High-performance strain-compensated InGaAs/InAlAs quantum cascade lasers

We report on the realization of quantum cascade (QC) lasers based on strain-compensated InxGa(1-x)As/In(y)A((1-y))As grown on InP substrates using molecular beam epitaxy. X-ray diffraction and cross section transmission electron microscopy have been used to ascertain the quality of the QC laser materials. Quasi-continuous wave lasing at lambda approximate to 3.54-3.7 mum at room temperature was achieved. For a laser with 1.6 mm cavity length and 20 mum ridge-waveguide width,quasi-continuous wave lasing at 34 degreesC persists for more than 30 min, with a maximum power of 11.4 mW and threshold current density of 1.2 kA cm(-2), both record values for QC lasers of comparable wavelength.

Room temperature (34 degrees C) operation of strain-compensated quantum cascade lasers

A short wavelength (lambda similar or equal to 3.5 mu m) strain-compensated InxGa(1-x)As/InyAl(1-y)As quantum cascade laser is reported. Quasi-continuous wave operation of this device at 34 degrees C with an output power of 11.4mW persisted for more than 30 minutes without obvious degradation. A very low threshold current density of 1.2KA/cm(2) at this temperature was observed.

Structural properties of SI-GaAs grown in space

The structural properties of Semi-insulating gallium arsenide (SI-GaAs) crystal grown with power-travelling technique in space have been studied by double-crystal x-ray diffractometry and chemical etching. The quality of the crystal was first evaluated by x-ray rocking-curve method. The full width at half maximum of x-ray rocking curve in space-grown SI-GaAs is 9.4+/-0.08 are seconds. The average density of dislocations revealed by molten KOH is 2.0 X 10(4) cm(-2), and the highest density is 3.1 X 10(4) cm(-2). The stoichiometry in the single crystal grown in space is improved as well. Unfortunately, the rear of the ingot grown in space is polycrystalline owing to being out of control of power. (C) 1999 COSPAR. Published by Elsevier Science Ltd.

Electron irradiation and thermal annealing effect on GaAs solar cells

This paper describes the effect of electron irradiation and thermal annealing on LPE AlGaAs/GaAs heterojunction solar cells with various p/n junction depths. The electron irradiation experiments were performed with energy of 3 MeV, fluences ranging from 1 x 10(14) to 5 x 10(15) e/cm(2). The results obtained demonstrate that the irradiation-induced degradation of performances of the cells is mainly in the short circuit current and could be mostly recovered by annealing at 260 degrees C for 30 min. Four electron traps, E-c - 0.24 eV, E-c - 0.41 eV, E-c - 0.51 eV, E-c - 0.59 eV, were found by DLTS analysis, only two shallow levels of which could be removed by the annealing. (C) 1998 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Normal-incidence intersubband (In, Ga)As/GaAs quantum dot infrared photodetectors

We report the device performance of normal-incidence (In, Ga)As/GaAs quantum dot intersubband infrared photodetectors. A primary intersubband transition peak is observed at the wavelength of 13 mu m (E-0 --> E-1) and a secondary peak at 11 mu m (E-0 --> E-2). The measured energy spacing in the conduction band of the quantum dots is in good agreement with low temperature photoluminescence measurement and calculations. A peak detectivity of 1 x 10(10) cm Hz(1/2)/W at 13 mu m was achieved at 40 K for these devices. (C) 1998 American Institute of Physics. [S0003-6951(98)01440-5].

Improvement of stoichiometry in semi-insulating gallium arsenide grown under microgravity

A semi-insulating (SI) GaAs single crystal was recently grown in a retrievable satellite. The average etch pit density (EPD) of dislocations in the crystal revealed by molten KOH is 2.0 x 10(4) cm(-2), and the highest EPD is 3.1 x 10(4) cm(-2) This result indicates a quite good homogenity of the EPD which is much better than the ground-grown crystals. A similar better homogenity of the stoichiometry i.e., the [As]/([As] + [Ga]) ratio has been found in the space-grown SI-GaAs single crystal studied nondestructively using a new mapping method based upon X-ray Bond diffraction. The average stoichiometry in the space-grown crystal is 0.50007 with mean-square deviation of 6x10(-6), while the average stoichiometry in ground-grown SI-GaAs crystal is more than 0.50010. (C) 1998 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Photoluminescence from Erbium-implanted silicon-rich SiO2

Si-rich SiO2 films were deposited by plasma-enhanced chemical vapor deposition on the silicon substrates, and then implanted with 1 x 10(15) cm(-2) 400 keV Er ions. After annealing at 800 degrees C for 5 min the samples show room temperature luminescence around 1.54 mu m, characteristic of intra-4f emission from Er3+, upon excitation using an Ar ion laser.

Self-consistent analysis of AlSb/InAs high electron mobility transistor structures

The influences of channel layer width, spacer layer width, and delta-doping density on the electron density and its distribution in the AlSb/InAs high electron mobility transistors (HEMTs) have been studied based on the self-consistent calculation of the Schrodinger and Poisson equations with both the strain and nonparabolicity effects being taken into account. The results show that, having little influence on the total two dimensional electron gas (2DEG) concentration in the channel, the HEMT's channel layer width has some influence on the electron mobility, with a channel as narrow as 100-130 angstrom being more beneficial. For the AlSb/InAs HEMT with a Te delta-doped layer, the 2DEG concentration as high as 9.1 X 10(12) cm(-2) can be achieved in the channel by enhancing the delta-doping concentration without the occurrence of the parallel conduction. When utilizing a Si delta-doped InAs layer as the electron-supplying layer of the AlSb/InAs HEMT, the effect of the InAs donor layer thickness is studied on the 2DEG concentration. To obtain a higher 2DEG concentration in the channel, it is necessary to use an InAs donor layer as thin as 4 monolayer. To test the validity of our calculation, we have compared our theoretical results (2DEG concentration and its distribution in different sub-bands of the channel) with the experimental ones done by other groups and show that our theoretical calculation is consistent with the experimental results.

Stacking chirped pulse optical parametric amplification

Stacking chirped pulse optical parametric amplification based on a home-built Yb(3+)-doped mode-locked fiber laser and an all-fiber pulse stacker has been demonstrated. Energic 11 mJ shaped pulses with pulse duration of 2.3 ns and a net total gain of higher than 1.1 x 10(7) at fluctuation less than 2% rms are achieved by optical parametric amplification pumped by a Q-switched Nd:YAG frequency-doubled laser, which provides a simple and efficient amplification scheme for temporally shaped pulses by stacking chirped pulse. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

催化消除NO_x复合氧化物催化剂的研究

氮的氧化物(NOx)是大气中的一种重要的污染物，是酸雨的主要来源，目前氮氧化物的无毒处理已经是国际环保研究中最关键的课题之一。本论文选择了两种复合氧化物：一种是钙钛石结构的含Cu的层状复合氧化物；另一种是以水滑石为前体经焙烧后得的复合氧化物为催化剂对它们的物化性质和对催化消除NOx的活性进行了系统的研究，得到了一些有意义的结果。第一部分：钙钛石型结构的含Cu层状复合氧化物钙钛石复合氧化物由于具有独特的物理化学性质，长期以来一直受到固态物理、固体化学和催化领域的科技工作者的重视。尤其近年来对它们在催化消除NOx反应中的活性的研究引起了催化工作者的极大兴趣，这是由于，一方面，钙钛石类复合氧化物对处理NOx的反应活性比较高，有希望取代贵金属催化剂；另一方面，探讨复合氧化物的固态物理、化学性质与处理NOx反应催化性能的关系，有利于揭示处理NOx反应的催化作用本质，为寻找高效实用的催化剂提供理论依据。本论文系统研究了三个系列含Cu钙钛石型复合氧化物的固态物理化学性质和对NO-CO反应的催化性能，并讨论了二者的关系。主要的工作和结论如下：1) 以La_2CuO_4为模型化合物研究了制备方法对它的性质的影响：用四种制备方法：柠檬酸络合爆炸法，聚乙二醇凝胶法，聚丙烯酰胺凝胶法，DTPA络合法合成了La_2CuO_4。比较了四种方法的特点，和制备方法对La_2Cu0_4的结构的影响，并对所得La_2CuO_4在NO-CO反应中的催化活性的影响进行了研究。结果发现聚乙二醇凝胶法和DTPA络合法有利于形成好的晶形，而聚乙二醇凝胶法和聚丙烯酰胺凝胶法对NO-CO反应有较好的活性，这是由于由不同制备方法得到的样品中的缺陷的种类和含量不I司所致。2) La_(1-x)Ba_xCuO_(3-λ)系列中Ba含量对它的性质的影响：用柠檬酸络合法合成了LaBa_2Cu_3O_(7-λ)，LaBaCu_2O_(5-λ)，La_2BaCu_3O_(7-λ) La_4BaCu_5O_(13-λ)及YBa_2Cu_3O_(7-λ)五种钙钛石结构的复合氧化物。XRD分析表明此系列样品均为层状ABO_3结构（分别为二，三，五层）。用XPS和O_2-TPD对样品中的氧种进行了研究，结果显示样品中存在着两种活性氧种：α氧种和β氧种。在O_2-TPD中低温脱附的是α氧种，它可归属于化学吸附氧与样品中的氧空位的浓度有关。β氧种的脱附温度较高，它归属于晶格氧。利用H_2-TPR和化学分析的手段对样品中的金属离子和活性氧的稳定性进行了表征。结果显示大量的氧空位和Cu~(3+)存在于样品中，并且它们的浓度受Ba离子浓度的影响。此系列样品对CO还原NO的活性研究表明：它们的活性远远高于结构类似的Ln_2CuO_4和Ln_2NiO_4等复合氧化物，在低于300 ℃时N0转化率已接近100％．分析结果表明Cu~(3+)和氧空位对活性起很重要的作用。Ba离子的作用是：一方面使含Cu的ABO_3结构稳定；另一方面使样品更容易吸附NO。3) La_4BaCu_5O_(13-λ)中Mn或C0逐步取代Cu对样品性质的影响合成了两系列分别由Mn或Co逐步取代Cu的样品，XRD分析表明它们仍旧是钙钛石结构。通过XPS，O_2-TPD和化学分析方法对样品中的活性氧种进行了表征，结果表明，当Mn逐步取代Cu离子时，晶格氧增加，而吸附氧开始变化较小，当Mn含量大于Cu含量时，吸附氧迅速减少。在Co取代样品的O_(1s)的XPS谱中，氧种变化较Mn取代的小，这表明Co离子对样品中的氧空位含量的影响较Mn离子的小。氧化还原性能的研究表明当Cu离子被Mn或Co离子部分取代后，Cu离子变得更容易被还原，这表明Cu-M(Mn或CO)之间发生了协同作用，使Cu离子更活泼。当Mn或Co部分取代Cu离子之后，样品对CO还原NO反应的催化活性明显提高，当取代含量达到一定程度时（即X ≥ 3），催化活性迅速降低，这表明Cu离子在反应中起着很重要的作用，经过分析我们认为反应机理如下：Cu~(3+)-O~=-Cu~(3+) + CO → Cu~(2+)-□-Cu~(2+)+CO_2 Cu~(2+)-□-Cu~(2+) → Cu~(3+)-□-Cu~(2+) Cu~(3+)-□-Cu~(2+) + NO~-Cu~(3+)-NO-Cu~(2+) 2Cu~(3+)-NO-Cu~(2+) → 2Cu~(3+)-O~=-Cu~(3+) + N_2 式中□是氧空位，Cu~(3+)-□ 是F心。掺杂部分Mn或Co后，催化活性的提高可以归属于Cu-M之间发生的协同作用使Cu离子更活泼，表征结果表明Cu-Co之间的协同作用较Cu-Mn之间的弱（这可能是由于Co，Cu之间化学性质相似），但掺杂Co的样品的活性较掺杂Mn的要高，同时我们在反应中发现，Co含量较高的样品中反应产物中N_2O比掺杂Mn的样品高出许多，因此我们认为Co离子对反应中反应中间产物N_2O的生成比Mn离子要活性。第二部分以水滑石化合物为前体的复合氧化物水滑石类化合物属于一种阴离子粘土，由带正电荷的金属氧化物／氢氧化物和层间阴离子及水分子组成。以水滑石为母体经焙烧制得的氧化物催化剂用于氧化反应的实例尚不多，且大多用于液相催化反应。最近有文献报道含Co，Cu，Ni水滑石经焙烧后对N_2O分解有很好的活性，但还没有关于此类化合物应用于NO还原和分解的文献报道。我们首次将以水滑石为母体经焙烧制得的尖晶石催化剂用于催化消除NO_x的反应中，考察和表征了变更过渡金属离子时Co-M-Al系列和Mg-M-Al系列催化剂在CO还原NO，NO吸附和NO分解反应中的活性。1) 以Mg-M-Al水滑石为前体的催化剂用共沉淀法合成了一系列Mg-M-Al水滑石（M = Cr，Fe，Mn，Co，Ni，Cu；Mg/M/A1 = 3/1/1）。XRD表征表明所有化合物均为典型的水滑石化合物。通过TG-DTA考察了焙烧对样品的结构和组成的影响。450 ℃焙烧后所有样品的XRD图中仅能发现MgO相，表明过渡金属氧化物均匀地分散在MgO-Al_2O_3中，换句话说，所得样品焙烧后是过渡金属氧化物负载在MgO-Al_2O_3载体上。H_2-TPR研究进一步证实过渡金属氧化物在载体上得到了稳定。此系列样品对C0还原N0反应活性的测定表明Mg-Al-Cu样品表现出远远高于其它样品的活性，而Mg-Al和Mg-Ni-Al在550 ℃以下对反应几乎没有活性，其它样品表现出一定的活性。2) 以Co-M-Al水滑石为前体的催化剂体系经共沉淀法合成了Co-M-Al水滑石（M = 过渡金属），经焙烧后发现样品中有尖晶石相出现。比表面研究表明，在500-700 ℃之间比表面变化较小大约在80m~2/g左右，在更高温度焙烧后比表面迅速下降。此系列样品对NO的吸附性能研究表明Co-Al，C0-Ni-Al，Co-Cr-Al，Co-Fe-Al表现出较高的吸附性能，尤其是Co-Ni-Al在100 ℃对NO表现出100％的吸附；其它样品对NO的吸附较低。用过渡金属离子中d轨道电子在吸附前后的晶体场稳定化能的变化可以很好地解释此系列样品对NO的吸附性能。对NO分解的活性测定表明Co-Ni-A1，Co-Cr-A1和Co-Al表现出了较好的活性，其中Co-Ni-Al的活性最高。其它样品在600 ℃以下几乎没有活性。分析结果表明样品对NO分解有活性的催化剂必须具备两个条件：1：对NO有较好的吸附性能；2: NO分解后产生的氧可以容易的脱附。除Co-Al外，所有样品对CO还原NO表现出很高的活性：在150 ℃即有较高的NO转化率，在180 ℃NO转化率即可达到100％。催化剂的氧化还原性能在反应中起着很重要的作用，H_2-TPR研究发现掺杂其它过渡金属后Co离子的还原温度明显降低，表明Co离子得到了活化。3) 以Co-Cu-Al水滑石为前体的样品用共沉淀法合成了一系列Co/Cu/Al含量不同的水滑石化合物，包括Co/Cu/Al分别为7/1/1，3/1/1及1/1/1和仅含Co或Cu的Co/Al = 3/1，Cu/Al = 3/1等一系列样品。XRD结果表明除Cu-Al外其它样品经焙烧后均出现了尖晶石相。Cu-Al样品经焙烧后出现了CuO相表明样品为CuO负载于Al_2O_3上。NO和CO的TPD研究表明三组份样品对NO和CO的吸附明显高于二组份样品，而且含CO量高的样品对NO和CO的吸附能力更好，表明Co起较强的作用。在三组份样品的NO-TPD脱出物中发现有N_2O和N_2，表明NO在样品表面的吸附为活化吸附。对CO还原NO反应活性的研究表明，三组份样品的活性远远高于二组份样品，且含Co量高的样品活性较高，表明在此系列样品中Co离子起决定性作用，而Cu离子起助催化作用。通过对反应中各组份含量的变化分析，我们认为反应机理如下：CO + O-Cat → CO_2 + □-Cat NO + □-Cat → NO-Cat 2(NO-Cat) → N_2O + O-Cat + □-Cat N_2O + □-Cat → N_2O-Cat N_2_O-Cat → N_2 + O-Cat 2(N_2O-Cat) → N_2 + 2(O-Cat) O-Cat是样品中的晶格氧，在Co-Al中加入其它过渡金属离子使样品中的晶格氧得到活化，因此，催化活性得到提高。用以水滑石为前体，共沉淀法和固相反应法等三种制备方法合成了一系列Co-Cu-Al催化剂，发现以水滑石为前体的样品不论是对NO，CO的吸附性能还是对NO-CO反应的催化活性都远远高于其它方法制备的样品，这可能是由于水滑石可以起到一个模版作用，使Cu, Co离子分散的更均匀，以及使催化剂表面的含氧基团丰富。

无机功能材料的结构、性能与化学键性质关系研究

本文使用复杂晶体化学键理论研究了无机功能材料的电子结构、性能与化学键参数之间的关系。具体的研究对象包括铜氧化物高温超导体、A格位和B格位掺杂ABO＿3型化合物以及镧碳团簇的结构、稳定性与振动光谱等问题。结果表明，对于Y123、Y124、Y247结构的高温超导体，发现当铜氧面的共价性小于铜氧链的共价性时，应该有超导现象产生，解释了在Y_(1-X)Pr_xBa_2Cu_3O_7中在Pr的掺杂浓度大于0.55时超导现象消失这一实验事实。而在其它系列高温超导体中没有发现此规律。据此我们预测在Y_(1-x)Pr_xBa_2Cu_3O_7中，只要Pr的价态小于3．15价，则不论Pr的浓度为多少超导现象永远不会消失：若Pr的价态完全为4.0价，则超导现象会在Pr的浓度大于0.19时消失。在Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_3O_(6+y)中，铜氧面上的载流子浓度是氧含量和Ca掺杂量相互竞争的结果。由Ca掺杂产生的载流子有一部分被束缚在了氧的周围，使得可流动的载流子的数目并未增加，甚至可能减小，从而导致超导温度下降。在对Tl系和Hg系的研究中，发现对于最高的超导温度有一个最佳的载流子浓度值，载流子浓度过高或过低均对超导不利。此外我们还发现对铜氧化物超导体，氧含量的变化既影响CuO链又影响CuO_2面内Cu-O键的共价性，而掺杂的阳离子的浓度只影响CuO_2面内键的共价性。以上这些结果说明本文尚未发现与超导有关的统一规律，同时也说明产生超导的原因是复杂的，还有待于进一步研究。对于ABO＿3型化合物，结构相变化使得化学键参数产生突变。对于镧碳团簇，发现在碳的个数小于10时，碳的个数为偶数时稀土位于碳环上时最稳定，碳的个数为奇数时稀土通过两个单键与碳环相连最稳定。

碳陶瓷纳米复合材料电极

本论文从超分子化学和纳米材料的角度探讨了如何制备高稳定的、电化学可逆的、表面可更新的溶胶－凝胶碳陶瓷电极，主要研究结果如下：1．首次通过粉末X－射线衍射实验确证了通过溶胶－凝胶反应制备PMo_(12)／甲基硅酸盐准分子水平杂化材料的可行性，进而制备出可更新表面的、高稳定的杂多酸修饰电极。2．对1,10-菲咯啉-5, 6-二酮（PD）和六氟磷酸三（1,10-菲咯啉-5, 6-二酮）合铁 (II) (FePD)进行了改进合成，用溶胶－凝胶技术制备了 FePD／碳陶瓷杂化材料电极。FePD／碳陶瓷杂化材料电极对碘酸盐的电化学还原有较高的催化活性，故被用作食盐中碘酸盐测定的电化学传感器。3．合成出粒径分布较窄的铁氰化铜纳米粒子。由于铁氰化铜纳米粒子比表面较大，表面原子配位严重不足，与石墨表面有氢键和π－π相互作用，故其易于在石墨微粉表面沉积。进而利用溶胶凝胶技术制备了表面可更新的、硬质的铁氰化铜／碳陶瓷电极。该修饰电极可以催化谷胱甘肽的氧化、制备简单、化学和机械稳定性高、表面更新重视性好。4．以丁胺为诱导物，合成出新亚甲蓝（NMB）和亚甲蓝（MB）阳离子插入的 α-ZrP层柱纳米复合材料，利用红外光谱、粉末X－射线衍射和电镜对其进行了表征。制备了均匀担载有 NMBZrP 和 MBZrP亚微米粒子的石墨粉。用溶胶－凝胶技术制备了NMBZrP （或 MBZrP）／碳陶瓷电极。5．设计并合成出二茂铁丁酸阴离子／水滑石纳米复合材料(LDH-Fc)，利用元素分析、~(13)C固体核磁共振、红外光谱、粉末X－射线衍射和透射电镜对其进行表征。发现 LDH-Fc 纳米粒子在去离子水中可以形成稳定的胶体溶液，考虑到胶体溶液的亚稳态性质，通过沉积过程制备出均匀担载有LDH-Fc的石墨粉，利用光电子能谱确证了LDH-Fc在石墨粉表面的沉积。用溶胶－凝胶技术制备了LDH-Fc／碳陶瓷电极。

溶胶-凝胶软石印法制备稀土发光薄膜及其图案化

利用溶胶-凝胶法合成了一系列稀土离子掺杂的发光薄膜，包括三元氧磷灰石稀土硅酸盐Ca2RS（SiO4）6O2（R＝YGd）体系，YVO4体系，LaPO4体系以及钒磷酸盐形成的固熔体体系1并研究了稀土离子Eu3+，Tb3+，Dy3+，Sm3+，Er3+和类汞离子Pb2＋在这些薄膜中的发光性质和能量传递性质。同时利用软石印法结合毛细管微模板技术实现了发光薄膜的图案化。SEM以及AFM结果表明，利用溶胶一凝胶法制备的发光薄膜表面致密均匀，无开裂。通过增加镀膜溶液的粘度、镀膜的次数可以有效的控制薄膜的厚度，使其达到理想的范围。由此可见溶胶一凝胶法是一种比较理想的制备发光薄膜的方法。在三元氧磷灰石稀土硅酸盐Ca2R8（SiO4）6O2（R＝YGd）体系中，稀土离子Eu3+，Tb3+在Ca2Y8（SiO4）6O2基质中占据低刘·称性格位6h（Cs）和4f（C3），并以其特征的红光发射（5Do-7F2）和绿光发射（5D4-7F5）为主。Eu3+，Tb3+发光的最佳浓度分别为Y3+的10mol％和6mol％，Ca2Y8（51O4）6O2:Eu3＋薄膜样品的发光强度和寿命随着烧结温度的升高而增加，Ca2Y8（SiO4）6O2:Tb3+薄膜样品的发光强度和寿命在800℃时最大，随后又随烧结温度的升高有所下降，Pb2＋可以敏化Ca2Gd8（SiO4 ）6O2中Gd3+的基质晶格，通过Pb2＋→Gd3十→（Gd3＋）n→A3＋形式传递和转移能量。在YVO4体系中，利用Pechini溶胶一凝胶法以无机盐为主要原料，柠檬酸为络合剂，利用聚乙二醇调节镀膜溶液的粘度，制备了YvO4:A（A＝Eu3＋ Dy3＋，Sm3＋，Er3＋）纳米发光薄膜。结合软石印法，通过简单工艺实现了发光薄膜图案化烧结过程中图案化薄膜有一定程度的收缩，存在一定的缺陷。得到的条纹在紫外灯下发出明亮的红光。掺杂的稀土离子在YVO4薄膜中显示它们特征发射，同时VO43-和稀土离子之间存在能量传递。Dy3＋，Sm3＋，Er3十发光的最佳浓度皆为Y3+的2mol％，这三者的发光淬灭是由交叉驰豫引起的。在LaPO4发光薄膜中，Etl3+以591nm的5Do-7Fl跃迁发射为主，呈现红橙光；Tb3＋以543nm的5D4-7F5发射为主，属于绿光发射。Ce3＋则由其特有的5d-4f双峰发射组成。Tb3＋和Eu3+掺杂的样品发光强度和荧光寿命随烧结温度的升局而增加。Tb3+和Eu3+的寿命曲线符合指数衰减，但Tb3十在LaPO4:Ce，Tb薄膜中，所得的寿命曲线不符合单指数衰减。Ce3+和Tb3+之间存在吸收能量传递。通过计算得到能量传递效率可以达到95％以上。XRD结果表明，从x＝0到x＝1 YVxP1-xO4:Eu3+薄膜形成了一系列具有错石结构的固熔体。在YVxP1-xO4:Eu3+（0≤x≤1）系列薄膜中，随着x值的增加，Eu3+的发光强度和红橙比逐渐增大。除x＝0，其它的Eu3+的红橙比都大于1，说明在发射光谱中，以Eu3+禁戒5Do一7F2电偶极跃迁为主，Etls十在基质中处于低对称性格位。当x＝0时，即Y0.98Eu0.l2PO4薄膜中，Eu3+，仍处于D2d低对称性格位，但5D0一7FI橙光发射却比SD0一7F2红光发射强。x对Y0.98Eu0.02VxP1-xO4（0≤x≤l）薄膜寿命曲线有很大的影响，当0≤x≤0.5时，Eu3+5 D0-7F2发射呈单指数衰减；当x≥0.6时，Eu3+5D0-7F2发射的衰减曲线比较复杂，不能用单指数拟合。YVxP1-xO4:A3＋（0≤x≤1，A＝Er，Sm）薄膜中，由于存在VO43-A3+，以及VO43-（VO43-）n-A3+（n≥1）形式的能量传递，同时由于浓度淬灭，VO43-的蓝光发射在0.1≤x≤1范围内，随x的增加而减弱，当x＝1时，VO43-的蓝光发射被完全淬灭，而A3+发光强度随x的增加而增加。在RVO4:A3+（R＝Y，La，Gd，A＝Eu，Sm，Er）纳米发光薄膜中，R对稀土离子发光性质的影响主要是由于基质晶体结构的不同。A3+在YVO4和GdVO4中属于D2d对称性，在YVO4和GdVO4薄膜中A3+的光谱性质基本相同，而LaVO4属于单斜晶系，具有独居石结构。A3+在LaVO4中属于C1对称性。C1对称性比D2d对称性低，A3+的发光光谱中谱线的位置以及谱线的劈裂数目都略有不同。由于Gd3+和发光离子之间的能量传递，A3+在GdVO4基质中的发光最强。

插层剂在聚合物熔融插层蒙脱土中的作用

近年来，由于有机和无机成分在纳米尺寸上的结合而带来的优异性能使得聚合物／蒙脱土纳米复合材料得到广泛关注。在诸多方法中，因能够使用传统的聚合物熔融挤出、共混等加工设备而无需额外的设备投资，投资低、见效快而且对周围环境没有污染等优点，熔融插层法倍受青睐。然而，通常认为亲油性聚合物无法直接插层蒙脱土，而需要预先用插层剂处理蒙脱土。大多数聚合物是亲油性的，这将大大增加制备材料的成本和工艺的复杂性，并因引入了小分子插层剂而有损材料性能的提高，从而阻碍了该技术的应用和推广。本文从理论上研究了插层剂用量对有机化蒙脱土及聚合物／蒙脱土纳米复合材料微观结构的影响，探索一种无需改性蒙脱土或用很少插层剂改性蒙脱土的制备聚合物／蒙脱土纳米复合材料的方法。1．系统地改变插层剂用量，制备不同的有机化蒙脱土。通过广角X射线衍射、热失重分析、索氏抽提器抽提、差热分析和付立叶红外分析等表征手段，研究了插层剂插层机理以及插层剂在蒙脱土层间的排列方式，为进一步研究有机化蒙脱土在聚合物树脂中的分散奠定基础。结果表明，插层剂插层蒙脱土机理和在蒙脱土层间的排列方式随着插层剂用量的变化而不同。2．用不同的亲油性聚合物熔融插层有机化蒙脱土以制备相应的聚合物／蒙脱土纳米复合材料。用广角嘴射线衍射仪和透射电子显微镜分析研究了蒙脱土在聚合物／蒙脱土纳米复合材料中分散状态。结果表明，随着插层剂用量的减少，蒙脱土片层在聚合物树脂中的分散逐渐由插层型过渡到剥离型，即减少改性蒙脱土时插层剂用量有利于蒙脱土在纳米尺寸上分散于聚合物树脂中。3．用不同的亲油性聚合物直接熔融插层未改性的蒙脱土，广角X射线衍射仪和透射电子显微镜表征结果表明，与蒙脱土片层有相互作用的亲油性聚合物能够直接熔融插层未改性的蒙脱土，获得剥离或插层型聚合物／蒙脱土纳米复合材料，这对于蒙脱土在聚合物改性中的应用具有重要的实际意义和理论意义。4．用共同的母料制备聚丙烯／酸配化聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料和尼龙12／酸醉化聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料，用广角X射线衍射仪和透射电子显微镜对比分析蒙脱土在聚合物中分散的差异，从而了解聚丙烯与酸配化聚丙烯之间的增容作用对蒙脱土在聚丙烯树脂中分散的影响；同时，用尼龙11和酸配化聚丙烯共插层蒙脱土制备聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料，并探讨其增容机理。

聚乳酸的热稳定性及力学性能的研究

近年来，由于“白色污染”日益严重，不仅影响了人们的日常生活，而且给国家的经济生产带来巨大的危害。因此，开发可降解塑料已成为世界范围的研究热点。聚乳酸是人工合成的热塑性的脂肪族聚醋。由于其具有良好的生物降解性能，优异的生物相容性和生物可吸收性，在降解后不会遗留任何环保问题，在医学领域已被认为是最具有前途的可降解高分子材料，例如用作手术缝合线，骨科固定材料，药物缓释和组织培养等。另外，聚乳酸还具有较高的弹性模量和硬度，可以用于包装材料。在环保要求的推动下，人们对聚乳酸产生了进一步的研究兴趣和重视，开始将其作为通用塑料替代产品的探索和开发。但是PLA自身的不足之处：热稳定性较差，脆性严重，价格昂贵。这些对产品的性能影响较大，严重阻碍了聚乳酸市场的进一步扩大。本文就是针对聚乳酸的不足之处，找到行之有效的解决办法，为聚乳酸的进一步推广奠定基础。1．采用熔融共混的方法，加入少量的有机蒙脱土，制备出聚乳酸／蒙脱土纳米复合材料。通过广角X射线衍射表明，复合材料中蒙脱土片层间距增大，聚乳酸的分子链插入到蒙脱土片层的层间隙中，形成了嵌入式插层结构。由热失重实验结果表明，蒙脱土的加入使聚乳酸的热稳定性明显改善。与纯聚乳酸相比，它的热分解温度在空气中至少提高了22.5℃，在氮气中至少提高了14℃。2．聚乳酸与有机小分子亚磷酸三苯酷熔融共混。由热失重实验结果表明，聚乳酸的热稳定性显著改善。核磁共振谱表明，主要是在熔融共混过程中，聚乳酸同亚磷酸三苯酷发生了化学反应，使得聚乳酸的分子发生扩链反应，使得分子量增加。分子量增加，热降解温度提高。3．采用熔融共混的方法，制备了聚乳酸／碳酸钙和聚乳酸／聚乙二醇／碳酸钙复合材料。由拉伸实验和冲击实验结果表明，碳酸钙的填充量能够达到50％，成本降低；并且材料的机械性能明显改善。