理學]第八章--納米固體材料的微觀結構-閱讀頁
2025-02-02 18:22本頁面
【正文】 =βL,β是玻爾磁子 ， S是電子自旋角動量算符 ， L是軌道角動量 。 一般來說 ， g因子直接反映了被測量子對象所包含的自由電子或者未成鍵電子的狀態(tài) 。 從 g因子的變化也可以來理解納米微?；蚣{米材料結構的特征 。 電子自旋共振研究納米材料的實驗結果 納米非晶氮化硅鍵結構的 ESR研究結果如下：電子自旋共振對未成鍵價電子十分敏感 ， 懸鍵即為存在未成鍵電子的結構 ， 因而利用 ESR譜可以清楚地了解懸鍵的結構 。 如果出現(xiàn)不對稱時 ， 可以肯定存在幾種類型的懸鍵結構 ， 是這幾種 ESR信號的疊加 。 由圖可看出， ESR信號對稱。 圖 給出了納米非晶氮化硅塊體在不同退火溫度下的 ESR曲線 。 圖 g因子 的變化 。 當退火溫度低于1300℃ 時 g＞ 。 當溫度 Ta＜ 1073K時 。 納米材料結構中的缺陷 缺陷是指實際晶體結構中和理想的點陣結構發(fā)生偏差的區(qū)域。 (1)點缺陷：包括空位、溶質原子（替代式和間隙式）和雜質原子等。按照位錯性質劃分，位錯可分為成刃型，螺型和混合型。 位錯 20世紀 90年代有不少人用高分辨電鏡分別在納米 Pd中已經(jīng)觀察到了位錯 、 孿晶 、 位錯網(wǎng)絡等 。 納米材料中晶粒尺寸對位錯組態(tài)有影響 ， 俄羅斯科學院Gryaznov等率先從理論上分析了納米材料的小尺寸效應對晶粒內位錯組態(tài)的影響 。 他們的主要觀點是與納米晶體的其他性能一樣 ， 當晶粒尺寸減小達到某個特征尺度時性能就會發(fā)生突變 。 由表中可看出同一種材料 ， 粒子的形狀不同使得位錯穩(wěn)定的特征長度不同 。 另一個參數(shù)就是上述的特征長度 L， 又稱位錯穩(wěn)定的特征常數(shù) ， 晶粒尺寸小于它 ， 位錯則不穩(wěn)定 。 圖 Δ和 L與納米微晶塊體特征參數(shù)的關系 。 對同一種結構被確定的材料 ， Ω的變化反映了粒徑大小 。 這進一步說明在納米態(tài)下 ， 小于特征長度L的晶粒內 ， 穩(wěn)態(tài)位錯密度比常規(guī)粗晶的密度低得多 。 如圖 ， 這里需要指出的是他們把整個界面分成兩部分 ， 一是三叉晶界區(qū) ， 二是晶界區(qū) 。 空位、空位團和孔洞 單空位主要在晶界，這主要對第一類納米固體在顆粒壓制成塊體時形成的。它的形成一部分可歸結為單空位的擴散凝聚，也有一部分在壓制成塊狀試樣時形成的?？斩创嬖诘臄?shù)量（空洞率）決定了納米材料的致密程度。 用這種方法研究納米材料的電子動量分布是一種新的嘗試 ， 并已經(jīng)取得了一些有意義的結果 。 圖 的是光子與運動電子散射的示意圖 。 納米材料的康普頓輪廓 目前已經(jīng)用康普頓輪廓方法研究了多種納米材的電子動量分布 ， 并與相應的多晶大塊材料進行了比較 。 納米碳粉是將光譜純的石墨粉用球磨機球磨 8h制備的 ， 其平均顆粒度為 ， 用透射電子顯微鏡觀測到的粒 徑 分 布 示 于 圖。 角散射后的射線能譜 ， 經(jīng)一系列的修正和處理后 ，得到納米碳和石墨的康普頓輪廓 J(q)值 ， 見表 。 實驗結果如圖 ；理論計算結果如圖 結論： 到目前為止 ， 所有的實驗結果都顯示：在低動量區(qū)納米固體的 J(q)值均比同種材料的大塊多晶固體的J(q)值高 ， 電子動量密度分布 I(p)曲線也向低動量方向移動 ， 對于不同的納米材料或相同材料但不同顆粒度的納米固體 ， J(q)和 I(p)改變的數(shù)值不同 。 一、納米固體的結構特點 二、納米固體界面的結構模型 三、有關納米固體各種實驗 X光實驗研究 本章小結 徑向分布函數(shù) （ radial distribution function） ， 簡稱為 RDF， 表示電子出現(xiàn)在半徑為 r的球面附近單位厚度球殼內的概率 ，以符號 D(r)表示 。 它反映電子云的分布隨半徑 r的變化情況 。 它可以給出固體樣品表面所含的元素種類 、化學組成以及有關的電子結構重要信息 ... 孿晶 是指兩個晶體（或一個晶體的兩部分）沿一個公共晶面構成鏡面對稱的位向關系，這兩個晶體就稱為 孿晶 ，此公共晶面就稱孿晶面。 弛豫過程實質上是系統(tǒng)中微觀粒子由于相互作用而交換能量 ， 最后達到穩(wěn)定分布的過程 。 因此 ， 研究弛豫現(xiàn)象是獲得這些相互作用的信息的最有效途徑之一 。 低于居里溫度時該物質成為鐵磁體 ， 此時和材料有關的磁場很難改變 。 這時的磁敏感度約為 10的負 6次方 。 它是一種 “ 線缺陷 ” 。 化學位移 :試樣表面某原子因其所處的化學環(huán)境與純元素不同 ， 會引起內層軌道結合能大小 （ 數(shù)值 ） 的變化 ， 表現(xiàn)為 XPS(X射線光電子能譜 )譜峰的相應軌道結合能在坐標上向高或向低結合能方向的位移 ，這種現(xiàn)象稱為化學位移 （ chemical shift） 。 由于所得的數(shù)據(jù)很小 ， 一般只有百萬分之幾 ， 故乘以 1000000。 康普頓散射中散射的 X射線譜的輪廓隨元素 Z而變化 ， 反映了不同元素中電子運動狀態(tài)是不一樣的 。 屈服強度 是材料屈服的臨界應力值 。 超塑性 ：凡金屬在適當?shù)臏囟认?（ 大約相當于金屬熔點溫度的一半 ） 變得像軟糖一樣柔軟 ， 而應變速度 10毫米秒時產(chǎn)生本身長度三倍以上的延伸率 ， 均屬于超塑性 。 荷蘭物理學家塞曼在 1896年發(fā)現(xiàn)把產(chǎn)生光譜的光源置于足夠強的磁場中 ， 磁場作用于發(fā)光體使光譜發(fā)生變化 ， 一條譜線即會分裂成幾條偏振化的譜線 ， 這種現(xiàn)象稱為 塞曼效應 。 共格晶界 或相界是一類特殊而常見的低能態(tài)界面 ， 結構特征是界面上的原子同時位于其兩側晶格的結點上 ， 即界面兩側的晶格點陣彼此銜接 ， 界面上的原子為兩者共有 。
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