Shuyu Wu 1,4Rongrong Cao 3Hao Jiang 2,*Yu Li 2[ ... ]Qi Liu 2
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Fabrication Technologies for Integrated Circuits, Institute of Microelectronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China
2 Frontier institute of Chip and System, Fudan University, Shanghai 200433, China
3 College of Electronic Science and Technology, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
4 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
The performance and reliability of ferroelectric thin films at temperatures around a few Kelvin are critical for their application in cryo-electronics. In this work, TiN/Hf0.5Zr0.5O2/TiN capacitors that are free from the wake-up effect are investigated systematically from room temperature (300 K) to cryogenic temperature (30 K). We observe a consistent decrease in permittivity (εr) and a progressive increase in coercive electric field (Ec) as temperatures decrease. Our investigation reveals exceptional stability in the double remnant polarization (2Pr) of our ferroelectric thin films across a wide temperature range. Specifically, at 30 K, a 2Pr of 36 μC/cm2 under an applied electric field of 3.0 MV/cm is achieved. Moreover, we observed a reduced fatigue effect at 30 K in comparison to 300 K. The stable ferroelectric properties and endurance characteristics demonstrate the feasibility of utilizing HfO2 based ferroelectric thin films for cryo-electronics applications.
hafnia-zirconia solid solution ferroelectricity cryogenic temperature wake-up effect 
Journal of Semiconductors
2024, 45(3): 032301
作者单位
摘要
1 中国航发北京航空材料研究院,北京 100095
2 航发优材(镇江)增材制造有限公司,江苏 镇江 212132
3 江苏大学材料科学与工程学院,江苏 镇江 212013
采用搅拌摩擦辅助激光定向能量沉积方法制备了AlSi10Mg合金块体,采用后续冷轧处理进一步提高了AlSi10Mg合金的强度,系统讨论了AlSi10Mg合金在加工过程中的组织演化,分析了其强韧性的演变机理。研究结果表明:在激光沉积态AlSi10Mg合金中,Si原子的固溶强化效果非常显著,合金的硬度高达109 HV,受气孔缺陷影响,激光沉积AlSi10Mg合金的强度低于200 MPa。搅拌摩擦加工可以细化激光沉积AlSi10Mg合金的柱状α-Al相和共晶相,形成等轴的α-Al晶粒和Si颗粒,α-Al基体中的Si原子脱溶析出,其硬度降低至75 HV,强度接近200 MPa,延伸率最高达到40%。轧制后,AlSi10Mg合金中的位错密度大幅增加,当变形量增加到68%时,AlSi10Mg合金α-Al晶粒被剧烈细化,合金的硬度被提高至116 HV,其强度可超过400 MPa,合金中的局部硬化区域导致其塑性变形能力下降,延伸率逐渐降低至25%。
激光技术 搅拌摩擦辅助激光沉积 AlSi10Mg合金 固溶强化 位错强化 韧性 
中国激光
2024, 51(16): 1602308
杨晨 1,2叶梦琳 1,2周文理 1,2,*
作者单位
摘要
1 光能转换材料湖南省高校重点实验室, 湖南 长沙  410081
2 湖南师范大学 化学化工学院, 湖南 长沙  410081
Mn4+掺杂的氟化物红色荧光粉的耐湿性差,严重影响了白色发光二极管(WLEDs)的光色稳定性。本工作基于绿矾溶液的还原性,将K2SiF6∶Mn4+颗粒表面的Mn4+还原成可溶的低价态Mn2+,实现了氟化物粒子的表面钝化及高耐湿性。在水浸360 h后,表面钝化的K2SiF6∶Mn4+粒子的发光强度仍保持初始强度的95%,而未处理的K2SiF6∶Mn4+颗粒发光强度迅速降为初始值的46%。此外,采用绿矾溶液对表面已水解的氟化物荧光粉进行简单的浸泡,可使其完全恢复原来的发光强度。电感耦合等离子体-原子发射光谱、X射线光电子谱、元素能谱等表征结果显示,经绿矾溶液处理的K2SiF6∶Mn4+粒子表面的Mn4+浓度显著减小,证实了惰性壳层K2SiF6的形成,揭示了氟化物粒子耐湿性显著提升的原因。此外,经高温(85℃)高湿(85%)的条件老化1 000 h后,WLEDs器件中表面钝化的K2SiF6∶Mn4+粒子仍保持着100%的红色发光强度,明显高于未钝化的氟化物的59%,进一步证实了绿矾溶液钝化的K2SiF6∶Mn4+红色荧光粉具有非常优异的环境稳定性。
Mn4+掺杂 红色荧光粉 耐湿性 绿矾溶液 表面钝化 Mn4+ doping red phosphor moisture resistance green alum solution surface passivation 
发光学报
2024, 45(2): 299
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学核科学技术学院 合肥 230026
2 中广核研究院有限公司 深圳 518028
某些压水堆中使用氨及其分解产生的H2抑制H2O2、O2和·OH等氧化性物种的浓度,在保持一回路的还原性化学环境的同时调节冷却剂pH,以减轻结构材料的腐蚀。本工作为了研究脱氧氨水溶液在辐射场中的分解行为,针对其在γ场中的辐解过程进行了实验研究,重点考察了N2压强、气相与液相体积之比和温度对氨水溶液辐解的影响,测定了剩余氨、H2和氮氧化物(NO2-和NO3-)的浓度及溶液的pH。结果表明:N2压强(0.5~5.0 MPa)及气液体积比的变化未对氨的分解和氮氧化物的生成造成影响,吸收剂量为28.8 kGy时,辐解产生的氮氧化物浓度约为1 mg/L,但N2压强和气液体积比的增加会显著降低H2的浓度。温度由25 ℃升至200 ℃时,氨的分解过程将大幅放缓,吸收剂量为14.4 kGy时,30 mg/L氨水中氨的分解比例由26.5%降至8.4%,高温有利于抑制氨的分解速率,但同时导致NO2-和NO3-的浓度分别升高34和3倍左右。此外,本工作中还建立了含氨冷却剂的辐解模型并对其可靠性进行了验证,不同温度下实验数据与模型预测结果的最大相对误差仅为4.1%。随后利用该模型计算了不同初始浓度的含氨冷却剂辐解过程中剩余氨的浓度变化,结果表明较高的初始浓度有利于体系中氨的保持,连续辐照的情况下单独使用氨抑制氧化性物种时需要及时对其进行补充。
冷却剂 辐射分解 氨水 水化学 反应堆 Coolant Radiolysis Ammonia solution Water chemistry Reactor 
辐射研究与辐射工艺学报
2024, 42(1): 010204
Author Affiliations
Abstract
1 School of Optical and Electronic Information, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
2 Wuhan National Laboratory for Optoelectronics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
3 Key Laboratory of Vascular Aging, Ministry of Education, Tongji Hospital Tongji Medical College, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430030, China
4 State Key Laboratory of Material Processing and Die & Mould Technology, School of Materials Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
5 Shenzhen Huazhong University of Science and Technology Research Institute, Shenzhen 518063, China
Curvature sensing plays an important role in structural health monitoring, damage detection, real-time shape control, modification, etc. Developing curvature sensors with large measurement ranges, high sensitivity, and linearity remains a major challenge. In this study, a curvature sensor based on flexible one-dimensional photonic crystal (1D-PC) films was proposed. The flexible 1D-PC films composed of dense chalcogenide glass and water-soluble polymer materials were fabricated by solution processing. The flexible 1D-PC film curvature sensor has a wide measurement range of 33–133 m-1 and a maximum sensitivity of 0.26 nm/m-1. The shift of the transmission peak varies approximately linearly with the curvature in the entire measurement range. This kind of 1D-PC film curvature sensor provides a new idea for curvature sensing and measurement.
curvature sensor one-dimensional photonic crystals solution processing chalcogenide glass flexible film 
Chinese Optics Letters
2024, 22(2): 021601
作者单位
摘要
1 福州大学 物理与信息工程学院,福州3506
2 福州大学 平板显示技术国家地方联合工程实验室,福州350108
采用限域诱导结晶法,通过溶液法制备有机小分子半导体TIPS并五苯、聚苯乙烯和钙钛矿量子点的光突触晶体管,研究薄膜的结构和光电性质,考察突触晶体管受到不同光刺激条件调控的突触性能和行为。聚苯乙烯发挥提高有机小分子半导体薄膜结晶度以及维持突触器件长程光电流的双重作用。同时,有机复合薄膜器件实现了图形感知和记忆功能,对发展人工视觉系统具有重要意义。
突触晶体管 TIPS并五苯 聚苯乙烯 长程可塑性 溶液法 synaptic transistor TIPS-pentacene polystyrene long-term plasticity solution method 
光电子技术
2023, 43(3): 238
作者单位
摘要
1 广西大学土木建筑工程学院,南宁 530004
2 南宁师范大学化学与材料学院,南宁 530001
3 湖南大学土木工程学院,长沙 410082
当地下水含较高浓度的碳酸和氯离子时,碳酸水溶液对地下混凝土结构的腐蚀会导致氯离子在混凝土中的迁移更快。本工作研究了碳酸水溶液环境里氯离子在砂浆中的迁移特性,用X射线衍射分析(XRD)、热重分析(TG-DTG)和扫描电子显微镜(SEM-EDS)分析了碳酸水溶液-氯离子侵蚀下净浆侵蚀产物以及微观形貌的变化。结果表明:碳酸水溶液侵蚀前期,氢氧化钙和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶脱钙碳化生成碳酸钙填充了砂浆的孔隙结构,抑制了氯离子在砂浆中的迁移;侵蚀后期,由于碳酸钙的溶解以及低钙硅比的C-S-H凝胶转变为无定型硅胶共同导致了砂浆孔隙率增大,氯离子在砂浆中的迁移加快;碳酸水溶液侵蚀导致了水泥基材料中Friedel’s盐的分解以及C-S-H凝胶吸附氯离子能力的下降;降低水灰比能增加砂浆抗碳酸水溶液侵蚀能力及降低氯离子的迁移速度。
碳酸水溶液 氯离子迁移 氯离子结合 水灰比 carbonic acid solution chloride ion migration chloride binding water-cement ratio 
硅酸盐学报
2023, 51(11): 2942
作者单位
摘要
1 广西大学土木建筑工程学院,南宁 530004
2 南宁师范大学化学与材料学院,南宁 53000
3 湖南大学土木工程学院,长沙 410082
本工作研究了碳化养护对水泥基材料早期抗碳酸水溶液腐蚀性能的影响。测试了经碳化养护后的试件在碳酸水溶液中不同浸泡龄期的抗压强度和腐蚀深度的变化,并采用X射线衍射分析(XRD)、热重分析(TG-DTG)、低场核磁共振仪(LF-NMR)和扫描电子显微镜(SEM)等测试手段,对碳酸溶液腐蚀后试件微观结构和腐蚀机理进行了分析。结果表明:碳化养护提高了砂浆试件在碳酸水溶液腐蚀前的初始抗压强度,碳化形成的方解石填充了孔隙,使得结构更加致密,从而阻碍碳酸水溶液向内的扩散速率;另外,致密且溶解速率更慢的方解石层包裹着水化硅酸钙(C-S-H)凝胶,减少了钙的溶出。碳化养护从这两方面减缓了碳酸水溶液的腐蚀速率,提高了水泥基材料的抗碳酸水溶液腐蚀性能,这使得砂浆试件浸泡90 d后的腐蚀深度降低了51%~68%,并减轻碳酸水溶液腐蚀后的强度损失。碳酸水溶液腐蚀前期,以C3S、C2S和CH的腐蚀为主,伴随CaCO3的脱钙;腐蚀中后期,以CaCO3的脱钙为主,伴随C-S-H凝胶的脱钙。
岩溶地区 碳化养护 水泥基材料 碳酸水溶液腐蚀 kart area carbonation curing cement-based materials carbonic acid solution corrosion 
硅酸盐学报
2023, 51(11): 2890
作者单位
摘要
辽宁科技大学计算机与软件工程学院, 辽宁 鞍山 114051
在照明领域中, LED已被证明是一种很有前途的人造光源, 其光谱可以用来合成日光光谱。 目前通过不同种类的LED合成日光光谱的关键问题是如何从LED数据库中选择LED型号和确定各型号LED的工作参数。 针对这一问题, 科学家们提出了通过各种数学模型来表示LED的光谱功率分布, 如高斯函数、 洛伦兹函数、 logistic功率峰函数等。 这些数学模型可以准确地反映出LED的非线性光谱特征, 包括峰值波长、 半高宽、 红移等。 但是通过数学光谱模型模拟的LED光谱与真实的LED光谱并不完全相同, 通过数学光谱模型模拟的LED光谱曲线都是轴对称的。 然而, 真实的蓝色和绿色LED光谱曲线在短波长的一面更陡, 在长波长的一面更缓, 红色LED光谱曲线则相反。 基于现有的多个LED的基础上提出了一个新的模拟日光光谱的方法。 通过设计一个滤光片和调节各个现有的LED光源的辐射量权重(LED光源的辐射量权重为当前LED光源的辐射量与该LED的最大辐射量的百分比)来进行仿真实验, 以此模拟出一个新的光源, 使其光谱与日光光谱相接近。 即将一个滤光片放置在多个LED的混合光源下, 通过滤光片的光谱透射率和各个LED光源的辐射量权重来限制光源的光谱, 使得修正后的多个LED混合光源的光谱尽可能的接近日光光源光谱。 因工业要求需要对滤光片的光谱透射率曲线进行平滑约束。 最后通过优化后的滤光片的光谱透射率求出各个LED光源的辐射量权重的最小二乘解, 从而得到各个最优的LED光源的辐射量权重。 通过仿真实验, 最后该方法得到的模拟日光光源的相关色温(CCT)为6 492 K, 目标光源的相关色温为6 503 K。 模拟日光光源光谱与日光光谱的拟合优度(R2)为0.992 6。 该方法对基于LED的日光光谱拟合的研究有重要的参考价值。
单色LED 日光光谱拟合 约束最小二乘解 平滑约束 Monochrome LEDs Solar spectral fitting Constrained least squares solution Smooth constraint 
光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2369
王美玲 1李非 1,2王旭阳 1,2朱含钰 1,2[ ... ]袁俊生 1,2
作者单位
摘要
1 河北工业大学化工学院/海水资源高效利用化工技术教育部工程研究中心, 天津 300130 河北省现代海洋化工技术协同创新中心, 天津 300130河北工业大学化工学院/化工节能过程集成与资源利用国家-地方联合工程实验室, 天津 300130天津市本质安全化工技术重点实验室, 天津 300130
2 王美玲
钾是海水中的常量元素之一, 硫酸钾水溶液结构研究有利于解释其溶解度的微观机理, 从而为海水中钾盐的分离纯化提供理论指导。 利用实验室改装的X射线衍射仪、 上海同步辐射光源装置及拉曼光谱技术研究了不同质量分数的K2SO4水溶液的微观结构信息。 由X射线散射数据处理得到的差值结构函数F(Q)可知, Q=2.5 -1附近的一高一低双峰逐渐变成强度相当的两个峰, 此处双峰与水溶液中的氢键网络结构有关; 随着质量分数的增加, Q=5.0 -1附近的峰位向坐标轴右侧移动。 由G(r)可知, 2.8 处峰随质量分数的增加有展宽趋势, 主要受O—O相互作用影响。 在拉曼光谱图中, 位于3 200 cm-1附近的肩峰强度随溶质含量的增加逐渐降低, 2 800~3 800 cm-1范围内整体峰形变窄。 拉曼光谱去卷积拟合的结果表明, K2SO4的加入破坏了水的四面体氢键构型, 小幅促进了质子供体型氢键的形成。 X射线散射和拉曼光谱的分析结果均说明K2SO4的加入破坏了原有的水分子四面体网络结构。
溶液结构 X射线散射 拉曼光谱 Solution structure X-ray scattering Raman spectroscopy K2SO4 Potassium sulfate 
光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1838

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