纳米半导体技术

本书介绍了纳米半导体材料的定义、性质及其在未来信息技术中的地位的同时，主要介绍了纳米半导体材料制备的方法和共性关键技术，几种常用的纳米半导体材料的评价技术和应变自组装半导体量子点(线)的尺寸、密度分布、形貌、组分及结构特性的实验研究，纳米半导体材料的电子结构、光学和电学性质，基于子带跃迁的量子级联激光器的工作原理、特性和它的发展现状及其应用前景分析，最后重点介绍了纳米半导体器件及应用。本书适合于从事或对纳米半导体科学技术有兴趣的科研工作者、教师、研究生、本科生和工程技术人员阅读，有些章节可作为科普读物。

An ambient proof and wide tuning range LC VCO with automatic amplitude control for tuner applications

This paper represents a LC VCO with AAC (Auto Amplitude Control), in which PMOS FETs are used as active components, and the varactors are directly connected to ground to widen Kvco linear range. The AAC circuitry adds little noise to the VCO and provides it with robust performance over a wide temperature and carrier frequency range. The VCO is fabricated in 50-GHz 0.35-mu m SiGe BiCMOS process. The measurement results show that it has -127.27-dBc/Hz phase noise at 1-MHz offset and a linear gain of 32.4-MHz/V between 990-MHz and 1.14-GHz. The whole circuit draws 6.6-mA current from 5.0-V supply.

Optical properties of inGaAs/GaAs quantum wells grown by Sb-assisted molecular beam epitaxy

It is found that both methods using either continuous Sb supply or pre-deposition of a very thin Sb layer are efficient for the Sb-assisted molecular beam epitaxy growth of highly strained InGaAs/GaAs quantum wells (QWs). The emission of QWs is extended to long wavelength close to 1.25 mu m with high luminescence efficiency at room temperature. The influence of rapid thermal annealing (RTA) on the photoluminescence intensity critically depends on the annealing temperature and duration for highly strained QWs. A relatively low RTA temperature of 700 degrees C with a short duration of 10 s is suggested for optimizing the annealing effect. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

High-performance EML grown on taper-masked pattern substrates by ultra-low-pressure MOCVD

A novel in-plane bandgap energy controlling technique by ultra-low pressure (22 mbar) selective area growth (SAG) has been developed. To our knowledge, this is the lowest pressure condition during SAG process ever reported. In this work, high crystalline quality InGaAsP-InP MQWs with a photoluminescence (PL) full-width at half-maximum (FWHM) of less than 35meV are selectively grown on mask-patterned planar InP substrates by ultra-low pressure (22 mbar) metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD). In order to study the uniformity of the MQWs grown in the selective area, novel tapered masks are designed and used. Through optimizing growth conditions, a wide wavelength shift of over 80 nm with a rather small mask width variation (0-30 mu m) is obtained. The mechanism of ultra-low pressure SAG is detailed by analyzing the effect of various mask designs and quantum well widths. This powerful technique is then applied to fabricate an electroabsorption-modulated laser (EML). Superior device characteristics are achieved, such as a low threshold current of 19mA and an output power of 7mW. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Electroabsorption modulated semiconductor optical amplifier monolithically integrated with spot-size converters

We have demonstrated an electroabsorption modulator (EAM) and semiconductor optical amplifier (SOA) monolithically integrated with novel dual-waveguide spot-size converters (SSCs) at the input and output ports for low-loss coupling to planar light-guide circuit silica waveguide or cleaved single-mode optical fiber. The device is fabricated by means of selective-area MOVPE growth (SAG), quantum well intermixing (QWI) and asymmetric twin waveguide (ATG) technologies with only three steps low-pressure MOVPE growth. For the device structure, in SOA/EAM section, double ridge structure was employed to reduce the EAM capacitances and enable high bit-rate operation. In the SSC sections, buried ridge stripe (BRS) were incorporated. Such a combination of ridge, ATG and BRS structure is reported for the first time in which it can take advantage of both easy processing of ridge structure and the excellent mode characteristic of BRS. At the wavelength range of 1550-1600 nm, lossless operation with extinction ratios of 25 dB DC and more than 10 GHz 3-dB bandwidth is successfully achieved. The beam divergence angles of the input and output ports of the device are as small as 8.0 degrees x 12.6 degrees, resulting in 3.0 dB coupling loss with cleaved single-mode optical fiber. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

神二2号机组保温状况的测试、分析及改进建议

介绍了神二2号机组保温状况，进行了热力测试，找出了机组在保温方面存在的问题，分析了保温不良对机组的影响，并提出了改进建议

全固态电流型氧传感器及Pt-Fe复合催化剂的研究

控制电位电解型即电流型气体传感器由于具有检测气体种类多、浓度范围宽、体积小、价格低、测量精度高、可用于现场直接检测等优点，在环境监测与安全生产等领域中得到了广泛应用。本文论述了纳米级铂、碳纳米管负载铂及铂铁催化剂的合成方法，并对其进行了物理化学表征和电化学研究，主要结果如下： 采用柠檬酸钠还原的方法，合成了纳米级铂催化剂。TEM和XRD测试表明，该球形多晶铂的粒径为2－5nm。用此种铂催化剂制备了离子交换膜电极复合体，并组装了全固态电流型氧传感器；在对低浓度氧气进行测试时，具有高的灵敏度、较短的响应时间、较低的底电流和噪声，且响应信号与氧气的浓度呈良好的线性关系。 1．利用空气氧化和硝酸相结合对多壁碳纳米管进行了纯化，并利用1:1的H2SO4-HNO3混酸使其表面羧基化，TEM和CV测试表明多壁碳纳米管达到了纯化和表面官能团化的目的。 2．利用喷雾冷却法制备了多壁碳纳米管负载的铂及铂铁合金纳米级催化剂复合体，并利用TEM、EDS、XRD、ICP等进行了表征；在循环伏安扫描中，铂铁合金催化剂呈现较高的比表面积。将多壁碳纳米管负载的铂及铂铁合金纳米级催化剂应用于C1有机小分子的电化学氧化研究中发现，铂铁合金催化剂具有较高的催化活性.

铬系催化剂聚合1,3-双烯烃的研究

铬系催化剂是合成1,2-聚丁二烯和3,4-聚异戊二烯的一种主要催化剂体系，1,2-聚丁二烯和3,4-聚异戊二烯是制造高性能轮胎的重要原料。本论文研究了以含氮化合物和含磷化合物为配体的铬催化剂合成1,2-聚丁二烯和3,4-聚异戊二烯的反应规律。 1. 以邻菲咯啉为配体的铬催化剂在己烷中50℃下可获得1,2-结构、顺-1,4-结构和反-1,4-结构单元含量分别约为50%、30%和20%，分子量呈双峰分布的聚丁二烯。改变聚合温度，可有效控制聚合物的1,2-结构含量和分子量及分布。催化剂通过预陈化方式，可有效抑制低聚物的生成。 2. 以亚磷酸二烷基酯为配体的铬催化剂是合成1,2-聚丁二烯的高效催化剂，所得聚合物具有高的1,2-结构含量（> 78%）。改变烷基铝和亚磷酸二烷基酯的结构，可以得到高熔点或低熔点间同1,2-聚丁二烯和无规1,2-聚丁二烯。催化剂以现配方式的活性最高。 3. 以磷酸三苯酯为配体的铬催化剂可获得间同1,2-聚丁二烯，而聚合物中含有低聚物。催化剂以现配方式的活性最高。聚合物的熔点，低聚物的含量与磷酸三苯酯的结构有一定的关系。 4. 以邻菲咯啉为配体的铬催化剂在50℃下聚合异戊二烯，具有高的催化活性，可获得3,4-结构含量约67%的高分子量无规3,4-聚异戊二烯。催化剂的组成对聚合物的微观结构无明显影响。改变聚合温度，可有效控制聚合物的3,4-结构含量和分子量及分布。

2,3'-联吡啶还原合成毒藜碱、安那他品和异毒藜碱

本论文从2，3'-联吡啶出发，利用两个吡啶环上氮的反应活性差异，选择性合成了单烷基盐1-甲基-2，3，-联吡啶盐、1-甲基-1，一氧-2，3，-联吡啶盐和1'-甲基／节基2，3气联吡啶盐，还原单烷基盐合成了天然生物碱毒黎碱、安那他品和异毒黎碱及其衍生物：对异毒黎碱的合成由还原N，-节基盐后脱节基简化为一步实现还原和脱节基直接得到异毒黎碱。通过用（R）-BINOL和（S）-BINOL对N，-节基异毒黎碱拆分得到了旋光纯的N，-节基异毒黎碱和异毒黎碱，-N，-节基异毒黎碱的旋光度［a］D20：-61．50（c＝2．0，乙醇），卜异毒黎碱的旋光度fa］D20：-14．4"（c-1．0，乙醇）；将C关异毒黎碱用（RMTPA和（s）MT队衍生为Mosher酞胺，应用Mosllel方法确定了C）异毒黎碱手性中心的绝对构型为R型，即（R）-C）异毒黎碱，同时发现，由（R）一MTPA合成的Mosller酞胺中顺式旋转异构体占优。而通常在环胺的Mosller酞胺中，是反式旋转异构体占优。这一例外被MollteCarlo模型模拟计算结果解释：稀溶液中C卜异毒黎碱的Moshel－酞胺，顺式构型能量上比反式更有利。不对称合成天然生物碱更具有挑战性。对异毒黎碱还原合成中的呱l淀烯类中间体，用BINAP-灿催化体系进行了催化不对称还原的合成研究，氢化N'-节基-1，，4，，5，，6，-四氢一2，3，一联吡陡时得到了最高为21．5％的对映体选择性，而对N'-节基一1，，2'，5'，6，-四氢-2，3'一联吡陡的氢化则只得到了不超过10．0％的对映体选择性。

1,5-二氮杂戊二烯合成非对称联吡啶研究

联吡陡及其衍生物不仅用于化工和药物合成的中间体，而且具有独特的赘合作用，可被用于金属催化剂配体等方面，因此它的合成方法研究引起了人们广泛的兴趣。但是非对称联吡陡的合成日前方法仍很少。本文利用己经被成功使用于其他含氮杂环的二碳合成子-1，5-二氮杂戊二烯（vinamidiniulnsalts），合成了单取代的2，2'-，2，3'-，2，4，一二类联吡陡。在合成1，5-二氮杂戊二烯的过程中：确立了一条以四甲氧基丙烷为原料一步合成l，5一二氮杂戊二烯的简捷，经济，易工业化的合成路线，并成功进行了公斤级的放大实验；优化了1，5-二氮杂戊二烯的亲电取代反应，高收率的获得溟代，硝化的1，5-二氮杂戊二烯；优化了从取代乙酸合成p取代1，5-二氮杂戊二烯的合成方法，高收率的获得九种p芳基取代1，5-二氮杂戊二烯。本文研究了非对称联吡睫合成的一种新方法：在碱性条件下，取代的1，5-二氮杂戊二烯盐各种乙酞基吡陡亲核加成的产物，不经分离直接和氨进行［3＋2＋1〕的成环反应，可以高收率的合成出单取代的2，2气，2，3气，2，4气三类联吡陡。这一方法己经被成功的应用于芳基取代，卤素取代，硝基取代以及无取代基的1，5-二氮杂戊二烯与三种乙酞基吡陡的反应。这种成环反应的收率与1，5-二氮杂戊二烯俘位的吸电子特征相关。因此，针对不同取代基的1，5-二氮杂戊二烯在溶剂，碱的选择以及反应温度的控制等方面进行了优化。从而成功合成出近30种单取代的非对称联吡陡。一这种合成方法，原料价格低廉，实验操作简单，而且收率高，非常适合大量合成的要求。

灵长类认知相关基因-Microcephalin和PACAP 前体基因的分子进化研究

人是生命演化的产物。然而由于具有一个超级大的大脑和高级的认知能力， 人类在自然界中又显得十分与众不同。在灵长类进化过程中，脑容量大小和认知 能力高低可以明显的分成几个等级，由高到低依次为人类、大猿和其它灵长类。 现在一般认为，人类超级大的大脑的形成是适应性选择(达尔文正选择)的结果。 但人类高级认知的起源一直还是个未解之谜。随着分子进化理论和比较基因组学 的发展，人们有可能从分子进化的角度去探讨高级认知的起源问题，并揭示其遗 传学机制。 本文从两个不同的角度入手，通过对认知相关的候选基因的分子进化研究来 探索高级认知起源的遗传学机制。1. 从表型出发，发现microcephalin 基因跟小 脑症相关。我们推测，该基因可能在人类起源过程中发生一些突变，导致脑容量 增大。2. 比较基因组学方法发现垂体腺苷酸环化酶激活肽(PACAP)前体基因在人 类支系中存在正选择。这类受正选择的神经相关基因可能在进化过程中对认知能 力的提高发挥重要作用。 Microcephalin 基因在人脑的发育过程中起重要作用。导致该基因蛋白质翻译 提前终止的突变，会引起人类小脑症，患者脑容量回复到早期原始人的大小。我 们对人群和12 个非人灵长类物种的microcephalin 基因编码区进行测序。所测的 非人灵长类物种包括大猿、小猿、旧大陆猴和新大陆猴。结果显示，microcephalin 基因在人群中具有较高的多态性。在人群中编码区有22 个多态位点，其中有15 个是错义突变位点。中性检验结果显示，microcephalin 基因的高多态性是人类群 体扩张和达尔文正选择共同作用的结果。灵长类各支系的进化分析表明， microcephalin 基因在大猿的起源过程中受到较强的正选择信号。这正好和小猿向 大猿进化过程中大脑容量急剧增大，认知能力大幅度提高的事实相符。单个氨基 酸编码位点检验显示，microcephalin 基因有五个氨基酸位点在灵长类的进化过程中存在正选择信号。这几个位点可能在灵长类进化和人类起源过程中，对脑容量 的增大和认知能力的提高起到了重要的作用。 PACAP 是一个神经系统中高表达的神经肽，与神经发生和神经信号传导有 关。该基因的氨基酸序列在脊椎动物的进化过程中非常保守，表明PACAP 前体 基因在这一进化历程中受到强烈的功能限制。然而比较序列分析显示，自从人与 黑猩猩分歧以后，人类支系中PACAP 前体基因有明显的加速进化。由于存在强 烈的正选择作用，人类支系的氨基酸替换速率是其它哺乳动物支系的至少7 倍。 PACAP 前体基因中有7 个人类特异的氨基酸改变，而这些氨基酸在从鼠类到大 猿的所有物种中都是保守的。蛋白质结构分析结果显示，人类起源过程中，PACAP 前体基因可能编码一个新的神经肽，并在人脑中具有功能。因此，在人类起源过 程中，PACAP 前体基因发生了适应性的改变，可能对人类认知能力的产生起到 了重要作用。这个新神经肽是否存在及其功能还有待于进一步功能实验的验证。 总之，本文通过分子进化分析，发现了两个在灵长类进化过程中对认知能力 的提高起关键作用的基因(Microcephalin 基因、PACAP 前体基因)。Microcephalin 基因，在1400-1800 万年前，从小猿向大猿的进化过程中，可能对脑容量的增大 和认知能力的提高发挥了重要的作用。PACAP 前体基因则在最近的几百万年内， 现代人的起源过程中，对人脑的形成以及人类高级认知能力的产生可能发挥了重 要的作用。

三叶因子在结直肠癌组织中的表达与临床关系及三叶因子-2在大肠杆菌中的重组表达和活性研究

癌症是世界发达国家和许多发展中国家人口的疾病主要死亡原因之一，其中，每年结直肠癌的新增病例和死亡病例排在癌症的第三位。在我国，北京、上海等地的统计资料显示，结直肠癌的发病上升很快 ，已排在癌症的第二位。结直肠癌的发生发展过程涉及一系列细胞和分子事件的改变，包括基因结构的异常和基因表达谱的异常。三叶因子（trefoil factor, TFF）是在上世纪80年代末到90初初由不同研究小组先后发现的含特殊的三叶因子结构域的蛋白多肽，其结构域的特征是含38-40个氨基酸残基的肽段中，有6保守的个半胱氨酸残基以1—5、2—4、3—6的方式形成二硫键，从而形成紧密的三叶结构域。在哺乳动物体内目前发现的三叶因子有三种，由粘膜组织内不同细胞合成并分泌到粘膜表面，对粘膜起保护作用。在粘膜损伤时，可通过多种途径促进上皮细胞迁移和抑制细胞凋亡，并促进血管形成，参与粘膜损伤的修复和重建。三叶因子在肿瘤组织中表达，则可能对癌症的发展起促进作用。研究资料显示，三叶因子在肿瘤中的表达异常与多种肿瘤的发生和发展过程有关。我们通过DNA测序检测结直肠癌组织中TFF1和TFF3基因各外显子的核苷酸序列，以确定是否存在基因突变。并用QRT-PCR和免疫组织化学的方法检测结直肠癌组织中TFF1和TFF3的mRNA和蛋白质的表达水平，分析其表达与结直肠癌的临床和病理特征之间的关系。同时，用ELISA方法检测结直肠癌患者血清中TFF1和TFF3的含量，以分析其与临床的关系，并逐步研究这两种三叶因子有否可能作为结直肠癌有用的血清分子标记。 目前得到以下研究结果：①在TFF1基因5`-端非翻译区位于起始密码上游—2bp处有一高频率的（C→T）突变位点,频率为40%，在其他非编码区也发现若干个较低频率的突变位点。未发现TFF3的基因突变；②TFF1和TFF3的mRNA水平在不同患者结直肠癌组织中的表达水平差异很大。与临床病理关系由于样品例数较少，未作统计学出理。结直肠癌组织中TFF1和TFF3蛋白表达检出阳性率分别为90%和94%。TFF1的表达与结直肠癌临床及病理类型未发现统计学意义，TFF3的表达上调与肿瘤淋巴结转移有关；③结直肠癌患者血清中TFF1的含量为（78.6575±53.300ng/ml），比健康人群血清TFF1含量（19.6457±5.3880ng/ml），增高约4倍，这一结果属首次报道。结直肠癌患者血清中TFF3的含量为（27.96±21.985ng/ml），比正常人群血清TFF3含量（9.0875±2.0315ng/ml）增高约3 1 倍。TFF1和TFF3能否作为结直肠癌的血清分子标志，尚需完善相关资料和作进一步研究。 TFF1和TFF3分别含一个三叶结构域，在靠近C-末端有一个游离的半胱氨酸巯基，TFF1和TFF3通过此二硫键形成同源二聚体，是其活性的主要形式。TFF2含两个三叶结构域，在三叶结构域外其靠近N-端和C-端各有一个半胱氨酸，两者以二硫键相连，形成紧密的结构。我们用pET系统克隆和表达人TFF2(hTFF2)，以及TFF2三叶结构域外二硫键解开的突变型TFF2(MhTFF2)，并测定细胞迁移活性。结果获得高效表达的hTFF2和MhTFF2，占细胞质总蛋白量的40%以上，经亲和层析后得到样品纯度在95%以上。对HCT116细胞株的划痕试验表明，hTFF2和MhTFF2对HCT116细胞具有迁移作用，细胞迁移数约为对照BSA的1.5倍。 结论:①结直肠癌组织中三叶因子-1和三叶因子-3基因突变不是三叶因子表达异常的主要原因；②TFF1和TFF3的转录水平在不同结直肠癌组织中有很多差异，TFF3蛋白的高表达与结直肠癌淋巴转移有关；③血清中TFF1和TFF3的含量检测可能会成为结直肠癌有用的血清分子标志；④pET质粒系统可高效表达可溶性三叶因子-2，并可表达获得有细胞迁移活性的重组融合蛋白TFF2；⑤TFF2的三叶结构域外的二硫键对TFF2的细胞迁移活性不是必须的。

脊椎动物犁鼻器受体2基因超家族的分子进化研究

信息素是由一个个体分泌并被同种另一个体感受并识别的化学物质，随之从生理和行为水平上引发与居群和生殖相关的变化。在陆生脊椎动物中，大部分信息素是通过犁鼻器（VNO）来感知的，也有一部分被主要嗅觉系统所感知。在犁鼻器感觉神经元中，已经有两个G蛋白偶联受体超家族V1R和V2R被鉴定为信息素受体。V1R的编码区没有内含子，因而相对容易把它们从基因组序列中鉴别出来。相反地，V2R有一个很长而且高度变化的膜外氨基端，并具有由多个外显子编码的复杂基因结构。到目前为止，关于信息素受体的大部分研究都集中于V1R中。 通过多种生物信息学手段的综合应用，我们从大小鼠基因组序列中鉴别出了V2R基因并首次描述了大小鼠中V2R基因超家族的全貌。大小鼠V2R基因超家族由大约200个功能基因和假基因构成，经历了快速的基因生/灭和氨基酸替换过程，反映了其对环境中物种特异的信息素的适应。我们发现氨基端区域的平均dN/dS比非氨基端区域的比值高出2～3倍，提示可能有相对较弱的纯化选择和/或正选择作用于这个区域。用似然法检测到27个经历了正选择的位点，这些位点都分布在可能是信息素结合区域的氨基端，表明正选择压力可能使V2R基因保持了识别环境中多样的信息素信号的能力。基因组和系统发育分析显示啮齿动物的V2R基因由于近期的串联重复和/或基因丢失事件而形成许多物种特异的簇，并可以划分为四个家族。此外，我们在氨基端和非氨基端区域都鉴别出一些高度保守的位点，这些位点可能在保持功能域的结构和稳定性方面具有重要作用。我们的工作为将来进行V2R基因的功能研究提供了有价值的线索。 此外，我们还对包括胎盘哺乳类、有袋类、两栖类和硬骨鱼类在内的整个脊椎动物的V2R基因超家族概貌进行了研究。结果表明脊椎动物V2R基因的形成可能早于犁鼻器（VNO）在古代四足动物中的出现。我们所研究的这些物种中的V2R基因数目存在巨大变化，表明其在脊椎动物进化历史中发生了多次基因重复和基因丢失事件。在灵长类动物、食肉动物和有蹄动物中没有发现完整的V2R基因，假基因的数量也很少，而在啮齿动物和负鼠中却鉴别出了～200个V2R基因。这些结果与形态解剖学上表达Gα0亚基的犁鼻器感觉神经元是否存在是一致的。出乎我们意料的是，爪蟾中V2R基因超家族成员的数量巨大。近期的研究提示V2R可能和犁鼻器受体细胞的发育有关，因此，爪蟾中庞大的V2R基因数目可能与犁鼻器在两栖动物中的形成相关，V2R在这个器官形成的过程中可能发挥着重要作用。