石墨烯厚膜热扩散系数与微观结构的关系

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作者 白天琦 黄坤 +5 位作者 刘法辰 时若晨 任文才 裴嵩峰 高鹏 刘忠范 《物理化学学报》 北大核心 2025年第3期85-93,共9页

电子元件集成度的快速提升对器件热管理提出了更高的要求。石墨烯凭借其出色的导热性能成为备受关注的材料之一。目前制备高热导率石墨烯厚膜的主流方法是将氧化石墨烯组装成膜再还原,尽管前人的研究取得了突出成效,但截止目前仍未能完... 电子元件集成度的快速提升对器件热管理提出了更高的要求。石墨烯凭借其出色的导热性能成为备受关注的材料之一。目前制备高热导率石墨烯厚膜的主流方法是将氧化石墨烯组装成膜再还原,尽管前人的研究取得了突出成效,但截止目前仍未能完全理解石墨烯膜内部缺陷结构对热导率的具体影响机制,这将限制热导率的进一步提升,达到或超过1500 W·m^(-1)·K^(-1)。在氧化石墨烯膜的热还原过程中,不可避免地会形成一些孔洞结构,通过降低整体密度的方式降低热导率。热扩散系数作为决定热导率大小的另一因素,孔洞对其影响因素却尚未被研究过。在这里,我们定义了包含孔洞的石墨烯膜材料特有的本征热扩散系数,并通过多种电子显微学方法、热扩散系数的测试和有限元模拟,详细研究了石墨烯厚膜的本征热扩散系数与微观结构之间的关联。我们旨在阐明孔洞对热扩散系数以及热导率的影响方式和作用机制。研究结果揭示了不同尺寸和数量的孔洞对热扩散系数的影响,发现密集小孔洞结构可使热扩散系数降低39.4%,而同等面积的单一大孔洞结构对热扩散系数的降低仅约16.1%。通过三维重构获得的统计结论也与计算结果完全匹配。其内在机制是密集小孔洞结构的存在对原有传热路径的破坏更为严重,而单一大孔洞结构的这一作用则相对较弱,只是降低了整体密度从而降低热导率。此外,研究发现面外结晶性对热扩散系数有显著影响,进一步增进了对影响热扩散系数的微观机理的认识。通过阐明这些机制,我们的研究加深了对石墨烯厚膜微观结构与热学性能关联的理解,为生产超高热导率的石墨烯厚膜提供了重要信息,也为下一代电子器件热管理解决方案提供了有效策略。 展开更多

关键词 石墨烯厚膜 本征热扩散系数 单一大孔洞 密集小孔洞 面外结晶性

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离子-原子混合阱中冷Rb原子对Rb~＋离子的协同冷却(英文)

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作者 吕双飞 贾凤东 +4 位作者 李晓康 刘晋允 许翔源 薛平 钟志萍 《中国科学院大学学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2018年第2期154-159,共6页

研究在离子-原子混合阱中冷Rb原子对Rb+离子的协同冷却效应。通过对与原子相互作用之后离子温度和数目的测量研究离子阱参数q_(1,2)对协同冷却的影响。发现在0.3≤q1,2≤0.8时冷原子对离子具有明显的协同冷却效果。选取|q_(1,2)|=0.32,... 研究在离子-原子混合阱中冷Rb原子对Rb+离子的协同冷却效应。通过对与原子相互作用之后离子温度和数目的测量研究离子阱参数q_(1,2)对协同冷却的影响。发现在0.3≤q1,2≤0.8时冷原子对离子具有明显的协同冷却效果。选取|q_(1,2)|=0.32,测量到离子可以从初始温度(2 010±380)K冷却至(325±35)K,寿命从7 s延长至15 s。这对于冷却原子离子或者分子离子,尤其是没有合适光学通道的离子将是非常有意义的。 展开更多

关键词 协同冷却 离子-原子碰撞 离子-原子混合阱

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原位制备量子器件的掩模光刻

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作者 何庆林 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期163-176,共14页

在特定区域的单晶薄膜生长已经能通过掩模光刻的方法所达成。这种方法作为一种不同材料合成的工具,它能用于沉积不同种类的材料,尤其是近年新出现的量子材料。在本综述中,回顾了利用掩模光刻在原位量子材料微观器件的制备应用。本文首... 在特定区域的单晶薄膜生长已经能通过掩模光刻的方法所达成。这种方法作为一种不同材料合成的工具,它能用于沉积不同种类的材料,尤其是近年新出现的量子材料。在本综述中,回顾了利用掩模光刻在原位量子材料微观器件的制备应用。本文首先描述了掩模光刻的基本特性、主要技术参数和优势,然后展开关于量子材料如何在这些技术特点和优势中获益的讨论。最后强调掩模光刻在材料工程、原位量子器件制备的应用。本综述阐述了一个在制备技术和量子材料的新的交叉方向,这一方向逐渐获得越来越多的关注和研究。 展开更多

关键词 掩模光刻 选区生长 量子材料 量子效应

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各向异性粘结稀土永磁材料研究 被引量：4

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作者 杨金波 韩景智 +3 位作者 刘顺荃 王常生 杜红林 杨应昌 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2015年第11期819-828,840,共10页

综述了作者课题组在各向异性Re-Fe-N(Re=Nd,Sm)和Re-Fe-B(Re=Nd,Pr)粘结永磁材料方面的研究结果。通过利用中子衍射、磁性测量、电镜等手段,紧密结合电子结构计算系统研究了磁性材料结构和性质的关系,阐明了间隙原子效应提高Re-Fe材料... 综述了作者课题组在各向异性Re-Fe-N(Re=Nd,Sm)和Re-Fe-B(Re=Nd,Pr)粘结永磁材料方面的研究结果。通过利用中子衍射、磁性测量、电镜等手段,紧密结合电子结构计算系统研究了磁性材料结构和性质的关系,阐明了间隙原子效应提高Re-Fe材料磁性的物理根源,提出了制备无缺陷单晶颗粒型各向异性永磁Re-Fe-N磁粉的技术路线,以此为指导,开发出了高性能各向异性Re-Fe-N磁性材料和磁体的产业化关键技术和设备,并建成了百吨级生产线。发现了织构型HDDR NdFe-B永磁粉形成的关键机制及其实现高矫顽力的方法,成功实现高性能HDDR(Pr,Nd)_2Fe_(14)B磁粉和高温度稳定性磁粉的稳定制备。研究了单相磁体和杂化磁体制备技术,制备了高性能的各向异性粘结磁体,为未来实现各向异性磁体大规模生产进行了积极的探索。 展开更多

关键词 永磁材料 磁性能 各向异性粘结磁体 矫顽力 温度稳定性

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基于金属狭缝结构的表面等离激元全光调控 被引量：4

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作者 陈建军 李智 龚旗煌 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期428-432,共5页

表面等离激元是束缚在金属-介质交界面上的一种电磁波模式,可突破衍射极限,被认为是下一代集成光子回路最有希望的信息载体。就几种表面等离激元金属狭缝结构的原理和应用做了简单概述。利用法布里-珀罗谐振腔、法诺共振、多模干涉等光... 表面等离激元是束缚在金属-介质交界面上的一种电磁波模式,可突破衍射极限,被认为是下一代集成光子回路最有希望的信息载体。就几种表面等离激元金属狭缝结构的原理和应用做了简单概述。利用法布里-珀罗谐振腔、法诺共振、多模干涉等光学效应,这些金属狭缝结构可对表面等离激元的传输行为进行有效地调控。在理论和实验上,利用金属狭缝结构实现了亚波长表面等离激元单向激发器、亚微米宽带单向激发器、亚微米分束器、超紧凑纳米聚焦器件和亚微米全光开关等纳米光子器件。这些纳米光子器件在纳米集成光学中具有重要应用。 展开更多

关键词 纤维与波导光学 表面等离激元 单向激发器 分束器 纳米聚焦 全光开关

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氮化物宽禁带半导体的MOCVD大失配异质外延 被引量：5

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作者 沈波 杨学林 许福军 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2020年第11期1953-1969,共17页

以氮化镓(GaN)、AlN(氮化铝)为代表的Ⅲ族氮化物宽禁带半导体是研制短波长光电子器件和高频、高功率电子器件的核心材料体系。由于缺少高质量、低成本的同质GaN和AlN衬底,氮化物半导体主要通过异质外延,特别是大失配异质外延来制备。由... 以氮化镓(GaN)、AlN(氮化铝)为代表的Ⅲ族氮化物宽禁带半导体是研制短波长光电子器件和高频、高功率电子器件的核心材料体系。由于缺少高质量、低成本的同质GaN和AlN衬底,氮化物半导体主要通过异质外延,特别是大失配异质外延来制备。由此导致的高缺陷密度、残余应力成为当前深紫外发光器件、功率电子器件等氮化物半导体器件发展的主要瓶颈,严重影响了材料和器件性能的提升。本文简要介绍了氮化物半导体金属有机化学气相沉积(MOCVD)大失配异质外延的发展历史,重点介绍了北京大学在蓝宝石衬底上AlN、高Al组分AlGaN的MOCVD外延生长和p型掺杂、Si衬底上GaN薄膜及其异质结构的外延生长和缺陷控制等方面的主要研究进展。最后对Ⅲ族氮化物宽禁带半导体MOCVD大失配异质外延的未来发展做了简要展望。 展开更多

关键词 氮化镓 氮化铝 金属有机化学气相沉积(MOCVD) 大失配异质外延 宽禁带半导体

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Si衬底上外延生长GaN基射频电子材料的研究进展 被引量：2

7

作者 杨学林 沈波 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第5期723-731,共9页

Si衬底因兼具大尺寸、低成本以及与现有CMOS工艺兼容等优势,使Si衬底上GaN基射频(RF)电子材料和器件成为继功率电子器件之后下一个该领域关注的焦点。由于力学性质与低阻Si衬底不同,高阻Si衬底上GaN基外延材料生长的应力控制和位错抑制... Si衬底因兼具大尺寸、低成本以及与现有CMOS工艺兼容等优势,使Si衬底上GaN基射频(RF)电子材料和器件成为继功率电子器件之后下一个该领域关注的焦点。由于力学性质与低阻Si衬底不同,高阻Si衬底上GaN基外延材料生长的应力控制和位错抑制问题仍然困难,且严重的射频损耗问题限制着其在射频电子领域的应用。本文简要介绍了Si衬底上GaN基射频电子材料的研究现状和面临的挑战,重点介绍了北京大学研究团队在高阻Si衬底上GaN基材料射频损耗的产生机理,以及低位错密度、低射频损耗GaN的外延生长等方面的主要研究进展。最后对Si衬底上GaN基射频电子材料和器件的未来发展作了展望。 展开更多

关键词 Si衬底上GaN 金属有机化合物化学气相沉积 应力 位错 射频损耗

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重费米子二流体理论

8

作者 杨义峰 谢能 李宇 《物理学进展》 CSCD 北大核心 2015年第5期191-211,共21页

强关联电子同时表现出局域和巡游的二重性,这是量子力学波粒二象性在凝聚态物理领域的表现,也是导致强关联材料中各种新奇量子效应的根源。本文以重费米子材料为例,探讨强关联f电子在该类材料中局域和巡游二重行为的实验表现,重点介绍... 强关联电子同时表现出局域和巡游的二重性,这是量子力学波粒二象性在凝聚态物理领域的表现,也是导致强关联材料中各种新奇量子效应的根源。本文以重费米子材料为例,探讨强关联f电子在该类材料中局域和巡游二重行为的实验表现,重点介绍重费米子的二流体唯象理论。这一理论成功解释了众多先前无法解释的实验现象,揭示了重费米子体系复杂行为背后的统一物理起源,为理解强关联系统包括铜氧化物和铁基超导材料中电子的奇异行为提供了一种新的思路,亟待更加深入的理论和实验探索。 展开更多

关键词 强关联电子 重费米子 二流体理论

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透射电镜表征中锂-氧气电池放电产物的辐照损伤研究 被引量：9

9

作者 彭丽聪 赵倪婕 +3 位作者 陈晓 肖东东 谷林 张志华 《电子显微学报》 CAS CSCD 2015年第1期7-13,共7页

本文采用透射电子显微镜研究了锂-氧气电池相关放电产物Li2O2、Li2O、LiOH以及Li2CO3在电子束辐照下的晶体结构和电子结构的变化。研究表明Li2O2、Li2O、LiOH以及Li2CO3在电子束辐照下均存在辐照损伤现象;原位选区电子衍射和电子能量损... 本文采用透射电子显微镜研究了锂-氧气电池相关放电产物Li2O2、Li2O、LiOH以及Li2CO3在电子束辐照下的晶体结构和电子结构的变化。研究表明Li2O2、Li2O、LiOH以及Li2CO3在电子束辐照下均存在辐照损伤现象;原位选区电子衍射和电子能量损失谱分析表明在电子束辐照下Li2O的结构基本保持不变,而Li2O2、LiOH以及Li2CO3则向Li2O发生转变,各产物的稳定程度依次为Li2CO3≥LiOH≥Li2O2。且Li2CO3样品的电子束辐照具有取向依赖性,低指数[001]比高指数[103]带轴表现出更高的耐辐照损伤能力。随着辐照剂量增加,Li2CO3样品耐辐照时间缩短,损伤程度加剧。 展开更多

关键词 锂-氧气电池放电产物 辐照损伤 电子剂量 选区电子衍射 电子能量损失谱

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光学频率梳非线性传输及其在相位噪声探测中的应用 被引量：6

10

作者 龚梓博 陆星 +1 位作者 施可彬 龚旗煌 《中国光学》 EI CAS CSCD 2015年第1期39-44,共6页

光纤传递链路中相位噪声探测是基于光纤的精确射频标准传递系统中重要组成部分。为解决光纤链路相位噪声探测中节点反射干扰的问题,本文基于广义非线性薛定谔方程,理论上研究了窄带光学频率梳在色散位移光纤中的非线性光学传播特性。在... 光纤传递链路中相位噪声探测是基于光纤的精确射频标准传递系统中重要组成部分。为解决光纤链路相位噪声探测中节点反射干扰的问题,本文基于广义非线性薛定谔方程,理论上研究了窄带光学频率梳在色散位移光纤中的非线性光学传播特性。在理论分析的基础上,结合密集波分复用架构,提出了一种基于锁模光学频率梳进行光纤传递射频信号的相位噪声探测新技术,克服了节点反射干扰,给出了初步实验验证。 展开更多

关键词 光学频率梳 四波混频 波分复用 相位噪声探测

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透射电镜电子能量损失振动谱的研究进展 被引量：5

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作者 黄思瑜 时若晨 +5 位作者 李跃辉 武媚 李宁 杜进隆 俞大鹏 高鹏 《真空科学与技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期213-224,共12页

近年来,透射电子显微镜在球差矫正器、单色仪等方面取得了长足的发展,使得它在材料科学和凝聚态物理等研究中发挥越来越大的作用。本文简要介绍近十年透射电子显微镜电子能量损失谱技术在声子物理研究方面的进展。目前,基于这一技术,可... 近年来,透射电子显微镜在球差矫正器、单色仪等方面取得了长足的发展,使得它在材料科学和凝聚态物理等研究中发挥越来越大的作用。本文简要介绍近十年透射电子显微镜电子能量损失谱技术在声子物理研究方面的进展。目前,基于这一技术,可以开展实空间和倒空间同时分辨的电子能量损失谱测量(简称四维电子能量损失谱,4D-EELS),在纳米尺度上绘制空间分辨声子色散分布图;能实现原子尺度上声子谱的测量,得到声子态密度的信息。此外,电子散射在能量匹配、动量匹配方面都与光子散射有很强的互补性,因此为声子极化激元的测量提供了一个新的手段。最后,本文简要展望电镜能损振动谱的研究前景。 展开更多

关键词 扫描透射电子显微镜 振动谱 原子分辨 声子色散 四维电子能量损失谱

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基于球差矫正电镜在原子尺度探究氮化铝在蓝宝石衬底上的生长过程 被引量：3

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作者 窦志鹏 陈召龙 +7 位作者 李宁 刘秉尧 张敬民 魏同波 刘志强 罗强 廖蕾 高鹏 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期215-220,共6页

Ⅲ族氮化物在光电器件方面有着广泛的应用。探究Ⅲ族氮化物的外延生长机制对于制备高质量薄膜材料器件具有重要意义。本文利用球差矫正透射电子显微镜,揭示了金属有机化学气相沉积方法(MOCVD)生长的氮化铝(AlN)在蓝宝石(Al2O3)衬底上的... Ⅲ族氮化物在光电器件方面有着广泛的应用。探究Ⅲ族氮化物的外延生长机制对于制备高质量薄膜材料器件具有重要意义。本文利用球差矫正透射电子显微镜,揭示了金属有机化学气相沉积方法(MOCVD)生长的氮化铝(AlN)在蓝宝石(Al2O3)衬底上的界面原子结构,探究了异质外延的生长机制。分析发现,Al2O3衬底在氨气的氛围下退火后,表面率先被氮化,生成一层AlN。在进一步生长AlN的时候,铝(Al)原子优先填补Al2O3表面高位铝的位置,然后按照AlN的晶格结构生长。此外,该方法生长的AlN在界面附近是非金属(N)极性。这些发现加深了我们对氮化物薄膜的外延生长动力学的认识,为更好地控制界面的成核、极性提供了有用的信息。 展开更多

关键词 球差矫正电镜 ALN 蓝宝石 界面原子结构 极性

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基于STEM-EELS方法在纳米尺度上测量表面声子强度 被引量：4

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作者 刘秉尧 李宁 +3 位作者 孙元伟 李跃辉 高鹏 俞大鹏 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期474-480,共7页

单色仪和球差校正器的装备使得透射电子显微镜同时具备高空间和高能量分辨率。基于扫描透射电子显微镜-电子能量损失谱(STEM-EELS)方法可以实现在纳米尺度上测量材料的声子结构,这为研究表界面和缺陷的声子行为及其与微观结构之间的关... 单色仪和球差校正器的装备使得透射电子显微镜同时具备高空间和高能量分辨率。基于扫描透射电子显微镜-电子能量损失谱(STEM-EELS)方法可以实现在纳米尺度上测量材料的声子结构,这为研究表界面和缺陷的声子行为及其与微观结构之间的关系提供了强有力的手段。本文测量了六方氮化硼(h-BN)纳米片体内、表面、表面附近真空中声子信号的强度,利用多种拟合方法探究了其衰减行为并做出理论解释。对比了各种拟合方法的优缺点,讨论了它们的适用范围,提出了一套简单的经验公式来拟合真空中信号强度的衰减行为,并与其他拟合方法对比。 展开更多

关键词 单色仪 STEM-EELS 六方氮化硼 声子 定量分析

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kHz脉冲分子束的产生及其在强场原子分子物理实验中的应用

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作者 许少华 王鹏 +1 位作者 杨宏 吴成印 《北京大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期591-595,共5页

采用悬臂压电脉冲阀,制备出最高重复频率达到3 k Hz的脉冲分子束。通过测量氮气分子束在飞秒激光作用下隧道电离生成的N2+(B-X)荧光光谱,对脉冲阀的性能做了表征。这种k Hz脉冲分子束搭配k Hz飞秒激光器,将推动飞秒强激光驱动的原子分... 采用悬臂压电脉冲阀,制备出最高重复频率达到3 k Hz的脉冲分子束。通过测量氮气分子束在飞秒激光作用下隧道电离生成的N2+(B-X)荧光光谱,对脉冲阀的性能做了表征。这种k Hz脉冲分子束搭配k Hz飞秒激光器,将推动飞秒强激光驱动的原子分子动力学实验研究。 展开更多

关键词 脉冲分子束 高重复频率 飞秒激光 隧道电离 荧光光谱

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纳米分辨Aloof STEM-EELS无损研究H/D同位素材料振动谱 被引量：2

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作者 李宁 计宇诚 +4 位作者 李跃辉 刘秉尧 时若晨 杜进隆 高鹏 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期543-549,共7页

本文使用亚10 meV能量分辨率和纳米空间分辨的扫描透射电子显微镜电子能量损失谱技术(STEM-EELS),在aloof条件下无损测量了磷酸二氢钾(KH2PO4)和磷酸二氘钾(KD2PO4)的振动模式,并结合红外和拉曼光谱方法对测得的模式进行了标定。在此基... 本文使用亚10 meV能量分辨率和纳米空间分辨的扫描透射电子显微镜电子能量损失谱技术(STEM-EELS),在aloof条件下无损测量了磷酸二氢钾(KH2PO4)和磷酸二氘钾(KD2PO4)的振动模式,并结合红外和拉曼光谱方法对测得的模式进行了标定。在此基础上,进一步定量测量了振动信号在真空中的强度衰减行为,与理论相符合。该工作对电镜下使用快电子能量损失谱研究同位素以及电子束敏感材料的空间分辨振动谱具有启发意义。 展开更多

关键词 电子能量损失谱 aloof测量 磷酸二氢/氘钾 振动模式 同位素

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