锂蓄电池锂合金负极的研究

锂电池是一种比能量高、工作温度范围宽的性能优良的非水电池体系。但是以纯锂作锂二次电池的负极主要存在锂枝晶以及表面惰化问题， 近年来文献上报道了不少锂合金负极材料，以期改善电极性能，但是仍不能满足实际使用的要求。在工作研制了一种新型锂铝稀土合金负极材料。首先用熔盐电解法制备铝稀合金，随后电沉积锂形成锂-铝-稀土，电解质为1M高氯酸锂/碳酸丙烯酯溶液。实际上充有氩气、且恒温在25 ± 1 ℃的手套箱中进行。在0-950 mV和-500-700 mV两个电位范围内比较了纯度为99.9%Al和99%Al形成锂铝稀土合金电极的循环伏安曲线。在9-950 mV的电位范围内99.9%Al形成的锂铝-1%稀土合金电极（这里锂是欠电位沉积）比不加稀土的阳极峰电流提高约一倍，阳极峰面积增加50～60%。峰电位负移50 mV左右。在99%Al中添加稀土元素的影响比99.9%Al的要小一些，阳极峰电流只提高30%，峰电位负移15 mV，容量略有增加。在-500-700 mV范围的循环伏安曲线，锂的沉积属于非欠电位沉积。相当的锂沉积在电极表面。但其影响趋势与0-950 mV电位范围测取的循环伏安曲线基本一致。研究了一系列稀土添加量的影响，结果表明铝合金中的稀土含量在0.4～2%时，影响最明显，稀土含量为0.1%与5%时，循环伏安曲线与不含稀土的铝锂金相近。测取和锂铝和锂-铝-稀土合金电极的充放电曲线，添加稀土元素的影响趋势与循环伏安图的基本一致。在99.9%Al中添加1%稀土效果最好，充放电效率比不加稀土的提高30%。添加0.1%稀土的电极的充放电效率几乎不起作用。在99%Al中添加稀土元素对充放电效率的影响程度比99.9%Al的要低一些。测取了不同扫描速度下的锂-铝、锂-铝-稀土合金电极的循环伏安图。发现了一些有趣的现象，在0-950 mV的电位范围内，在大于5mV/Sec时，峰电流随扫描速度的增大而增大。而在1mV/Sec-5mV/Se时，峰电流基本不变，在电位为-500-700 mV电位范围，扫描速度为1mV/Sec-10mV/Sec的范围，在第三、四周随扫描速度的增加阳极峰电流反而降低。这可能是因为随着扫描速度增加，阳极极化电流增大，新沉积的锂来不及向铝中扩散，而与溶液（PC）及其中杂质反应生成惰化膜，以致影响了它的阳极溶解过程。研究了三种不同纯度的铝（99%、99.9%、99.999%）对循环伏安曲线的影响，并用发射光谱分析了铝中杂质大致含量，由于杂质组成比较复杂，加之三种纯度铝的循环伏安图差别不大，因此难以判断不同杂质的利和弊。99.9%Al和99.9%Al+1%Re的锂合金负极与正极聚苯胺组成模拟电池，并且进行了充放电实验，容量可达5.4-6.1C/cm~2。比较了99.9%Al和99.9%Al+0.4%Re、99.9%Al+1%Re的锂合金电极在电解质溶液中放置不同时间的交流阻抗复数平面图。随着放置时间的延长，半园直径增大，表明电极表面膜随放置时间不断生长，在铝合金中添加0.4%Re或1%Re，都使表面膜生长速度减慢，但是起始反应电阻比不加稀土元素的大。电极首先阳极充电10C/cm~2，随后分别在阴极极化，阳极极化条件下，测定的交流阻抗谱表明，添加稀土元素使锂-铝电极的反应电阻降低，电容增大。未经阻极预先充电的电极，在阴极低电流密度下，阻抗谱图由两个半园组成，随着阴极电流密度增大，半园逐渐缩小，并且低频区的小半园逐渐变小以致消失。X-射线的分析结果表明用电化学方法在电极上沉积锂，其表层形成Li-Al和Li_3Al_2，在电极表面存在Li_2CO_3和LiCl。在99.9%Al添加1%稀土元素，使电极表面的Li_2CO_3量增多。用X-射线光电子能谱分析表明，电极表面有锂、铝、氧、碳和氯元素，与X-射线的分析结果一致，锂-铝-稀土合金电极表面的碳酸根含量比未加稀土元素的多。用Ar~+刻蚀后，添加稀土后表层锂元素含量比未加稀土的高。用不同方法所得实验结果都表明了锂-铝合金添加稀土元素的有益影响，可能是由于稀土元素的异质成核作用，改变了合金的结构，使得Li的扩散变得容易。根据实验结果，认为电极表面膜由两层组成，靠近电极一侧的为某种中间体；具有惰化膜的性质，靠近溶液一侧的为多孔的碳酸锂膜，按照这一模型讨论了添加稀土元素的影响。

双碳桥联二环戊二烯基酸叔烷基环戊二烯基稀土氯化物的合成与表征

6.6-二甲基富烯与金属镁、CCl_4在THF中还原偶联可产生双碳桥联二环戊二烯基氯化镁，[C_5H_4C(CH_3)_2C(CH_3)_2C_5H_4]Mg_2·Cl_2·4THF。该化合物与无水氯化稀土反应可产生双碳桥联二环戊二烯基稀土氯化物；（I）（II）两类化合物经元素分析，热失重分析，红外光谱，核磁共振谱、电子能谱、水解产物的质谱，核磁共振谱分析及（I）类化合物中镱的络合物的晶体结构分析确定了该化合物的组成及结构。采用低温技术，用Nicolet R_3M/E型四园衍射仪，LT-1低温装置收集衍射数据。并用重原子法解出结构，块矩阵最小二乘法修正。R = 0.0507, R_w = 0.0530。晶体[C_5H_4C(CH_3)_2C(CH_3)_2 C_5H_4]TbClMg_2Cl_4·7THF属三斜晶系，PT空间群，a = 16.911A, b = 13.208A, c = 13.772A, α = 116.52°,β = 111.30°, γ = 87.61°, V = 2549.02A~3, M = 1116.1，晶胞中含2份化学式量，D_C = 1.45g／cm~3, μ = 22.6cm~(-1)(Mokα)。晶体结构分析表明，该化合物为一离子对型络合物，络阴离子的结构为桥联二环戊二烯为－螯含配体，该配体的二个环戊二烯基和两个Cl~-离子与Yb~(+3)离子络合成四面体构型。每个环戊二烯基均以η~5和Yb~(+3)离子成键。该螯合物具有一定的张力。两个桥碳原子及与桥碳原子相连的环戊二烯基环上的碳原子的键角较正常的碳正碳面面体角扩张了约5°。另一THF分子为填隙分子。该离子为两个共用三个氯顶点的变形八面体。两个镁以三重氯桥键相连。这种三重氯镁桥键是首次发现。氯镁核键基本保持离子键的特征，其氯镁键长与氯镁的无机盐键长极为相近。Yb~(+3)离子的配位数与8，Mg~(+2)离子的配位数为6。6，6-二甲基高烯与苯基理在1：1的乙醚，汽油溶剂的中0 ℃反应产生一个叔烷基取代环戊二烯基锂。该锂盐与无水氯化钙反应可产生取代环戊二烯基氯化钙；该化合物的组成已为元素分析，热重分析，红外光谱核磁共振氢谱及水解产物质谱，核磁共振氢谱所证实。红外光谱中700、752、1470、1500、1600cm~(-1)吸收峰示有苯环存在，1360，1380cm~(-1)示有谐二甲基，1025cm~(-1)示有取代环戊二烯基。产物的核磁共振氢谱的化学位移值为：7.21ppm示有苯环，6.13，6.30ppm示有环戊二烯基。1.53ppm为甲基上的氢的化学位移值。

氧的电催化还原和化学修饰电极

本文研究了环反应为非扩散控制的新RRDE理论与相应的新数学处理方法，“聚焦函数”和“切线”法。成功地用上述方法研究了氧电还原反应的机理和求解各步反应的速率常数。研究了扩散层流体动力学扫描的理论，提出了应用快扫转速法测量i-ω曲线，求动力学常数的方法。研究了氧在CoPP/PG电极上的电催化还原和动力学过程。推导了不稳定电极的催化反应速率常数随盘电位和反应电量变化的函数关系。研究了吸附型CoPP/PG电极对H_2O_2的电催化氧化和FePP/PG电极对H_2O_2的电催化还原。研究了四磺化酞青钴掺杂的聚苯胺薄膜（TsPcCo+PA)/GC电极对氧还原反应的电催化行为，提出了六种动力电流的概念和实验求算实际动力电流方程及相应动力电流值的方法。研究了金属原叶啉＝甲酯（MPP, M:Fe, Co, Hz)电化学聚合的机亘，提出了关于中心金属离子在电聚合过程中可能形成一种中间态络合物，促进工烯电氧化成阳离子自由基，引起聚合反应的历程。研究了聚MPP薄膜电极对氧还原反应的电催化行为和动力学过程。研究了通过催化剂在电极表面热处理制备金属四苯基叶啉（MTPP, M:Fe, Co, Ni, Mn, Hz)修饰电极（称HPM/GC)的方法。用多种波谱方法对热处理机理进行了表征。研究了多种因素对HPM／GC电极制备及其对氧还原电催化性能的影响。其中经500 ℃热处理的HPFe/GC和700－800 ℃ 热处理的HPCo/GC对氧还原催化活性增加，稳定性提高一至二个数量级。研究了可溶性聚苯胺（SPA）的合成与溶解方法，并用多种波谱方法进行了表征。研究了分散在不同PH缓冲溶液中的SPA的变色，光谱和电化学行为。研究了SPA在非水溶液中的现场光谱，ESR电化学。研究了聚苯胺（PA）薄膜的化学变色，电位响应和立体化学反应历程。总结了PA变色的规律。

聚醚类聚合物固体电解质的研究

聚合物固体电解质是近几年来引起人们高度重视的一种新型功能材料。由于质轻、可塑性强，可加工成溥膜等特点，使它在固体电池，燃料电池，电化学元件和分离膜等方面的应用上显示了很大的优越性，尤其在全固态高能密锂电池的应用上已成为强有力的竞争者。聚合物固体电解质是一类由聚醚类主体聚合物与无机盐形成的络合物。目前研究的大多是以取环氧乙烷（PEO）为主体聚合物的各种碱金属盐络合物。研究表明，PEO是迄今为止所发现的络合能力最强的主体聚合物，与无机盐络合后高温电导率可达2 * 10~(-3)scm~(-1)，但室温下由于PEO的高结晶性阻碍了离子的迁移，电导率只有10~(-8)-10~(-7)scm~(-1)，从而使其应用范围受到局限，本工作采用共聚、交联及添加低分子增塑剂的方法制得了既具有较高室温电导率又具有良好机械加工性能的聚合物电解质。主要工作及结论如下：1、选择了带有双键的烯丙基缩水甘油醚这一单体与环氧乙烷共聚，制得了P(EO-AGE)二元共聚物。讨论了不同催化剂对产物结构和性能的影响，发现AlEt_3-H_2O-acac的催化效果较好。DSC和X-射线衍射结果表明，共聚使PEO的结晶受阻，其结晶度随着AGE含量的增大而减小。共聚物的玻璃化转变温度及溶点均较纯PEO的低。由二元共聚物和LiClO_4组成的P(EO-AGE)-LiClO_4络合物室温电导率达2*10~(-5)scm~(-1)，较纯PEO-LiClO_4体系高2-3个数量级。2、在二元共聚物的研究基础上，合成了（环氧乙烷-环氧丙烷-烯丙基缩水甘油醚）三元共聚物，P(EO-PO-AGE)。结果表明，三元共聚物具有更低的玻璃化转变温度和更多的无定形结构。P(EO-PO-AGE)-LiClO_4络合物的室温电导率达5 * 10~(-5)scm~(-1)。3、对P(EO-AGE)-LiClO_4和P(EO-PO-AGE)-LiClO_4络合物结构的研究发现，络合物在L:/O=0.20-0.125(mol)范围内呈现完全无定形的结构，当L:/O分别为0.33和0.25(mol)时，在X-射线衍射图上出现了新的结晶衍射峰。证实了组成分别为O/Li=3和O/Li=4的结晶络合物的存在。4、对P(EO-AGE)-LiClO_4和P(EO-PO-AGE)-LiClO_4络合物电导的研究表明，电导对温度的依赖性服从VTF方程：σ=AT~(-1/2)e~(-B/(T-To))，呈现典型的非晶电解质电导行为，但在50-70 ℃范围内lg(σT~(1/2)～1/(T-To)曲线出现转折。络合物电导与盐浓度的关系表现出与理论相一致的结果，即在某一盐浓度下存在一极大值，对P(EO-AGE)-LiClO_4和P(EO-PO-AGE)-LiClO_4体系，电导极大值都出现在O/Li=20处。此处，还讨论了共聚物组成，阴离子，阳离子种类及离子对对络合物电导率的影响。5、采用添加低分子增塑剂聚乙二醇（PEG400）的方法不仅提高了聚合物电解质柔顺性，使分子链段活动性增加，而且增加了体系的无定形区，为离子迁移提供了新的导电通递。增塑P(EO-PO-AGE)-LiClO_4络合物的电导随着增塑剂含量的增大而升高，60%(vol)PEG400增塑的P(EO-PO-AGE)-LiClO_4聚合物电解质膜的电导率可达10~(-4)scm~(-1)(25 ℃)。增塑的电解质膜不仅具有较高的室温电导率，而且具有良好的热稳定性，在700 ℃下无相分离；于干燥气氛下放置一年无蠕变流动现象，电导亦无变化。6、采用硫化和辐射交联法制得具有网络结构的聚合物电解质膜。交联后的电解质膜尺寸稳定性增加，拉伸强度和断裂伸长均成倍增加，抗溶剂性能提高，具有良好的可加工性。硫化交联所得的P(EO-AGE)-LiClO_4和P(EO-PO-AGE)-LiClO_4网络电解质膜的室温电导率仍可达10~(-5)scm~(-1)，而经辐射交联所得的PEG400增塑的P(EO-PO-AGE)-LiClO_4电解质膜的室温电导率可达10~(-4)scm~(-1)。交联电解质膜具有与未交联电解质膜相似的电导行为。

稀土复合氧化物的合成、结构和电性质研究

本文详细综述了固体电解质及其在高温氧化物燃料电池（SOFC）、电化学传感器等领域中的应用。首次合成了碱金属与稀土离子、碱土金属与稀土离子共掺杂的二氧化铈，碱金属离子取代A－格位稀土离子的缺陷钙钛矿结构的稀土铌酸盐，碱金属离子取代的白钨矿结构的稀土钼酸盐和钨酸盐等四个系列五十个稀土复合氧化物，对其合成方法、结构及其电性质进行了较系统的研究。采用Sol-gel法合成了稀土及碱土离子共掺杂的二氧化铈固体电解质，合成温度较传统的高温固相反应法降低约700 ℃，交流阻抗谱研究表明，Sol-gel法合成的样品晶界或杂相电阻对导电的贡献较小，XPS研究表明，碱土和稀土离子共掺杂较单一稀土离子掺杂的二氧化铈吸附氧及氧缺陷浓度大，有利于抑制晶格氧的还原，从而提高了二氧化铈基固体电解质的氧离子迁移数的电导率，钙和钐离子共掺杂的二氧化铈具有最大电导率和氧离子迁移数，以此作固体电解质的SOFC较单一衡土离子掺杂的二氧化铈化固体电解质的SOFC开路电压和功率密度明显提高。室温下，碱金属离子的掺杂的稀土铌本对得起国和钼酸盐的最大电导率分别为4.64 * 10~(-4)和6 * 10~(－6) S／cm. 研制出高温下密封性良好的无机粘合剂，建立了氧离子迁移数和高温烯料电池性能测试装置，为以后工作奠定了基础。

川金丝猴与滇金丝猴的群体遗传学研究

川金丝猴（RhinoPithecusroxellana）是我国著名的珍稀濒危保护动物，但是，现有的群体遗传学研究成果并不能满足科学合理的制定其遗传保护策略的要求。这主要是因为前人研究的遗传标记均是相对比较保守的功能基因，因此无法检测到足够的变异，进而也无法进行精细的分析。有鉴于此，我们选取了进化速率较快的线粒体控制区作为遗传标记，并对来自于三个主要栖息地的川金丝猴样本进行了群体遗传学研究。我们在线粒体控制区中观察到了大量的变异，这和前人的工作结果形成了强烈的反差。通过基于溯祖理论的最大似然法估算，我们得到现存川金丝猴群体的总的有效群体大小在700一2，300只以内，同时其最近共同祖先的年代在19，000-62，700年前左右。线粒体控制区的结果表明现存川金丝猴群体可能起源于眠山群体，我们称之为单起源假说，但是由于样本限制，多起源的可能性仍然存在。整个川金丝猴群体表现出显著的内部分化的信号，甚至氓山群体内部还存在一个序列分歧非常大的分枝，这可能是由其特殊的社群结构以及较弱的基因交流造成的，并且由于群体结构和分化信息的拮抗作用，我们并没有直接检测到瓶颈效应。通过和相关濒危与非濒危物种的比较，我们认为川金丝猴群体的遗传多样性水平并不低，提示其濒危的状态主要是由随机因素造成的而非遗传因素的结果。虽然我们在线粒体控制区中发现了大量的变异，但是前人在蛋白质电泳的研究中并未检出多态，同时，川金丝猴特殊的社群结构是否会影响其在核基因水平上的群体遗传结构也是十分有趣的问题，因此，为了从核基因组的角度进一步研究川金丝猴的遗传多样性，并实现对核基因和核外基因的比较，我们对样本的14个微卫星座位做了检测。我们发现这些微卫星座位均存在多态，所有地方群体的平均杂合度均大于0.5；地方群体间存在着显著的分化；地方群体间有效群体大小比率的估计值和群体大小比率的野外观测值非常接近。通过对比线粒体数据，我们认为川金丝猴的社群结构对其群体的遗传结构有着重要的影响，首先表现在核基因有更大的基因流水平，其次还表现在我们可以检测到眠山群体和秦岭群体在近期均经历了瓶颈效应，说明在核基因水平上群体结构信号的影响要弱于线粒体基因。但是，通过和其它物种比较，微卫星的数据却表明川金丝猴的遗传多样性水平并不高于其它的濒危动物，这和线粒体控制区的结果相反。这主要是当以微卫星为标记时，群体的历史动态对于当前群体的多态程度的影响力有限所致。微卫星的结果表明了保护川金丝猴群体的紧迫性。我们还通过细胞色素b基因证明了线粒体控制区中的巨大分歧不是由核假基因的造成的。巧合的是前人也在川金丝猴群体中对该基因进行过研究，但是结果却相反，即我们发现的变异水平远远高于他们的结果。为此，我们比较了两项工作的数据，我们推测在前人的工作中可能存在着潜在的测序错误。不过，如果没有出现污染的话，这两项工作的综合结果可以直接支持我们前面提到的单起源假说。此外，通过细胞色素b基因的分析，我们还估算出川金丝猴和滇金丝猴（R.bieti）的分歧时间大致在0.7-2.3百万年之间。镇金丝猴（R．biti）也是我国著名的濒危保护动物，它是川金丝猴的近缘种，其濒危等级甚至还要高于川金丝猴。迄今为止，关于滇金丝猴并基于DNA序列的的群体遗传学研究还没有见诸于报道。我们测定了来自于云南省维西县镇金丝猴群体样本的线粒体控制区全序列以及部分个体的细胞色素b全序列。在排除了核线粒体假基因存在的可能性之后，我们确认滇金丝猴维西群体内部也存在着两个序列分歧较大的分枝，但是，这可能是邻近群体迁移而来的产物。因此，如果考虑到群体结构和迁移的影响，我们认为维西群体的遗传多样性水平可能并不高。在以上的研究中，我们使用了大量的群体遗传学方法，但遗憾的是，目前还没有一套令人满意的侧重于群体遗传学分析的程序工具库。为了简化今后工作的复杂度和难度，我使用OCAAML语言编制了一套程序工具集（Pan'sToolKit，PTK）。OCAML是一门优秀的计算机语言，它既支持快速开发，又支持高速运行，是理想的算法实现语言。基于OCAML的PTK库集成了许多实用工具以及群体遗传学算法，尤其是溯祖理论的算法。PTK库不仅可以用于处理常规的实验数据，而且还可以用于辅助理论和算法的研究。

白腹鼠属（Niviventer）分子系统发育关系和小家鼠（Mus musculus）分子系统地理学研究

本工作用线粒体细胞色素b基因全序列探讨了白腹鼠属（Niviventer）分子系统发育关系，利用线粒体控制区全序列研究小家鼠（Mus musculus）在中国的分子系统地理学。 在白腹鼠属的分子系统发育研究中，本研究首次对来自青藏高原东南部和台湾的9种（安氏白腹鼠、川西白腹鼠、社鼠、刺毛鼠、梵鼠、灰腹鼠、褐尾鼠、台湾白腹鼠和台湾社鼠）32个个体的细胞色素b全序列进行了测定和分析。用最大简约法、最大似然法和贝叶斯法三种构树方法构出的进化树一致表明，9种分为3个线粒体DNA系：系A包括社鼠、台湾社鼠、台湾白腹鼠、刺毛鼠、梵鼠和灰腹鼠6种；系B包括安氏白腹鼠和川西白腹鼠2种；系C仅包括褐尾鼠一种。应用DNA分类的分析方法表明台湾社鼠不应是社鼠的亚种，而应是一个独立的种。此外，以来自更新世中晚期（1.2-0.13百万年）的社鼠化石为依据推算该属的分歧时间。结果表明该属的起源于1.64百万年前，系A和系B分化发生在1.46百万年以前，该属的其余物种分化时间为1.29-0.67百万年前。这些分化时间和青藏高原的最后一次隆起、昆黄运动以及第四纪大冰期时间相一致，提示地理隔离和冰期作用可能对该属的形成演化起到重要的作用。 在小家鼠的分子系统地理学研究中，通过测定来自中国12个采集地的184只小家鼠的控制区全序列，并结合了Genbank里的单倍型，首次研究小家鼠在中国的分子系统地理格局、种群历史和生物地理过程。184个样品定义了66个单倍型，单倍型多样性为0.95，核苷酸多样性为0.012。用66个单倍型及Genbank里来自周边国家的62个小家鼠单倍型进行分子系统发育分析，邻接法和贝叶斯法构得的分子系统发育树基本一致。结果表明小家鼠在中国分为两个线粒体DNA系（南方系和北方系）。分子变异等级分析结果表明主要的分子变异发生在两个线粒体DNA系之间（84.03%）。根据研究结果推断长江是两个线粒体DNA系之间基因交流受限的主要地理障碍。单倍型进化网络关系表明两个线粒体DNA是异域扩散。两个系的单倍型歧点分布图呈钟型分布，说明经历了快速的种群扩散。经推算小家鼠在中国北方系的种群扩散时间为16 600（22 000－11 000）年前，而南方系的种群扩散时间早于北方系，扩散时间为20 000（40 000－6 700）年前。依据单倍型和核苷酸的多样性、单倍型进化网络关系以及单倍型歧点分布图综合推断小家鼠在中国的两个系在末冰期时经历了快速的种群扩张导致今天的地理分布格局。根据系统发育树的结果推断，北方系种群的大体扩散方向是从北往南，而南方系是从南往北迁移。小家鼠以长江为界分为南方系和北方系的系统地理模式、扩散方向和种群的扩散时间与人以长江为界分为南方人和北方人、扩散方向、扩散时间（60 000－16 000）基本一致，这可能暗示人类活动对小家鼠的迁移产生的重要影响。

云南大山包黑颈鹤(Grus nigricollis)越冬行为和保护研究

从2006 年10 月24 日至2007 年4 月9 日，采用固定样线法和瞬时扫描法， 对在大山包国家级自然保护区（N27°18′38″～27°29′15″，E103°14′55″～103°23′49″） 内越冬的黑颈鹤种群进行了越冬行为、日间活动节律和越冬栖息地利用的详细调 查，同时对黑颈鹤的春季迁徙行为和冬季黑颈鹤的死亡现象进行了观察和分析。 这些研究有助于我们了解黑颈鹤是采取何种行为模式和栖息地利用模式来适应高 海拔、低温度的环境，同时对如何有效地保护越冬黑颈鹤和合理规划保护区功能 区域有重要的指导作用。 将黑颈鹤的越冬行为分为：取食（Feeding）、搜寻（Searching）、警戒（Vigilance）、 争斗（Fight）、行走（Walk）、飞行（Flight）、休整（Maintenance）和其它（Others） 八种，越冬期间最主要的行为是取食（53.05±4.93）％，其它行为依次为：搜寻 （10.38±1.34）％、警戒（18.75±2.65）%、休整（10.32±4.93）％、行走（4.90±1.59） ％、飞行（1.70±0.38）％、争斗（0.36±0.25）％、其它（0.55±0.41）％。单因素 方差分析（One-Way ANOVA）分析表明越冬期间黑颈鹤日间各时间段（1h）和各 月份间行为差异极显著（P<0.05），并呈现出规律的变化。黑颈鹤的取食、警戒、 搜寻行为具明显的早（10:00-11:00）、晚（17:00-18:00）两个活动高峰，中午 13:00~14:00 最低；而休整行为正好相反，呈现出中午高峰、上午和下午低谷的趋 势；另外几种行为节律性表现不明显。黑颈鹤越冬期主要行为的节律变化是受环 境温度变化影响的，温度高时黑颈鹤增加了修整时间减少了取食时间，而温度低 时则减少了修整时间增加了取食时间以维持能量需求，湿度是通过温度对黑颈鹤 产生影响的。每天黑颈鹤都随着太阳的升起开始觉醒，于07:18±0:15 飞离夜栖地， 大雾的天气影响了黑颈鹤的外出觅食，与之相适应的是黑颈鹤相应的推迟了出飞 时间。黑颈鹤所采取的所有行为都表现出了对大山包特殊环境的适应。 在大山包黑颈鹤所利用的栖息共有耕地（farmland）、草地（grassland）、沼泽 （marsh）和浅水水域（water area）四类。选择指数分析表明黑颈鹤对水域有极大 的偏好，其次为沼泽湿地，再次为耕地，而对草地表现为负选择，并且在越冬期 间的各月份之间，对不同栖息利用比率保持一致。这提示我们在进行保护区规划 的时候应该适当增加前三种栖息地的面积以满足黑颈鹤的越冬需求。主成份因子 分析表明黑颈鹤倾向于选择距夜栖地和水源较近、人流较少、干扰较小、无坡或缓坡的低海拔栖息地。处于不同越冬地的越冬黑颈鹤根据当地的实际情况采取不 同的栖息地利用，说明黑颈鹤具有较强的环境适应能力。 调查期间记录到了三只带有彩环的黑颈鹤个体，其中有两只佩戴有卫星发射 器，发射器编号分别为64309 和64311。大山包黑颈鹤种群数量变动的春季和秋季 高峰是由于处于不同越冬地的黑颈鹤迁徙造成的，同时也说明了大山包是在滇东 北和黔西北越冬的黑颈鹤的集散地。黑颈鹤的春季迁徙一般集中在3 月下旬至4 月上旬，在晴朗、微风的上午10:00-11:00 迁徙的黑颈鹤数量最多，说明了天气条 件对黑颈鹤迁徙的重要性。 大山包保护区内的高压输电电线和通信电缆对越冬黑颈鹤构成了极大的威 胁。观察期间共有7 只黑颈鹤因撞上输电电线而死亡，除去一只没有外伤的成体 之外，成幼比例为1:1，大都发生在天气较为恶劣的12 月-2 月之间。发生撞死黑 颈鹤的时候保护区内都有不同程度的大雾笼罩，由于大雾的影响造成可视条件下 降，加之黑颈鹤飞行的机动性差（翼载量大、展弦比不大），造成了黑颈鹤的伤亡.

塔城黑白仰鼻猴（Rhinopithecus bieti）的觅食生态学和社会

从 1999 年4 月至2002 年六月间，对黑白仰鼻猴种群(Rhinopithecus bieti ) 的分布和生境状况进行了调查。与十年前的调查结果相比，本次调查新发现了4 个亚种群（指存在生境走廊的若干群体），但有5 个以前存在的群已经消失，现 存猴群数量为13 群，总体数量约为1200-1700 只。从西藏的芒康到云龙的龙马 山，随着海拔的降低，猴群可利用的植被类型也随之多样化。但由于砍伐、放牧、 开矿等因素的影响，猴群生境破碎化程度较高，连接猴群的生境走廊状况极差， 多数猴群孤立分布，并且存在小种群问题，生境走廊的维护和恢复已成为该物种 保护成功与否的关键。种群的总体数量下降了32%（不含4 个新发现的亚种群）， 其中4 群数量下降，4 群持平，1 群有所增长，5 群消失，这不容乐观的状况给 我们保护敲响了警钟。此外，基于以前的研究结果，暗针叶林、针阔混交林和栎 树林均为其适宜生境，夏季高山牧场则是由当地居民为放牧而砍伐、焚烧高海拔 带的暗针叶林而形成的林间空地。我们使用了1997 年的卫星影像和1958 年的航 拍地图来估算适宜生境和夏季高山牧场的面积。结果表明；1）在1997 年，黑白 仰鼻猴的适宜生境面积为4169 km2，夏季高山牧场的面积为1923 km2。2）在近 40 年中，黑白仰鼻猴的适宜生境面积下降了31％（约1887 km2），而夏季高山牧 场的面积则增加了204％（约1291 km2）。3）森林斑块的平均面积从15.6 km2 下降到5.4 km2。此外，夏季高山牧场的面积与当地居民的人口数量增长之间呈 正相关关系 (R2 ≥ 0.53，p < 0.05)。除非当地居民的人口数量增长模式或者传统 的生产生活方式发生改变，这种破碎化趋势将继续下去。 从1999 年三月至2000 年十二月对云南塔城(99o18’E, 27 o36’N, 活动范围在 2,700 – 3700 m asl)的一群黑白仰鼻猴收集了食性和时间预算的数据。通过状态 行为扫描的方式，主要记录了树冠中单雄组食用植物种类—部位。同时用显微镜对每个月的粪便样本进行了显微分析，以此作为食性的补充数据。仰鼻猴食用属 于28 科、42 属的59 种植物，共计90 个食用的植物种类—部位，其中冬季利用 21 个植物种类—部位，春季38 个，夏季39 个，秋季47 个。另一方面，该群年 平均花费日活动时间的35％进食，33％休息，15％移动，13％社会行为。日活 动时间预算分配、摄食不同食物类别的时间、粪便中食物残留物及食用植物种 类―部位的数目存在着季节性变化。食物种类与时间分配之间和之内的相关显然 是为了最大化觅食效率与最小化能量消耗。考虑到来自北面与南面的群的相关报 道，这个种对生境的适应性似乎与其他疣猴没什么区别，并无特化之处。因此， 这个种的最终生存预期要比以前乐观。 我们利用整个塔城猴群沿地面通过开阔地或喝水的机会，使我们能记录野外 种群的大小和组成（如性比等）以及通过分析依次经过个体间的时间间隔以量化 反映社会组织单元之间和之内的空间距离，用统计分析的方式来量化描述社会组 织的模式，发现塔城猴群由9 个单雄单元（OMUs）、5 个多雄单元（MMUs）和2 个全雄单元（AMUs）组成， 单雄单元、多雄单元和全雄单元内的个体分别约占 总数的58％、34％和8％，无论在开阔峡谷地域或水潭旁，单元内的时间间隔显 著短于单元间的时间间隔（开阔峡谷地域：非配对 t 检验，df = 49; p < 0.01， 水潭：非配对t 检验，df = 35; p < 0.01）。 在单雄单元的成年不等性比和成 年雌性与婴猴的比例显著大于多雄单元（开阔峡谷地域：非配对t 检验，df = 40; p < 0.05，水潭：非配对t 检验，df = 16; p < 0.05）。在全雄单元中有大量的 性别不明的未成年个体。此外，加之某些个案描述，论述了多雄单元存在的可能 性及与全雄单元和单雄单元之间的关系。

The fabrication of GaN-based nanopillar light-emitting diodes

InGaN/GaN multiple quantum well-based light-emitting diode (LED) nanopillar arrays were fabricated using Ni self-assembled nanodots as etching mask. The Ni nanodots were fabricated with a density of 6 x 10(8)-1.5 x 10(9) cm(-2) and a dimension of 100-250 nm with varying Ni thickness and annealing duration time. Then LED nanopillar arrays with diameter of approximately 250 nm and height of 700 nm were fabricated by inductively coupled plasma etching. In comparison to the as-grown LED sample an enhancement by a factor of four of photoluminescence (PL) intensity is achieved for the nanopillars and a blueshift as well as a decrease in full width at half maximum of the PL peak are also observed. The method of additional chemical etching was used to remove the etching-induced damage. Then nano-LED devices were further completed using a planarization approach to deposit p-type electrode on the tips of nanopillars. The current-voltage curves of both nanopillars and planar LED devices are measured for comparison.

Fabrication of Silicon-Based Template-Assisted Nanoelectrode Arrays and Ohmic Contact Properties Investigation

A convenient fabrication technology for large-area, highly-ordered nanoelectrode arrays on silicon substrate has been described here, using porous anodic alumina (PAA) as a template. The ultrathin PAA membranes were anodic oxidized utilizing a two-step anodization method, from Al film evaporated on substrate. The purposes for the use of two-step anodization were, first, improving the regularity of the porous structures, and second reducing the thickness of the membranes to 100 similar to 200 nm we desired. Then the nanoelectrode arrays were obtained by electroless depositing Ni-W alloy into the through pores of PAA membranes, making the alloy isolated by the insulating pore walls and contacting with the silicon substrates at the bottoms of pores. The Ni-W alloy was also electroless deposited at the back surface of silicon to form back electrode. Then ohmic contact properties between silicon and Ni-W alloy were investigated after rapid thermal annealing. Scanning electron microscopy (SEM) observations showed the structure characteristics, and the influence factors of fabrication effect were discussed. The current voltage (I-V) curves revealed the contact properties. After annealing in N-2 at 700 degrees C, good linear property was shown with contact resistance of 33 Omega, which confirmed ohmic contacts between silicon and electrodes. These results presented significant application potential of this technology in nanosize current-injection devices in optoelectronics, microelectronics and bio-medical fields.

RADIATIVE RECOMBINATION IN N-TYPE AND P-TYPE GAAS COMPENSATED WITH LI

We report fundamental changes of the radiative recombination in a wide range of n-type and p-type GaAs after diffusion with the group-I element Li. These optical properties are found to be a bulk property and closely related to the electrical conductivity of the samples. In the Li-doped samples the radiative recombination is characterized by emissions with excitation-dependent peak positions which shift to lower energies with increasing degree of compensation and concentration of Li. These properties are shown to be in qualitative agreement with fluctuations of the electrostatic potential in strongly compensated systems. For Li-diffusion temperatures above 700-800-degrees-C semi-insulating conditions with electrical resistivity exceeding 10(7) OMEGA cm are obtained for all conducting starting materials. In this heavy Li-doping regime, the simple model of fluctuating potentials is shown to be inadequate for explaining the. experimental observations unless the number of charged impurities is reduced through complexing with Li. For samples doped with low concentrations of Li, on the other hand, the photoluminescence properties are found to be characteristic of impurity-related emissions.

GAAS/GAALAS GRADED INDEX SEPARATE CONFINEMENT SINGLE QUANTUM-WELL SINGLE-MODE WAVE-GUIDE ELECTROABSORPTION LIGHT-MODULATOR

A GaAs/GaAlAs graded-index separate confinement single quantum well heterostructure single-mode ridge waveguide electroabsorption modulator was fabricated and investigated. For the modulator with a quantum well width of 100 angstrom and device length of 700-mu-m, an on/off ratio of 29.7 dB and estimated absorption insertion loss of 3 dB were obtained for TE polarised light with wavelength 8650 angstrom, and for TM polarisation the on/off ratio was 28.5 dB. With a switching voltage of 1 V, an on/off ratio of 15 dB was achieved. Photocurrent spectra exhibited a red shift of 600 angstrom of the absorption edge when the voltage applied to the PIN diode was varied from 0.5 to -7 V. The corresponding shift of the room temperature exciton peak energy was 96 meV.

Suppression of ballistic electron transmission through a semiconductor II-structure by an external transverse electric field

We have conducted numerical studies of ballistic electron transport in a semiconductor II-structure when an external transverse electric field is applied. The device conductance as a function of electron energy and the strength of the transverse electric field is calculated on the basis of tight-binding Green's function formalism. The calculations show that a relatively weak electric field can induce very large decrease in the electron transmission across the structure. When the transverse electric field is sufficiently strong, electrons can hardly be transported through the device. Thus the performance of the device can be greatly improved for it is much easier to control electron transport through the device with an external transverse electric field.

Hydrogen adsorption induced surface reconstructions on Si(113) studied by LEED

Surface reconstructions on Si(113) induced by dissociated hydrogen adsorption have been studied using low energy electron diffraction (LEED). It has been found that: (1) at 300 K and 80 K temperatures, with the increase of hydrogen coverage on the surface, the (3 x 1) phase transferred continuously into a hydrogen saturated (1 x 1)-2H phase; (2) flashing of the (1 x 1)-2H surface at about 1100 degrees C resulted in a complete new phase of(1 x 3) and further annealing of the sample at 1250 degrees C gave back the starting surface of (3 x 1); (3) saturated hydrogen adsorption at a sample temperature of 700 degrees C resulted in a stable new phase of(1 x 2)-H and further saturation doses of hydrogen at other temperatures below 700 degrees C did not change the (1 x 2) LEED pattern; (4) annealing of the (I x 2)-H surface in the same manner as (2) gave similar results.