为了降低沟槽MOSFET器件导通电阻, 提出了在传统沟槽MOSFET器件体区注入N型杂质的方案, 优化了体区杂质浓度分布, 从而降低导通电阻。经仿真验证, 选择N+源区注入后注入砷, 在能量为300 keV, 剂量为7×1012 cm-2条件下, 特征导通电阻能降低13%, 阈值电压降低218%; 选择接触孔刻蚀后注入磷, 在能量为100 keV, 剂量为4×1012 cm-2条件下, 特征导通电阻降低43%, 阈值电压几乎不变。
沟槽MOSFET 磷砷注入 耐压 阈值电压 导通电阻 trench MOSFET phosphorus and arsenic injection break voltage threshold voltage on-resistance
1 新疆师范大学地理科学与旅游学院, 新疆 乌鲁木齐 830054
2 新疆维吾尔自治区重点实验室“新疆干旱区湖泊环境与资源实验室”, 新疆 乌鲁木齐 830054
与传统检测方法相比, 利用高光谱技术进行土壤有害元素砷含量的估算, 具有快速、 准确, 成本低的特点, 可对干旱区绿洲土壤有害元素砷污染进行动态监测。 基于新疆渭干河-库车河三角洲绿洲耕层土壤样品的采集, 获取土壤光谱数据和有害元素砷含量。 通过bior1.3, db4, gaus4和mexh这4种小波基函数对土壤原始光谱反射率进行连续小波变换, 并将变换后光谱数据与有害元素砷进行相关分析, 以筛选出的敏感小波系数为自变量, 采用偏最小二乘回归、 支持向量机回归、 BP神经网络和随机森林回归方法对有害元素砷含量进行高光谱反演。 研究结果显示: (1)4种小波基函数在3~8尺度的光谱分解效果明显优于其他尺度, 特别是4~6尺度的连续小波变换有效提升了光谱反射率与土壤有害元素砷之间的相关性, 通过显著性检验的小波系数数量有了明显增多(p<0.01), 在可见光的400~700 nm以及近红外的1 100~1 700和2 200~2 400 nm附近具有较强的相关性; (2)通过比较4种小波基函数对光谱数据中有效信息的辨识能力, 认为小波基函数bior1.3和mexh要优于db4和gaus4, 其中bior1.3的光谱分解效果最好, gaus4相对最弱; 通过bior1.3第5尺度的光谱变换, 与土壤有害元素砷显著相关的波段数量最多, 为507个(p<0.01); (3)比较4种建模方法的反演结果发现, SVMR, BPNN和RFR模型相较于PLSR模型具有更强的估测能力, 模型的估测精度更高。 综合分析各模型的稳定性及估测精度后, 认为bior1.3-25-RFR模型可作为研究区土壤有害元素砷的最佳估测模型。 该模型的训练集和验证集的R2分别为0.893和0.639, RMSE为1.075和1.651 mg·kg-1, RPD分别为2.89和1.64, 表明模型估测效果较好, 稳定性较强。 采用合适的小波基函数进行连续小波变换可减少土壤高光谱数据中的白噪声, 挖掘出土壤光谱数据中的有效信息, 对土壤有害元素砷含量的准确估测提供有力的技术保障。
小波基函数 分解尺度 小波系数 机器学习算法模型 有害元素砷 Wavelet basis function Decomposition scale Wavelet coefficient Machine learning algorithm model Arsenic
1 东华大学材料科学与工程学院,上海 201600
2 先进玻璃制造技术教育部工程研究中心,上海 201620
3 中国轻工业特种玻璃及搪瓷重点实验室,上海 201620
4 中国工程院成果中心亚稳材料研究工作站,上海 201620
5 东华大学材料科学与工程学院,上海 201600)
以高硼玻璃为基体,采用玻璃固化法探究高硼玻璃固化有色金属冶炼砷渣,并用EDS确定了样品中存在砷元素,同时检测了其含量。分别采用醋酸法和硫酸硝酸法对不同加砷比的高硼玻璃及不同分相区域进行测试与表征。结果表明,高硼玻璃固砷效果优良,砷析出量很大程度上取决于玻璃的比表面积。
高硼玻璃 砷渣 固化 浸出 high boron glass arsenic slag curing leaching
Author Affiliations
Abstract
1 inLAZER Dynamics Sdn Bhd, InnoHub Unit, Putra Science Park, Universiti Putra Malaysia, Serdang 43400, Malaysia
2 Electrical Engineering Department, Al Suwayrah Technical Institute, Middle Technical University, Baghdad 10074, Iraq
3 Wireless and Photonic Networks Research Centre, Faculty of Engineering, Universiti Putra Malaysia, Serdang 43400, Malaysia
4 Institute of Advanced Technology, Universiti Putra Malaysia, Serdang 43400, Malaysia
5 Department of Physics, Faculty of Science, Universiti Putra Malaysia, Serdang 43400, Malaysia
6 Electronic and Communication Engineering Department, College of Engineering, University of Baghdad, Baghdad 10071, Iraq
7 Department of Electrical Engineering, College of Engineering, King Saud University, Riyadh 11421, Kingdom of Saudi Arabia
The lethality of inorganic arsenic (As) and the threat it poses have made the development of efficient As detection systems a vital necessity. This research work demonstrates a sensing layer made of hydrous ferric oxide (Fe2H2O4) to detect As(III) and As(V) ions in a surface plasmon resonance system. The sensor conceptualizes on the strength of Fe2H2O4 to absorb As ions and the interaction of plasmon resonance towards the changes occurring on the sensing layer. Detection sensitivity values for As(III) and As(V) were 1.083 ℃ ppb–1 and 0.922 ℃ ppb–1, respectively, while the limit of detection for both ions was 0.6 ppb. These findings support the feasibility and potential of the sensor configuration towards paving future advancement in As detection systems.
Surface plasmon resonance di-iron trioxide hydrate arsenic heavy metals ion optical sensor Photonic Sensors
2022, 12(3): 220306
1 西北大学文化遗产学院, 陕西 西安 710069
3 西南民族大学旅游与历史文化学院, 四川 成都 610041
4 四川省文物考古研究院, 四川 成都 610041
四川省邛崃市地处成都平原, 是成都地区发现的摩崖造像规模最大, 分布最集中的地区。 由于潮湿、 半露天的保存环境, 造像遭到严重破坏, 缺少相关的科学分析研究。 本文选用邛崃地区内花置寺摩崖造像、 临邛镇磐陀寺摩崖造像和大同乡石笋山摩崖造像三处共12件彩绘颜料样品, 通过超景深显微观察、 X射线荧光分析、 X射线衍射和显微激光拉曼光谱综合分析, 获取彩绘颜料信息。 结果表明红色颜料为赤铁矿[Fe2O3]和铅丹[Pb3O4]; 绿色颜料为砷酸铜[Cu(AsO3)(OH)·2H2O]和过硫酸三铜钠钾[KNaCu3O(SO4)3]; 白色颜料为石膏[CaSO4]; 黄色颜料为黄赭石[Fe2O3]; 黑色颜料为铅丹[Pb3O4]的变化产物, 蓝色颜料为青金石[Na6Ca2Al6Si6O24(SO4)2]。 值得注意的是绿色颜料的分析结果, 其中检出的砷酸铜类物质在近年中国西南地区彩绘分析中较常见, 结合文献调研判断其为近现代人工合成颜料巴黎绿的变化产物, 进而推测此处有近现代重绘可能。 另外, 首次检出过硫酸三铜钠钾成分的绿色颜料, 丰富了古代彩绘颜料的分析实例, 判断可能是某种绿色含铜矿物的变化结果。 四川地区环境湿润, 一些不稳定的矿物颜料容易发生化学变化, 有的产生变色, 有的颜色变化不明显, 但成分已产生新的物质。 通过分析邛崃石窟彩绘颜料, 获取四川地区摩崖造像所使用颜料的相关信息, 为颜料复原提供科学依据, 同时也有利于文物工作者展开针对性保护工作, 为四川地区彩绘石窟的研究和保护提供参考。
邛崃石窟 彩绘颜料 绿色颜料 砷酸铜 过硫酸三铜钠钾 Qionglai Caves Color paint Green pigment Arsenic acid copper Euchlorine 光谱学与光谱分析
2022, 42(10): 3198
本试验通过饮水途径对48只5周龄小鼠进行砷暴露和核黄素干预, 设置对照组、砷处理组(20?mg/L As2O3)、核黄素处理组(20 mg/L VB2)及砷加核黄素联合组(20 mg/L As2O3+20 mg/L VB2), 探究核黄素对砷致器官组织损伤的缓解作用。结果显示, 与对照组相比, 砷处理会引起小鼠心脏心肌纤维间隔增宽, 纤维束弯曲, 心肌细胞核脱落, 肺泡壁增厚, 肺泡腔缩小, 大脑皮层细胞数量明显减少, 且排列紊乱, 细胞核溶解破裂, 而添加核黄素显著减轻了上述损伤。因此, 本研究证实了核黄素干预对砷中毒引起的心、肺和脑组织结构损伤有明显的缓解作用, 进一步为砷中毒的毒理机制和防治提供了新的思路。
核黄素 砷 组织器官 毒性损伤 保护效应 riboflavin arsenic tissues and organs toxic injury protective effect
中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101
砷超富集植物蜈蚣草具有超强的砷吸收和富集能力, 生物量大, 被认为是修复砷污染土壤的理想植物材料。 基于砷超富集植物蜈蚣草的植物修复技术已经推广应用到了我国20多个污染区的土壤修复实践中。 目前所报道的所有蜈蚣草均具有砷超富集能力, 并且该特性能够得到稳定遗传。 蜈蚣草是如何通过仅仅几十个微米的孢子将这种砷超富集能力传递给下一代? 与其他微区分析手段相比, 基于同步辐射X射线的荧光光谱和吸收光谱分析灵敏度高、 操作简便, 近年来被广泛应用到超富集植物的研究中, 它也使得研究几十个微米的孢子中砷及其他元素的分布成为可能。 为了揭示砷超富集植物蜈蚣草孢子的化学元素组成, 该研究采用同步辐射X射线荧光探针分析技术首次揭示了蜈蚣草的生殖细胞——孢子中砷、 铜、 锌等微量元素的浓度分布, 以及钾、 钙等大量元素的浓度分布; 并将砷的分布趋势与大量营养元素钾、 钙、 铁、 硫, 以及微量元素铜、 锌的分布趋势进行对比。 蜈蚣草的微区元素分布研究表明, 孢子囊中砷和钙、 砷和硫的分布特征具有相似性, 砷和硫、 钙更有可能同时聚集在孢子中。 这表明, 在孢子产生和萌发过程中, 砷、 硫和钙可能发挥着重要作用。 为了揭示变价元素砷在孢子中的存在形式, 采用同步辐射X射线吸收光谱首次揭示了蜈蚣草孢子中砷的微区形态, 结果表明, 蜈蚣草孢子中砷的存在形态与羽叶一致, 以低价态的AsⅢ为主。 AsⅢ是活性和毒性都相对较强的一种砷存在形式。 这表明蜈蚣草孢子对于高毒性高活性的三价砷具有较强耐性。 通过采用高分辨率低检测限的X射线荧光探针和X射线吸收光谱技术, 揭示砷超富集植物蜈蚣草孢子中砷的分布和存在形式, 研究结果为了解蜈蚣草砷富集能力的遗传特性提供基础信息。
同步辐射X射线吸收光谱 X射线荧光探针 蜈蚣草 孢子 砷形态 Synchrotron radiation X-ray absorption spectroscopy X-ray fluorescence microprobe Pteris vittata Spore Arsenic speciation
1 长江大学地球科学学院, 湖北 武汉 430100
2 石家庄学院资源与环境科学学院, 河北 石家庄 050035
砷是严重危害人体的重金属之一。 利用高光谱技术进行土壤重金属砷含量的估测具有很大的应用潜力, 但受区域和土壤背景的影响, 估算模型适用性和精度都会有很大的差异。 针对石家庄市地表水源地保护区土壤砷含量的高光谱估算, 在水源地保护区的主要采矿地和冶炼企业进行了土壤实地采样和实验室重金属分析, 对土壤样本的原始光谱反射率采用Savitzky-Golay 7点平滑处理, 进行一阶微分(FD)、 二阶微分(SD)、 倒数(RT)、 倒数一阶微分(RTFD)、 倒数二阶微分(RTSD)、 倒数对数(AT)、 倒数对数一阶微分(ATFD)、 倒数对数二阶微分(ATSD)、 连续统去除(CR)9种光谱变换后, 再对重金属砷实测含量与经光谱变换后的光谱指标进行相关分析, 并提取各光谱指标的最大敏感波段。 运用多元线性逐步回归(MLSR)、 单光谱变换指标偏最小二乘回归(U-PLSR)和多光谱变换指标偏最小二乘回归(M-PLSR)方法构建土壤重金属砷含量估算模型, 最后通过相关系数r、 均方根误差(root mean square error, RMSE)和统计值F来比对建模效果。 结果表明: 研究区部分土壤样本重金属砷含量已经出现了轻度污染, 大部分样本处于污染的临界状态; 经连续统去除变换后的光谱特征与砷的相关性最大, 一阶微分与砷含量存在最大负相关性; 相较于多元线性逐步回归和单光谱变换指标偏最小二乘回归, 采取多光谱变换指标偏最小二乘回归方法土壤重金属砷含量模型估算值与实测值最为接近, 建模R2达到0.852, RMSE和F值分别达到0.147和32.384, 多光谱变换指标建模集成效果显著。 因此研究结果可以为石家庄水源地保护区主要采矿地和冶炼企业重金属砷污染高光谱快速监测提供科学依据。
重金属砷 高光谱 多元线性逐步回归 偏最小二乘回归 Heavy metal arsenic Hyperspectrum Multiple linear stepwise regression Partial least squares regression 光谱学与光谱分析
2021, 41(9): 2872
1 中国科学院半导体研究所 半导体超晶格国家重点实验室，北京 100083
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049
3 中南大学 物理与电子学院 先进材料超微结构与超快过程研究所，长沙 410083
线偏振光的探测能力是评价偏振光电探测器件的重要指标。黑砷磷（AsP）是一种较为稳定的平面内各向异性材料，由于其面内结构各向异性，其对线偏振光较为敏感，在偏振探测领域有着重要的应用潜力。本文介绍了一种基于AsP/MoS2的高度偏振敏感光电探测器。由于AsP各向异性的光吸收、MoS2有效的载流子收集和输运能力以及范德华异质结对暗电流的抑制作用，该光电探测器实现了大于300的电流开关比，0.27 A/W的电流光响应度以及2×1010 Jones的比探测率。更重要的是，此类光电探测器在638 nm波段实现了高达3.06二向色性比的偏振特性。这些实验结果表明AsP/MoS2异质结构在偏振光电探测领域有着广阔的应用前景。
光电探测器 黑砷磷 异质结 偏振特性 photodetectors black arsenic phosphorus heterojunction polarization characteristics
1 中国科学技术大学 纳米技术与纳米仿生学院，安徽 合肥 230026
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 国际实验室，江苏 苏州 215123
3 上海大学 材料科学与工程学院，上海 200444
4 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 纳米器件与应用重点实验室，江苏 苏州 215123
5 新加坡国立大学 化学与生物分子工程系，新加坡 117585
6 伊比利亚国际纳米科技实验室 葡萄牙 布拉加 4715-330
由于太赫兹波与众多物质之间存在着丰富的相互作用，太赫兹技术在众多领域均有应用需求。因此，基于独特物理机制和优异材料特性的高灵敏度、便携式太赫兹探测器的研制刻不容缓。黑砷磷是一种新型二维材料，其带隙和输运特性随化学组分可调，在光电探测领域被广泛关注。目前基于黑砷磷的研究集中在红外探测方面，而对于太赫兹探测的应用未见报道。本文介绍了一种基于黑砷磷的天线耦合太赫兹探测器。实验结果表明，在探测过程中存在两种不同的探测机制，并且两者之间存在竞争关系。通过改变黑砷磷的化学组分可以定制不同的探测机制，使其达到最优响应性能。在平衡材料带隙和载流子迁移率的情况下，探测器实现了室温下对0.37 THz电磁波的灵敏探测，其电压响应度和噪声等效功率分别为28.23 V/W和0.53 nW/Hz1/2。
二维材料 太赫兹 黑砷磷 天线耦合探测器 two-dimensional material terahertz black arsenic-phosphorus antenna-coupled detector
