 梁文双 , G.G.ROSS

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2009.04.004

利用离子注入和后续高温退火的方法制备了包埋在二氧化硅(Si02)基质中的硅纳米晶,研究了不同离子注入浓度试样的微观结构和发光性能,以及硅纳米晶的生长机理和发光机制.结果表明:较小的硅纳米晶(<5 nm)其生长机理符合Ostwald熟化机理,较大的纳米晶(>10 nm)则是由多个小纳米晶粒通过孪晶组合或融合而成的;离子注入浓度为8×1016cm-2的样品其发光强度是离子注入浓度为3×1017cm-2样品发光强度的5倍;硅纳米晶内部的微观结构缺陷(如孪晶和层错)对其荧光强度有很大的影响.

关键词: 无机非金属材料 , 硅纳米晶 , 电子显微学 , 生长机理 , 荧光光谱

用顶端收缩的双悬臂斜形梁试样研究等离子喷涂钼涂层的断裂韧性

王卫泽 , 李长久

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2006.05.009

针对目前测量涂层断裂韧性的测量方法存在测量结果不稳定及测量程序复杂的问题, 基于测量断裂韧性的曲边双悬臂梁试样(CDCB), 提出用顶端收缩的双悬臂斜形梁试样(TDCB)进行测量. 利用TDCB试样测量了Mo涂层的断裂韧性为106.4±14.8 J·m-2, 并通过扫描电子显微镜(SEM)观察了Mo涂层的断口形貌. 研究结果进一步表明用TDCB试样测量涂层的断裂韧性是可行的. Mo涂层断口呈现脆性断裂形貌.

关键词: 等离子喷涂 , Mo , 涂层 , 断裂韧性

Z-pins几何分布对其增强复合材料双悬臂梁Ⅰ型层间韧性的影响

孙先念 , 刘书田

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2007.03.029

复合材料Z-pinning增强技术通过在层合板内嵌入体分比小于5%的Z-pins,能大幅度提高层合板的层间断裂韧性,减少因低能量冲击所产生的分层损伤.本文作者基于细观力学模型,构造了相应的Z-pin单元;结合梁单元,建立了用于分析含Z-pins的双悬臂梁(Double cantilever beam,DCB)的有限元模型;在分层裂纹面上引入接触单元以防止分析过程中2个分层子梁在分层前缘处的相互嵌入.通过数值算例分析了Z-pins对层间韧性增强效果的影响及其原因.数值计算结果表明,Z-pins的几何分布对其增强层间韧性的影响相对较小.

关键词: Z-pinning , 复合材料 , 双悬臂梁 , 层间韧性