LLDPE接枝新型表面活性剂共聚物的制备及其结构、性能与应用的基础研究

合成三个系列的新型表面活性剂，制备了三个系列的聚乙烯接枝共聚物。第一系列的表面活性剂是将Tween8O、span80，聚氧乙烯肉桂醇醚，PEO（400），PEO（1000），PEO（2000）OCOC1’7H35和PEO（6000）-OCOC17H35引入双键而使其功能化，然后接枝到聚乙烯分子链上，表面活性剂的引入改变了聚乙烯的表面性能，使其亲水性增加。前三者为商品防雾滴剂，实验发现防雾滴剂的聚乙烯接枝共聚物膜的防雾滴性不如物理共混法制备的聚乙烯防雾滴膜的效果好。接枝聚乙烯共聚物LLDPE-g-PEO和LLDPE-g-PEO-sterate，由于结构差别，共聚物表面组成不同。前者随着支链长度的增加，支链柔性降低，共聚物表面氧的富集量趋于减少；而后者由于疏水基硬脂酸中碳链的存在，随着支链的增加，共聚物表面氧的富集量增加。LLDPE-g-PEO（400）和LLDPE-g-PEO（1000）的等温结晶速率都比空白聚乙烯的快。由于PEO与聚乙烯不相容，支链PEo在接枝共聚物中起异相成核剂的作用，使结晶速率加快。LLDPE-g-PEO（2000）-stearate的等温结晶速率与聚乙烯的接近，但比空白聚乙烯的略慢。这是由于支链末端硬脂酸碳链是柔性的疏水链，且与聚乙烯有较好的相容性，在本体聚乙烯非晶区中活动性较强，带动聚氧乙烯支链向相同的方向运动，使支链在聚乙烯中分散且伸展，对聚乙烯分子起惰性稀释剂的作用而导致结晶速率降低；但聚氧乙烯（2000）又具有结晶性，在本体聚乙烯中起异相成核剂的作用，使聚乙烯结晶速率加快，这两种作用消长的结果，使LLDPE-g-PEO（2000）-stearte接枝共聚物的结晶速率接近聚乙烯，但比聚乙烯的结晶速率略慢。LLDPE-g-PEO（6000）-stearate接枝共聚物的结晶速率比聚乙烯的快，这是由于聚氧乙烯（6000）的结晶性较强，活动性较强的硬脂酸基团很难使其伸展，其晶粒在本体聚乙烯中主要起异相成核剂的作用，导致其结晶速率比聚乙烯的快。为了弄清表面活性剂接枝到大分子链上的作用机理，特设计第二、第三系列的表面活性剂。第二系列的新型表面活性剂是I、II、III、IV和V，以及含有不饱和键的表面活性剂A-I、A-II和A-III。这些表面活性剂是以聚乙二醇、乙二醇、1，6-己二醇和1，10-癸二醇为主要的起始原料制得的。实验结果发现这些表面活性剂的表面张力随着疏水链长度的增加而增加。以A-I、A-II和A-II作为接枝单体，将其成功接枝到聚乙烯分子链上，从而改善了聚乙烯的表面性能。 由FTIR确定了其接枝率。由DSc对其等温结晶行为的研究发现：接枝链在本体聚合物中起异相成核剂的作用，加速了结晶过程，但没有改变聚乙烯晶格结构（WXA）。随着接枝链中的疏水链长度的增加，等温结晶速率加快。在低剪切速率时，空白聚乙烯具有牛顿流体的特性，而接枝聚乙烯表现出非牛顿流体行为。接枝聚合物在低剪切速率具有剪切变稠、高剪切速率时剪切变稀的现象。第三系列的新型表面活性剂是含氟和聚氧乙烯的特种表面活性剂：productIII（600-4600）。以FTIR和1HNMR表征其结构。以productIII（600-4600）为接枝单体，成功制得含氟接枝聚乙烯共聚物，亲水性表面活性剂的引入，同样改变了聚乙烯的表面性能。当PEO分子量较低时，含氟接枝聚乙烯共聚物的表面极性随着接枝链的分子量增加，极性增加，在ProductIII（1500）时，达到最大值，分子量继续增加，极性反而降低。这是由于支链结晶增加而影响分子链的迁移。含氟接枝聚乙烯共聚物的等温结晶速率比空白LLDPE的高，而且接枝共聚物的结晶速率随着支链分子量的增加而加快。这是由于含氟聚氧乙烯的接枝链在结晶体系中起成核剂的作用，使结晶过程加速。由于接枝率低，接枝链在接枝共聚物起异相成核剂的作用，虽然加速了结晶速率，但没有破坏聚乙烯晶格。

两个冠醚分子在简正坐标分析及NRCC程序在微机上的移植

本文用加拿大国立研究院(National Research Council of Canada) Fuhrer等人编制的FORTRAN语言程序（以下简称NRCC程序），对两个冠醚类化合物进行了简正坐标分析，这两个化合物分子是二氧六环(C_4H_8O_2)和12－冠－4(C_8H_(16)O_4)。作者用Synder和Zerbi提出的一般价力场，计算了二氧六环的36个简正振动频率，精化四次后的结果误差为14.04 cm~(-1)，得到了二氧六环的精化力场和势能分析矩阵；做了12－冠－4－的中红外光谱(3200-5000cm~(-1))。远红外光谱(500-70cm~(-1))和拉曼光谱(3200-50 cm~(-1)，从而归属出12－冠－4的78个简正振动频率实验值；利用二氧六环的精化力场作为初始力场，计算了12－冠－4的简正振动频率，对78个简正振动频率进行了精化计算，精化三次后的结果误差为13.99 cm~(-1)，精化后得到12－冠－4的精化力场和势能分布矩阵；将NRCC程序以BASIC语言移至TRS-80微型机上，对二氧六环进行了计算，结果良好，首次给出二氧六环一般价力场的势能分布。一、对二氧六环的处理 二氧六环分子式C_4H_8O_2，合14个原子，有3N－6＝36个简正振动频率。分子结构系由二个乙氧基(-CH_2-CH_2-O-)单元组成的含有四个碳，两个氧的六元环，平衡态分子为椅式构象，属于C_(2h)点群，36个简正振动频率分为四个对称类Ag、Au、Bg和Bu，分布是：Ag 10个，Bg 8个，Au 9个，Bu9个。二氧六环的分子结构及坐标示意图见28而图5，定义了14个伸缩内坐标，26个弯曲内坐标，6个扭曲内坐标，共46个，C－C键长1.54A，C-O键长1.41 A，C－H键长1.096A，键角都用109°28'。用CART程序（NRCC程序之一）计算二氧六环14个原子的笛卡尔坐标，用GMAT程序（NRCC程序之二）计算其B矩阵和G矩阵，用FPERT程序（NRCC程序之三）计算其简正振动频率、精化力场，计算用一般价力场，引入V矩阵对称化，将46个坐标化为46个（内）对称坐标，10个多余坐标在FPERT程序计算中除去。二、对12－冠－4的处理 12－冠－4分子式C_8H_(16)O_4，含28个原子，共3N－6＝78个简正振动频率，分子结构为四个乙氧基(-CH_2-CH_2-O-)单元组成的含八个碳、四个氧的12元环，自由分子的12－冠－4属于C点群。结构数据引自Groth的X光衍射分数和坐标，自己编制了BASIC语言程度将分数坐标化为笛卡尔坐标，用GMAT程序计算B矩阵和G矩阵，FPERT程序计算78个简正振动频率、精化力场、计算势能分布矩阵，引入U矩阵将92个内坐标化为92个对称坐标，14个多余坐标在FPERT程序中自动除去。三、结果 势能分布矩阵给出分子的振动归属，对这两个冠醚类分子的3N－6个简正振动频率，可以划分为五个振动区域。1．C－H伸缩振动区（3000－2800 cm~(-1)） 在该区中，二氧六环有八个值：2974、2966、2854和2867 cm~(-1)各两个，12－冠－4有16个值：2935、2923、2915和2907 cm~(-1)各两个，2860 cm~(-1)8个，高于2900 cm~(-1)者为反对称伸缩振动，低于2900 cm~(-1)者为对称伸缩振动。2．亚甲基弯曲振动之一(1500-1400 cm~(-1)) 该区的主要振动是亚甲基剪式振动(Scissor)，其它振动小于10％二氧六环在该区有四个频率：1443、1461、1451和1457 cm~(-1)，12－冠－4有八个频率：1466、1450、1450和1405 cm~(-1)各两个。3．亚甲基弯曲振动区二(1400-1200 cm~(-1))该区的主要振动模式为亚甲基的颤动(wag)、卷曲(twist)和摆动(rock)振动，其它振动小于13％。二氧六环在该区有八个频率：1334、1303、1396、1216、1367、1264、1377和1296 cm~(-1)，12－冠－4有十六个频率：1388、1363、……1229 cm~(-1)（其中1288、1307cm~(-1)非简并，其余皆两重简并）。4．环的骨架伸缩振动区(1200-600 cm~(-1))该区振动模式复杂，除环的骨架伸缩振动外，还有亚甲基的wag、twist、rock以及环的骨架弯曲振动，而且这些振动的势能分布值都不小。二氧六环在该区有十一个频率，从1127至610 cm~(-1)，12－冠－4有二十个频率，从1135至184 cm~(-1)且大都是二重简并的。5．低频区(600-50cm~(-1))这两个分子在低频区的势能分布略有差别。二氧六环在该区有五个频率：503、486、427、276和224 cm~(-1)，主要振动模式为骨架弯曲振动和扭曲振动，C－O、C－C的扭曲振动在三个最低频率中分布占10－30％。12－冠－4在该区有18个频率，除570和547cm~(-1)处，都是二重简并的，六个最低频率的振动模式完全属于C－O、C－C键的扭曲振动，其它振动小于10％，所以200 cm~(-1)以下可称为12－冠－4的扭曲振动区，在600－200cm~(-1)之间的12个频率主要是骨架的弯曲振动，也有一定量的亚甲基wag、twist、rock振动。12－冠－4的简正坐标分析尚未有人做过。二氧六环的计算结果与Snyder和Zerbi的分析相吻合，12－冠－4和二氧六环两分子势能分布的相对一致性证明了对12－冠－4的简正坐标分析基本是正确的。本文比较了二分子的力常数和振动频率，探讨了环的大小对振动光谱的影响。四、NRCC程序简介 NRCC程序由CART、GMAT和FPERT三个程序组成，即可联一起运用，亦可分开独立进行运算。该程序功能强，所占内存大，适于大、中型计算机使用。CART程序之名字取自Cartisian Co-or-dinates的前四个字母，功能系由分子结构参数（键长、键角）计算分子内各原子的笛卡尔坐标。GMAT程序之名字取自G matrix的前四个字母，功能系由分子内各原子的笛卡尔坐标，原子质量和内坐标定义计算分子内各原子的坐标交换矩阵B和Wilson振动动能矩阵G。FPERT程序之名字取自F Perturbation的前五个字母，功能系由分子振动功能矩阵G、势能常数即力常数矩阵F计算分子的简正振动频率和势能分布矩阵，再通过实验频率精化势能矩阵F。NRCC程序可对含30个原子、60个内坐标的分子进行简正坐标分析，扩充后容量增大一倍。该程序可选用一般价力场(General Valence Force Field, 简称GVFF)和UBS力场(Urey-Bradley-Shimanouchi Force Field)，简称UBSFF或UBFF)。可选用对称化U矩阵，可自行决定力场精化次数和阻尼常数以限制精化结果的收敛性。五、NRCC程序在TRS－80微型机上移植试尝（该部分曾在第三届长春夏季化学讨论会上宣读）针对NRCC程序占内存空间大、难以在微型机上实现的情况，作者将NRCC程序改编为BASIC语言，改变程序的原来结构，形成一组BASIC语言程序：CART／BAS、GMAT／BAS和VIFR／BAS，改编后的BASIC程序在TRS－80微型机调试通过，TRS－80机字长8位，New Dos系统内存32K。改写后的程序只保持了原程序的基本原理，在内存，语句上改动很大，以适于微型机使用。数据在程序中直接嵌入，利于修改替换，且BASIC语言简单易学，便于操作。CART／BAS程序可计算含30个原子以内的分子的笛卡尔坐标，GMAT／BAS程序可计算含20个原子、45个内坐标的分子的G矩阵，VIFR／BAS程序可计算含15个原子的分子的简正振动频率。利用这组程序，作者以二氧六环分子为例做了一些试尝运算，误差14.4 cm~(-1)，相对误差1.8%，结果较理想。

High-Saturation-Power and High-Speed Ge-on-SOI p-i-n Photodetectors

Ge-on-silicon-on-insulator p-i-n photodetectors were fabricated using an ultralow-temperature Ge buffer by ultrahigh-vacuum chemical vapor deposition. For a detector of 70-mu m diameter, the 1-dB small-signal compression power was about 110.5 mW. The 3-dB bandwidth at 3-V reverse bias was 13.4 GHz.

Ge composition saturation behavior during low-temperature Si1-xGex growth by disilane and solid Ge molecular beam epitaxy

Ge composition dependence on the Ge cell temperature has been studied during the growth of Si1-xGex by disilane and solid Ge molecular beam epitaxy at a substrate temperature of 500 degrees C. It is found that the composition x increases and then saturates when the Ge cell temperature increases, which is different from the composition-dependent behavior in growth at high temperature as well as in growth by molecular beam epitaxy using disilane and germane. The enhanced hydrogen desorption from a Ge site alone cannot account for this abnormal composition-variation behavior. We attribute this behavior to the increase of rate constant of H desorption on a Si site when the Ge cell temperature increases.

Effect of Si-Ge interdiffusion on the waveguide properties of SiGe-Si MQW photodetector

Because of Si-Ge interdiffusion in the Si-SiGe interface during the growth process, the square-wave refractive index distribution of a SiGe-Si multiple-quantum-web (MQW) will become smooth. In order to simulate the actual refractive index profile, a staircase approximation is applied. Based on this approach, the dispersion equation of the MQW waveguide is obtained by using a transfer matrix method, The effects of index changes caused by the interdiffusion on the optical field and the characteristics of the photodetector are evaluated by solving the dispersion equation, It is shown that the Si-Ge interdiffusion can result in a reduction of the effective absorption coefficient and the quantum efficiency.

Microstructure studies of PdGe/Ge ohmic contacts to n-type GaAs formed by rapid thermal annealing

A low resistance and shallow ohmic contact to n-GaAs is performed by using Ge/Pd/GaAs trilayer structure and rapid thermal annealing process. The dependence of specific contact resistivity on the temperature of rapid thermal annealing is investigated. A good ohmic contact is formed after annealing at 400-500 degrees C for 60 s. The best specific contact resistivity is 1.4 x 10(-6) Omega cm(2). Auger electron spectroscopy (AES), secondary ion mass spectrometry (SIMS) and scanning electron microscopy (SEM) are used to analyze the interfacial microstructure. A strong correlation between the contact resistance and the film microstructure is observed.

GaInP/GaAs/Ge三结叠层光电池光谱响应的温度特性

利用金属有机物化学气相沉积法(MOCVD)制备了转化效率达27.1%的GaInP/GaAs/Ge三结叠层电池,并对其光谱响应的温度特性进行了测量研究.通过光谱响应曲线观察到各子电池的吸收边随温度升高发生红移,这主要归因于电池材料禁带宽度的变窄效应.根据光谱响应数据计算得到的GaInP/GaAs/Ge叠层电池各子电池在室温下的短路电流密度分别为12.9,13.7和17 mA/cm~2,且叠层电池的短路电流密度的温度系数为8.9 μA/(cm~2·℃).最后,根据叠层电池的串联结构推导了其电压温度系数为-6.27 mV/℃.

Si衬底上Ge材料的UHVCVD生长

采用超低温Buffer层技术在Si衬底上生长出了质量优良的厚Ge材料,材料的穿透位错密度为1×10~5 cm~(-2).原子力显微镜测试表明表面均方根粗糙度为0.33nm,卢瑟福背散射谱表明Ge的沟道产额低达3.9%,透射电镜分析则表明应变的弛豫主要是通过在Si与Ge的界面处形成失配位错来实现的.

Ge组分对SiGe HBT直流特性的影响

制作了基区Ge组分分别为0.20和0.23的多发射极指数双台面结构SiGe异质结双极型晶体管(HBT).实验结果表明,基区Ge组分的微小增加,引起了较大的基极复合电流,但减小了总的基极电流,提高了发射结的注入效率,电流增益成倍地提高.Ge组分从0.20增加到0.23,HBT的最大直流电流增益从60增加到158,提高了约2.6倍.

Smaller Ge Quantum Dots Obtained by ArF Excimer Laser Annealing

Ge self-assembled quantum dots (SAQDs) are grown with a self-assembled UHV/CVD epitaxy system. Then,the as-grown Ge quantum dots are annealed by ArF excimer laser. In the ultra-shot laser pulse duration,～20ns, bulk diffusion is forbidden, and only surface diffusion occurs, resulting in a laser induced quantum dot (LIQD). The diameter of the LIQD is 20～25nm which is much smaller than the as-grown dot and the LIQD has a higher density of about 6 × 10~(10)cm~(-2). The surface morphology evolution is investigated by AFM.

DCXRD Investigation of a Ge/Si（001） Island Multilayer Structure

A Ge/Si（001） island multilayer structure is investigated by double crystal X-ray diffraction, transmission electron microscopy,and atomic force microscopy. We fit the satellite peaks in the rocking curve by two Lorentz lineshapes, which originate from the wetting layer region and the island region. Then from the ratio of the thick- nesses of the Si and Ge （GeSi） layers as determined by TEM,tbe Ge compositions of the wetting layer and islands are estimated to be about 0. 51 and 0. 67, respectively,according to the positions of the fitted peaks. This proves to be a relatively simple way to investigate the Ge/Si （001） island multilayer structure.