Springer Science and Business Media LLC

Độ dẫn nhiệt thấp là một giới hạn chính trong việc phát triển các chất lỏng truyền nhiệt tiết kiệm năng lượng cần thiết cho nhiều ứng dụng công nghiệp. Để khắc phục giới hạn này, một lớp mới của các chất lỏng truyền nhiệt đang được phát triển bằng cách treo các hạt tinh thể nano trong các chất lỏng như nước hoặc dầu. Các “nanofluid” thu được sở hữu độ dẫn nhiệt cực kỳ cao so với các chất lỏng không có các hạt tinh thể nano phân tán. Ví dụ, 5% thể tích các hạt oxide đồng nanocristal treo trong nước dẫn đến sự cải thiện độ dẫn nhiệt gần như 60% so với nước không có hạt nano. Tính chất treo lơ lửng tuyệt vời cũng được quan sát thấy, với không có sự lắng đọng đáng kể nào của các hạt oxide nanocristal xảy ra trong các chất lỏng tĩnh trong khoảng thời gian dài hơn vài ngày. Sự bay hơi trực tiếp của các hạt nano Cu vào dầu bơm dẫn đến những cải thiện tương tự về độ dẫn nhiệt so với các hệ thống oxide trong nước, nhưng quan trọng là yêu cầu nồng độ nhỏ hơn nhiều của bột nanocristal phân tán.

Để đạt được kết quả có ý nghĩa từ các mô phỏng nguyên tử của vật liệu, các tiềm năng tương tác giữa các nguyên tử phải có khả năng tái hiện các tính chất nhiệt động lực học của hệ thống đang quan tâm. Các tiềm năng cặp đôi có những thiếu sót đã được biết đến làm cho chúng không phù hợp cho các nghiên cứu định lượng về các vùng khuyết tật như đầu vết nứt và bề mặt tự do. Daw và Baskes [Phys. Rev. B 29, 6443 (1984)] đã chỉ ra rằng việc bao gồm một thuật ngữ “thể tích” cục bộ cho mỗi nguyên tử mang lại đặc tính nhiều thân cần thiết mà không phụ thuộc nặng nề vào tính toán của các thuật ngữ tiềm năng n-thân. Sử dụng một phương pháp tương tự, chúng tôi đã điều chỉnh một tiềm năng tương tác giữa các nguyên tử cho hệ thống hợp kim Ni₃Al. Tiềm năng này có thể xử lý Ni₂ dị nguyên tử, Al₂ dị nguyên tử, Ni fcc, Al fcc và L1₂ Ni₃Al với cùng một cách tiếp cận. Chi tiết về quy trình điều chỉnh được trình bày, cùng với việc tính toán một số tính chất không bao gồm trong quá trình điều chỉnh.

Phương pháp nhúng (Dip coating) là một phương pháp cổ điển đơn giản trong việc phủ lên bề mặt (substrate), đặc biệt là các tấm và xi lanh nhỏ, một lớp mỏng đồng nhất chất lỏng để làm rắn thành một lớp phủ. Dòng chảy cơ bản là ổn định, và trong đó độ dày của lớp màng được xác định bởi sự cạnh tranh giữa lực độ nhớt, lực mao dẫn (lực bề mặt) và trọng lực. Độ dày và tính đồng nhất có thể phản ứng nhạy bén với điều kiện dòng chảy trong bồn chất lỏng và khí trên bề mặt. Càng nhanh chóng rút bề mặt ra, lớp màng được phủ càng dày. Điều này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng các dung môi dễ bay hơi và kết hợp quá trình làm khô đủ nhanh với dòng chảy cơ bản của chất lỏng. Sau đó, vật lý trở nên phức tạp hơn, dự đoán lý thuyết về hiệu suất quy trình khó khăn hơn, và việc kiểm soát quá trình đòi hỏi nhiều hơn. Ngoài các phòng thí nghiệm nghiên cứu và phát triển sản phẩm, phương pháp này ít được sử dụng trong sản xuất phủ chính xác hơn so với nhiều phương pháp coating được định lượng trước.

Phương pháp quay lớp (Spin coating) là một phương pháp được phát triển gần đây nhằm tạo ra một lớp màng lỏng đồng nhất bên trên các bề mặt nhỏ, đặc biệt là các đĩa phẳng nhỏ, với cùng mục đích. Dòng chảy cơ bản là quá trình thoát nước theo hướng tâm không ổn định trong đó lực ly tâm và lực độ nhớt cạnh tranh với nhau đến mức mà chất lỏng thông thường (Newtoan) có độ nhớt không đổi sẽ tiến tới một lớp màng đồng nhất ngày càng mỏng theo thời gian chậm hơn. Các dung môi dễ bay hơi thường được sử dụng bởi vì có thể tìm thấy các điều kiện mà có thể tách biệt tốt quá trình mỏng đi do quay với quá trình mỏng và làm rắn bằng cách làm khô sau đó. Độ dày và tính đồng nhất, hiện nay có thể dự đoán lý thuyết, nhạy cảm với tốc độ, điều kiện khí và đặc tính lưu biến của chất lỏng cô đặc và làm rắn. Đối với đặc tính lưu biến của lớp phủ photoresist trong lĩnh vực vi điện tử, phương pháp quay lớp hoạt động tốt. Đối với lớp phủ huyền phù trong công nghệ đĩa từ, quy trình yêu cầu kiểm soát cẩn thận hơn; thực tế là nó thường bị điều chỉnh.

Đã đo lường độ phân bố di động của electron trong SiC kiểu n 4H và 6H bằng cách sử dụng hiệu ứng Hall trong khoảng nhiệt độ 80K<T<600K. Dữ liệu về độ di động Hall và điện trở được thu thập từ các mẫu thanh được định hướng đúng, chế tạo từ vật liệu epitaxy chất lượng cao được phát triển trên các bề mặt (1100) hoặc (1120) có tổng nồng độ tạp chất từ 10¹⁷ đến 10¹⁸ cm^-3. Tỷ lệ di động quan sát được cho 4H là μ^[1120]/^[0001] và không phụ thuộc vào nhiệt độ. Đối với 6H, tỷ lệ μ[1100]/[0001] giảm từ ∼6.2 tại 80K xuống ∼5.0 tại 150K và hầu như không thay đổi (∼4.8) trên 200K. Một mức độ cho donor gần 0.6 eV thỉnh thoảng được quan sát trong 4H, điều này làm giảm độ di động electron ở nhiệt độ cao và tạo ra sự phụ thuộc nhiệt độ rõ ràng đối với tỷ lệ di động nếu phân bố không đồng nhất.

Chúng tôi báo cáo các phương pháp thay đổi bề mặt và xây dựng thiết bị, những phương pháp này liên tục mang lại cho các transistor mỏng dựa trên pentacene ở quy mô phòng thí nghiệm với độ di động đạt hoặc vượt 5 cm₂/Vs. Các thay đổi bề mặt bao gồm các lớp phim mỏng polyme tạo ra bề mặt đã được bịt kín, trên đó chất bán dẫn có thể phát triển. Các transistor hiệu suất cao đã được chế tạo trên nhiều vật liệu điện môi khác nhau, bao gồm cả hữu cơ và vô cơ, và hiện đang được triển khai trong các cấu trúc có thể sản xuất. Những thay đổi bề mặt của chúng tôi cũng đã chứng tỏ hiệu quả đối với các vật liệu pentacene đã được thay thế và cho nhiều loại chất bán dẫn hữu cơ khác nhau. Thêm vào đó, chúng tôi báo cáo một lớp hoạt động hoàn toàn hữu cơ, mạch tích hợp được cấp nguồn bằng tần số vô tuyến. Các thí nghiệm và phân tích thống kê đang được tiến hành nhằm giải thích độ di động tăng cao trong các mẫu của chúng tôi, và đã có nỗ lực để xác nhận các kết quả này thông qua hợp tác.

Một phương pháp phân biệt mới để xác định độ cứng của khu vực tiếp xúc cử chỉ dưới micron được trình bày. Điều này cho phép đo mô-đun đàn hồi cũng như độ cứng dẻo, liên tục trong suốt một lần xâm nhập duy nhất và không cần các chu kỳ giảm tải riêng biệt. Một số thí nghiệm mới có thể thực hiện với kỹ thuật này, đặc biệt là ở quy mô nanomet, được mô tả. Chúng tôi cho thấy theo cách định lượng rằng tungsten đã xử lý điện đáng tin cậy thể hiện sức mạnh lưới lý thuyết lý tưởng tại tải trọng xâm nhập nhỏ.

Các lớp mỏng PLZT đã được lắng đọng lên nhiều loại nền khác nhau bằng phương pháp sol-gel và được tinh thể hóa dưới các điều kiện và xử lý nền khác nhau. Các mối quan hệ được đưa ra cho các đặc điểm hóa học của bề mặt nền và các hướng ưu tiên phát triển trong quá trình xử lý nhiệt. Một hướng ưu tiên (111) luôn phát triển cho perovskite tinh thể hóa trên các lớp Pt có chứa Ti ở bề mặt. Điều này được cho là do sự hình thành của Pt₃Ti và vai trò của sự hình thành và phát triển mầm heteroepitaxial. Ngoài ra, một hướng ưu tiên (100) cũng đã được đạt được trên các nền Pt/Ti/SiO₂/Si không được thành tạo nóng mà không có Ti ở bề mặt. Điều này được cho là do sự phát triển tự cấu trúc với các mặt phẳng cố gắng đạt các điều kiện năng lượng bề mặt tối thiểu. Các kết quả được thảo luận trong bối cảnh tầm quan trọng của hóa học bề mặt trong việc kiểm soát kết cấu cho sự tinh thể hóa của các lớp mỏng PLZT trên các nền được phủ.

Độ khuếch tán và độ hòa tan là hai tham số chính cần thiết để hiểu và mô hình hóa hành vi của oxy trong silicon. Bài báo này cung cấp một cái nhìn tổng quan cập nhật về các xác định thực nghiệm của những tham số này, bao gồm một số dữ liệu chưa được công bố gần đây. Có sự đồng thuận rất tốt trong kết quả độ khuếch tán tầm xa được xác định bằng quang phổ khối lượng ion thứ cấp (SIMS), phân tích hạt mang điện (CPA) và nhiễu xạ tia X. Độ khuếch tán oxy không phụ thuộc vào [O], phương hướng, môi trường, hay doping tinh thể. Dữ liệu cũng mở rộng tốt đến các độ khuếch tán thu được từ tần số nhảy nguyên tử oxy nội tại ở nhiệt độ thấp, cho ra biểu thức kết hợp D = 0.13 exp(−2.53eV/kT) cm²s⁻¹. Sự đồng thuận trong các phép đo độ hòa tan thì kém hơn một chút, phần nào do các yếu tố hiệu chuẩn không đồng nhất và sự quan sát về độ hòa tan oxy ngoại tại phụ thuộc vào quy trình. Độ hòa tan nội tại được suy diễn từ SIMS, CPA và hấp thụ hồng ngoại được mô tả bởi [O] = 9E22 exp (−1.52 eV/kT) cm⁻³. Cuối cùng, các tham số độ khuếch tán và độ hòa tan trên được so sánh với mô hình hóa các hiện tượng liên quan đến oxy trong silicon, chẳng hạn như động lực hình thành donor nhiệt và kết tủa, cũng như tương tác với các khuyết tật điểm trong quá trình thư giãn của có định hướng dị sắc.

Quá trình hòa tan oxy hóa của nhiên liệu UO₂ đã qua sử dụng trong hơi nước và nước ngầm nhỏ giọt ở 90°C xảy ra thông qua sự ăn mòn chung tại các bề mặt mảnh vụn. Hòa tan dọc theo các ranh giới hạt nhiên liệu cũng rõ ràng ở những mẫu tiếp xúc với thể tích nước ngầm lớn nhất, và các ranh giới hạt bị ăn mòn kéo dài ít nhất 20 hoặc 30 hạt sâu (> 200 μm), có thể xuyên suốt các mảnh kích thước mm. Hòa tan rõ ràng của nhiên liệu dọc theo các khuyết tật cắt ngang các ranh giới hạt đã tạo ra các hố hòa tan có đường kính từ 50 đến 200 nm, xâm nhập 1–2 μm vào mỗi hạt, hình thành kết cấu “giống như sâu” dọc theo các ranh giới hạt nhiên liệu. Các mảnh nhiên liệu có kích thước dưới micromet là phổ biến giữa các hạt nhiên liệu và có thể góp phần vào diện tích bề mặt phản ứng của nhiên liệu tiếp xúc với nước ngầm. Bề mặt bên ngoài của các mảnh nhiên liệu đã phản ứng phát triển một lớp sản phẩm ăn mòn có kích thước mịn bên cạnh nhiên liệu (dày 5–15 μm). Một lớp sản phẩm ăn mòn tinh thể thô hơn thường bao phủ lớp mịn, độ dày của nó thay đổi đáng kể giữa các mẫu (từ dưới 5 μm đến lớn hơn 40 μm). Các lớp ăn mòn dày nhất và xốp nhất hình thành trên các mảnh nhiên liệu tiếp xúc với thể tích nước ngầm lớn nhất. Thành phần của các lớp ăn mòn phụ thuộc mạnh mẽ vào lưu lượng nước, với uranyl oxy-hydroxides chiếm ưu thế trong các thí nghiệm hơi nước, và silicate uranyl kiềm và kiềm thổ chiếm ưu thế trong các thí nghiệm có tốc độ nhỏ giọt cao. Các thí nghiệm có tốc độ nhỏ giọt thấp thể hiện một sự kết hợp phức tạp của các sản phẩm ăn mòn, bao gồm các pha được xác định trong các thí nghiệm hơi nước và tốc độ nhỏ giọt cao.