Study on surface morphology of GaN growth by MOCVD on GaN/Si(111) template

The surface morphology of GaN grown by MOCVD on GaN/Si template was studied. Rough morphology and deep pinhole defects on some surface areas of the samples were observed and studied. The formation of rough morphology is possibly related to Ga-Si alloy produced due to poor thermal stability of template at high temperature. The deep pinhole defects generated are deep down to the surface of MBE-grown GaN/Si template. The stress originated from the large thermal expansion coefficient difference between GaN and Si may be related to the formation of the pinhole defects. The surface morphology of the GaN can be improved by optimizing the GaN/Si template and decreasing the growth temperature.

A direct digital frequency synthesizer with fourth-order phase domain Delta Sigma noise shaper and 12-bit current-steering DAC

This paper presents a direct digital frequency synthesizer (DDFS) with a 16-bit accumulator, a fourth-order phase domain single-stage Delta Sigma interpolator, and a 300-MS/s 12-bit current-steering DAC based on the Q(2) Random Walk switching scheme. The Delta Sigma interpolator is used to reduce the phase truncation error and the ROM size. The implemented fourth-order single-stage Delta Sigma noise shaper reduces the effective phase bits by four and reduces the ROM size by 16 times. The DDFS prototype is fabricated in a 0.35-mu m CMOS technology with active area of 1.11 mm(2) including a 12-bit DAC. The measured DDFS spurious-free dynamic range (SFDR) is greater than 78 dB using a reduced ROM with 8-bit phase, 12-bit amplitude resolution and a size of 0.09 mm(2). The total power consumption of the DDFS is 200)mW with a 3.3-V power supply.

12 W high efficiency single frequency ring laser

Single-frequency output power of 12 W at 1064 nm is demonstrated. Pumped by a fiber-coupled diode laser, the Nd:YVO4 produces 58.6% of the slope efficiency with respect to absorbed pump power, and 52.7% of the optical-optical efficiency and nearly diffraction-limited output with a beam quality parameter of M-2 approximate to 1.11. To the best of our knowledge, this is the highest slope efficiency and optical-optical efficiency in single-frequency Nd:YVO4 ring laser. The slope efficiency of the single frequency laser is close to the limit of the efficiency. [GRAPHICS] output spectrum of the single-frequency Nd:YVO4 ring laser

假单胞菌P_(12)对菲的降解

从武汉石油化工厂的活性污泥中，分离到一株可以以菲为唯一碳源和能源的假单胞菌P_(12)该菌经靛蓝产生法测定有双加氧酶，在菲无机盐培养基中生长时，有3-菲酚物质积累，经检测有一条质粒带。用丝裂霉素C消除质粒后的菌落，失去了降解菲的能力，说明P_(12)对菲的降解功能是由质粒控制的。

Pulse-front matched ultra-broadband optical parametric chirped pulse amplifier for sub-12 fs pulse generation

We propose a LBO-based ultra-broadband chirped pulse optical parametric amplifier employing pulse-front-matching to yield transform-limited sub-12-fs pulses. Measurement of the maximum possible gain bandwidth for the LBO-based OPCPA demonstrates more than 60nm gain bandwidth FWHM. For the generation of TL pulses by the use of this OPCPA, a suitable combination of OPCPA and PFM is first presented. The PFM pump geometry realizes tilt-free signal amplification, and permits this OPCPA to generate TL sub-12-fs pulses.

Au(111)电极上分子相互作用扫描隧道显微镜研究

本论文利用扫描隧道显微镜(STM)在Au(111)电极上结合电化学方法在分子水平上观察分子的吸附组装和结构调控等。主要内容如下： (1) 用现场电化学扫描隧道显微镜(ECSTM)在Au(111)电极上研究了巯基己醇(MHO)取代六苯并苯的详细过程。取代速度强烈依赖于MHO的浓度。浓度较低时，反应速度较慢，我们可以用现场ECSTM跟踪观察详细的取代过程。取代首先发生在靠近重构线肘部的位置，出现单分子或多个六苯并苯分子的取代而形成的pits。随着取代过程的进行，这些小的pits生长或合并成较大的pits；pits周围的六苯并苯分子逐渐被MHO取代，最终在限定的区域内形成有序的domain。观察局部区域的取代过程，我们发现沿着重构线的方向扩展速度最快。快速取代之后，MHO在Au(111)电极表面形成( )R30°晶格结构，而慢速取代之后，MHO在表面形成c(4×2)超结构。与MHO在干净的Au(111)电极上的吸附相比，在六苯并苯修饰的Au(111)电极上即使在很低的浓度下也没有观察到平躺的物理吸附相，而是直接形成化学吸附相。这可能是由于六苯并苯的存在，MHO的碳氢链不能直接与Au原子接触。通过数据分析，我们发现取代速率曲线呈倒S形状。 (2) 我们用循环伏安法(CV)和ECSTM研究了腺嘌呤(Adenine，A)，胸腺嘧啶(Thymine，T)和鸟嘌呤(Guanine，G)单组分及混合组分(A+T)的电化学二维相变。施加在Au(111)电极上的电位不同，A会呈现不同的吸附状态，包括物理吸附相和化学吸附相。在物理吸附的电势范围，高分辨ECSTM图像显示，同一个电势下共存着多样性的A的吸附结构。当基底电势变得更正时，一种更倾斜的吸附状态也就是A的化学吸附相会形成。在较负电位下，A和T能通过分子之间氢键作用在Au(111)电极上形成一种新的网络结构，而G能形成多层吸附。 (3) 利用STM研究了不同方法移除硫醇自组装膜之后金电极表面的再生情况。分别使用了化学法和电化学还原脱附法。化学法比较简单，使用的试剂有王水，piranha和NaBH4。王水对金电极表面有强腐蚀作用；piranha和NaBH4对金表面的作用较小，但是NaBH4处理之后的金表面上会有较多的亮岛出现。在移除自组装膜之后的电极上直接组装六苯并苯，我们观察到用piranha和NaBH4处理之后的金电极表面上六苯并苯自组装膜缺陷较多，有序domain也比较小。电化学法脱附可以得到比较干净的金表面，直接组装的六苯并苯自组装膜有序性好，缺陷少。而且，电化学脱附法通过控制电位可以实现硫醇自组装膜和六苯并苯自组装膜的相互转换。

分子组装体的扫描探针显微学研究

本文简要评述了扫描探针显微学研究的发展过程、目前状况及发展方向，着重介绍了扫描探针显微学(SPM)在分子组装体研究中的一些应用。采用扫描探针显微学结合电化学的方法对自组装膜(SAMs)、表面活性剂(surfactant)、纳米颗粒(nanoparticles)等分子组装体系进行了研究，并结合IR、QCM、XPS、XRD等多种手段对分子组装体在电极表面的形态和结构进行了探讨。主要结果如下：1．SPM研究以杂多酸为基础的分子组装体我们通过将AsMo_(11)V0_(40)~(4-)杂多酸阴离子从其酸性溶液中自吸附至金表面的方法，制备了一类新的无机自组装膜。我们利用QCM、STM和电化学方法分别研究了AsMo_(11)VO_(40)~(4-)自组装膜的吸附过程、在Au表面的结构和电化学性质。QCM数据表明这个自组装过程可以用Langmuir吸附等温式来描述，其吸附自由能为-20 KJ/mol。 通过QCM测得的AsMo_(11)VO_(40)~(4-)自组装膜的表面覆盖度的最大值为1.7 * 10~(-10)mol/cm~2，这相当于一个AsMo_(11)VO_(40)~(4-)阴离子的密堆积单层。AsMo_(11)VO_(40)~(4-)自组装膜的循环伏安图上出现三对可逆的氧化还原峰，每对峰所对应的自组装膜的表面覆盖度都亦为1.78 * 10~(-10) mol/cm2，和QCM结果一致。现场STM图像显示AsMo_(11)VO_(40)~(4-)自组装膜十分的均一没有如何多层或聚集体的结构。高分辨STM图进一步显示在Au(111)表面的sMo_(11)VO_(40)~(4-)自组装膜于+0.7 V(vs．Ag | AgCl)表现出二维有序的四方晶体结构，晶格间距为10-11 A。这个值与sMo_(11)VO_(40)~(4-)阴离子的直径十分接近。从STM图我们也估算出AsMo_(11)VO_(40)~(4-)自组装膜的表面覆盖度为1.8 * 10~(-10) mol/cm~2，这和QCM以及电化学的实验结果都很接近。我们进一步研究了一种新的以杂多酸为基础的有机无机复合膜--砷钼钒杂多酸的十一烷基吡啶盐(CPMVA)--的制备、结构和电催化性质。通过在这种盐的丙酮溶液中循环电位扫描，我们可以在HOPG电极表面制备稳定的CPMVA膜。我们利用XPS、STM和电化学多种手段来表征CPMVA膜的结构和性质。这些研究表明：在新剥离HOPG表面CPMVA膜的结构为自聚集的分子团，而在预阴极化HOPG表面CPMVA膜的结构为自有序单层。CPMVA膜在酸性和丙酮溶剂中部表现出可逆的氧化还原动力学行为，这说明这种新类型的膜甚至能在有机溶剂中用作催化剂。当溶液的pH值大于7.O时，CPMVA膜也能维持其稳定性，它对pH值的依赖程度明显小于其无机物形式的膜(H_4AsMo_(11)VO_(40))对pH值的依赖程度。CPMVA膜对Br0_3-的还原表现出很好的电催化活性，催化电流与BrO_3~-的浓度的平方成正比。这种有很高稳定性的新类型杂多酸膜在催化剂领域中将有很广阔的应用前景。2．电化学STM研究吸附在金属表面的表面活性剂聚集体由于电位诱导引起的结构变化表面活性剂在表面的吸附已广泛地被用于限制电极表面的活性和稳定溶液中的胶体和纳米粒子，但是人们对表面活性剂在电极表面的结构和由于电位变化所引起的结构改变并不清楚。在这个工作中我们利用现场STM观察了电位控制下表面活性剂十二烷基磺酸钠(SDS)在Au(111)表面的吸附。STM图像显示通过控制电位SDS在Au(111)表面有一从半圆柱胶束单层向致密双层膜过渡的构象变化。我们也建立了SDS聚集体在Au(111)表面电位诱导结构变化的模型。就我们所知，这是第一次系统地研究表面活性剂聚集体在金属表面的电位诱导结构变化。3．在固体表面构筑有序的聚苯胺分子导线我们提出了一种新的通过分子设计构筑有序聚苯胺分子导线的新方法。首先，根据Saveant的方法我们在HOPG表面修饰上有序的4-氨基苯单层，然后溶液中的苯胺分子通过阶跃的方法被层层电聚合在4-氨基苯单层修饰的HOPG表面，形成有序的聚苯胺分子导线。FTIR-ERS和XPS结果证实HOPG表面上形成了聚苯胺。SPM图显示在HOPG表面的聚苯胺平面结构为有序的3~(1/2) * 3~(1/2) R 30°。小角X-射线反射结果表明聚苯胺分子导线是垂直站立在HOPG表面。电化学测量进一步表明聚苯胺分子导线的形成有利于加速电子传递速率。这种先分子设计后电聚合的方法可能会成为一类在固体表面制备有序导电聚合物分子导线的新方法。依据上一个实验，我们在金表面通过自组装的方法构筑了绝缘分子导线。我们选择β-环糊精(β-CD)作为包络4-氨基硫酚的理想主体分子。β-CD和4-氨基硫酚形成的包络物首先被自组装到Au表面，然后也通过阶跃的方法被层层电聚合在自组装膜修饰的Au表面，形成有序的聚苯胺分子导线。FTIR-ERS和XPS结果证实Au表面上形成了聚苯胺。低电流STM(LC-STM)图像表明在Au(111)表面的聚苯胺分子线为六角的二维有序，分子与分子之间的最相邻距离为15.5±0.5 A。这种先进行CD超分子自组装后电聚合的方法可能会成为一类制备导电聚合物绝缘分子导线的新方法。4．SPM研究在HOPG表面电化学合成的纳米材料我们通过脉冲恒电位方法从稀的苯胺酸性溶液(1mM苯胺 + 1 M HClO_4)在HOPG表面制备聚苯胺纳米颗粒。我们利用FTIR-ERS、XPS、TM-AFM手段来表征聚苯胺纳米颗粒的组成和结构。FTIR-ERS和XPS结果表明制得的聚苯胺纳米颗粒主要以亚胺形式存在。TM-AFM图像显示分散于HOPG表面的聚苯胺纳米颗粒的表面覆盖度约为10~(10)cm~(-2)。这些纳米颗粒都为圆盘型，直径为200到600埃，高度为10到30埃。这些纳米颗粒的大小随聚合电量由5.7 μC/cm~2增加到19.3 μC/cm~2而增大。我们提出了一种通过分子设计在HOPG表面制备金属纳米粒子的新方法。第一步，根据Saveant的方法我们在HOPG表面修饰上一个4-氨基苯单层。第二步，通过配位相互作用Ag~+能在4-氨基功能化的HOPG表面形成单层。第三步，通过脉冲恒电位方法我们就能在4-氨基苯功能化的HOPG制备Ag纳米颗粒。电化学测量证明了在HOPG表面上Ag纳米颗粒的形成。STM图像显示通过这种方法制得的Ag纳米颗粒的大小十分均一且在HOPG表面上的分散度很高。这种新方法可被广泛地用来在碳表面制备各种金属纳米粒子。

纳米功能界面的电化学和扫描探针显微镜（SPM）研究

本文简要评述了扫描探针显微学研究的发展过程、目前状况及发展方向，着重介绍了扫描探针显微学(SPM)在分子组装体研究中的一些应用。采用扫描探针显微学结合电化学的方法对自组装膜(SAMs)、纳米颗粒(nanoparticles)、有机无机纳米复合材料(composite material)体系进行了研究，并结合XPS、SEC等多种手段对分子组装体在电极表面的形态和结构进行了探讨。主要结果如下：1．STM研究金属纳米颗粒的隧道成像机理利用柠檬酸三钠还原高氯酸金的反应制备了金的溶胶纳米粒子。将对氨基硫酚自组于金单晶面(Au(111))上形成致密有序的单层；并以此为基底进一步将金溶胶纳米粒子组装于自组膜表面，得到固定化纳米粒子的次单层。用扫描隧道显微镜进行了表征，对金溶胶纳米粒子隧道成像的微观机理作了探讨，提出双势垒隧穿的电子传输界面模型。对扫描隧道显微镜下金溶胶纳米粒子的图像失真作解释。2．共轭有机小分子的导电性的研究利用保护和去保护的方法对带巯基的共轭有机小分子进行了合理地操纵，使其稳定性在我们构筑电化学界面的过程中得到了保证。我们用自组装(SAM)技术将这种共轭有机小分子首先吸附于金电表面，然后用稀氨水将其水解得到致密的共轭有机小分子的单层。在金/SAM二次基底的基础上利用巯基于金的强烈的化学键合力用电化学沉积的方法和湿化学还原的方法得到的金纳米粒子组装于电极表面，得到了金/有机分子层/金的夹心结构，并对构筑这种夹心结构的每一步骤用扫描探针显微镜(SPM)和电化学循环伏安法(CV)进行了表征，实验结果表明，此种共轭有机小分子利用巯基化学键合金属金时，电子能够快速通过这种夹心结构，为分子电子学中之基本问题“分子导线”连接纳米级的分子器件时电子能否在其间传导给出了直接的电化学证明。3．纳米复合材料的合成与表征我们用相转移方法合成了表面功能化的纳米粒子。首先，根据将HAuCl_4溶解于水相中，将Bu_4NClO_4作为相转移试剂、带巯基的有机小分子作为表面修饰剂，NaBH_4和柠檬蒜三钠作为还原剂溶解于硝基苯有机相中。将两相剧烈混合，在混合过程中HAuCl_4在水/硝基苯界面处被有机相中的还原剂还原成金属纳米粒子，刚生成的纳米粒子由于强烈的金硫键合作用而被带巯基的有机小分子表面功能化，而且能在有机溶剂中稳定存在。于是得到的表面功能化的纳米粒子在有机溶剂中的稳定胶体溶液。我们合成了表面被12烷基硫醇和巯基噻酚修饰的金纳米粒子。基于这些表面功能化且带有电化学反应性功能基团的纳米粒子，我们在电化学合成聚噻酚的系统中加入这种具有表面反应性的纳米粒子得到了有机/无机纳米复合材料。对这种复合材料我们用扫描探针显微镜(SPM)、电化学交流阻抗谱(ElS)、X-射线光电子能谱(XPS)进行了表征，结果表面纳米粒子能稳定存在于聚合物基体中，而且这种复合材料的电子传输性能远远大于同等条件下的聚合物膜。

Cyanex302及CA-12萃取稀土动力学的研究

随着萃取技术的不断发展，人们日益要求更加深入的了解萃取过程的机制及其动力学特性。以便有效地控制和强化萃取过程，提高萃取效率，或者利用萃取动力学的差异来实现某些分离嘴过程。尽管许多萃取过程进行得很快，但是人们也发现不少的金属鳌合物萃取体系，其萃取过程相当缓慢。因而这类体系的萃取机制和萃取动力学问题已日益引人注目。除此而外，在设计，放大或改进萃取设备时，研究和掌握有关萃取过程的动力学规律也有十分重要意义。在本文中主要对稀土萃取动力学进行了研究，得到主要结果如下：1．研究了硫代有机磷酸Cyan.ex302萃取饵的动力学。通过测定各种萃取条件对萃取速率的影响，获得了萃取速率方程，并讨论了萃取的控制过程。实验发现萃取剂中的杂质对萃取具有较大的加速作用，这对工业生产具有一定的实际意义。2.用两相滴定法测定了两种新合成的J梭酸萃取剂CA-12和CA-100的某些重要的物理常数。这将有助于深入研究它们的萃取性质及机理。3．用层流恒界面池研究了CA-12萃取La, Gd,Er, Yb和Y的动力学。考察了各种因素对萃取速率的影响，获得了它们的萃取速率方程，实验发现了它们的萃取控速步骤并推测了其萃取机理。4．研究了HEHEHP对CA-12萃取Yb和Y的动力学的影响。实验发现在CA一12中加入少量的HEHEHP后，萃取活化能显著降低，萃取速率明显加快。由于加入HEHEHP后，萃取Yb的活化能的降低要比萃取Y的活化能降低的程度大'，所以使Yb和Y的萃取分离因素加大。5．用两相滴定法研究了HEHEHP萃取铭的机理，CA-12萃取稀土及其相关离子的机理。并计算了它们相应的平衡常数。

Co(salen)作为辅酶B_(12)模型物及化学修饰电极的电化学研究

本论文从合成Co(salen)开始，对Co(salen)在电化学现场合成辅酶B_(12)模型物的工作进行了尝试。进一步地，用Co(salen)制作了两种化学修饰电极，并对它们的性质进行了较为详细的考察。同时还将这两种修饰电极应用于电催化研究工作，得到了较为满意的结果。

EFFECTIVE-MASS THEORY FOR SUPERLATTICES GROWN ON (11N)-ORIENTED SUBSTRATES

An effective-mass formulation for superlattices grown on (11N)-oriented substrates is given. It is found that, for GaAs/AlxGa1-xAs superlattices, the hole subband structure and related properties are sensitive to the orientation because of the large anisotropy of the valence band. The energy-level positions for the heavy hole and the optical transition matrix elements for the light hole apparently change with orientation. The heavy- and light-hole energy levels at k parallel-to = 0 can be calculated separately by taking the classical effective mass in the growth direction. Under a uniaxial stress along the growth direction, the energy levels of the heavy and light holes shift down and up, respectively; at a critical stress, the first heavy- and light-hole energy levels cross over. The energy shifts caused by the uniaxial stress are largest for the (111) case and smallest for the (001) case. The optical transition matrix elements change substantially after the crossover of the first heavy- and light-hole energy has occurred.