Cu掺杂β-Si3N4的力学性能和电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函的第一性原理方法研究了(Si_3-xCu_x)N₄(x=0,0.25,0.5,0.75,1)晶体的稳定性、力学性能和电子结构,分析了Cu掺杂对β-Si₃N₄力学性能的影响机制.结果表明,(Si_3-xCu_x)N₄为热力学稳定结构,Cu掺杂降低了β-Si₃N₄的稳定性.由弹性常数和Voigt-Reuss-Hill近似看出,(Si_3-xCu_x)N₄满足波恩力学稳定性判据,Cu掺杂使得β-Si₃N₄的体模量、剪切模量和杨氏模量降低,当x=0时,(Si_3-xCu_x)N₄的体模量、剪切模量和杨氏模量最大,分别为234.3 GPa、126.7 GPa和322.1 GPa.根据泊松比和G/B值判断出(...     

IrB和IrB_2力学性质的第一性原理计算

采用平面波赝势密度泛函理论对0—100 GPa静水压下P1-IrB(空间群Pnma)和P5-IrB2(空间群Pmmn)结构的平衡态晶格常数、弹性常数等性质进行了研究.研究结果表明,P1-IrB不可压缩性随着压强的增加而增强;P5-IrB2结构在0—100 GPa范围内弹性常数、体弹模量、剪切模量均呈现出有规律的变化,当所加压强为50 GPa时,杨氏模量和在b方向的晶格常数发生异常变化.对零压下P1-IrB和P5-IrB2的电子结构的研究发现,二者均没有一个明显的带隙,主要原因为Ir原子和B原子间的共价作用.从P1-IrB和P5-IrB2的能带结构和态密度图可以发现这两种结构均有金属性.     

钙钛矿结构ZrBeO3稳定性的第一性原理研究

基于密度泛函理论构建了钙钛矿结构ZrBeO3晶体模型,计算了该晶体模型结合能,表明了该构型热力学稳定性;计算出该结构在不同压力下的弹性常数,并据此计算了ZrBeO3的体积模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比、BH/GH(体模量/剪切模量)等参数,结果表明该材料具有机械稳定性,随着等静压力增加,材料由脆性向韧性转变;计算了零压下ZrBeO3的硬度,为34.5 GPa,表明该结构晶体应为超硬材料;计算了ZrBeO3的声子能谱,结果表明ZrBeO3在低温零压下热动力学不稳定,为此分析比较了不同压力下的声子能谱、不同原子轨道及化学键布居值,研究表明随着压力增加,Be原子sp杂化后形成的Be-O共价键成分增强、Zr-O键离子键成分增强,晶格动力学趋于稳定。     

Ti_3(Sn_xAl_(1-x))C_2固溶体电学、力学和热学性能的理论研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法对Ti_3(Sn_xAl_(1-x))C_2(x=0,0.25,0.5,0.75,1)固溶体的晶格结构、结构稳定性、电子结构、力学和热学性质进行了系统的理论研究.研究结果表明:Ti_3(Sn_xAl_(1-x))C_2固溶体具有金属性,都是热力学和力学稳定的脆性材料;Sn原子掺杂能在一定程度上提高材料的力学性能,当Sn原子掺杂浓度为0.75时有最大的体积模量,而掺杂浓度为0.5时有最大剪切模量.此外,Ti_3(Sn_xAl_(1-x))C_2固溶体都具有较高的熔点和德拜温度,其中Ti_3AlC_2,Ti3(Sn_(0.25)Al_(0.75))C_2和Ti3(Sn_(0.5)Al_(0.5))C_2在室温下的晶格热导率均能达到40 W/(m·K)以上,是良好的导热性材料.     

铟钇金属间化合物力学性能的第一性原理计算

本文基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,对铟钇(In-Y)金属间化合物的力学结构稳定性、弹性性质和热力学性能进行了研究.通过结构优化得到了In_3Y、InY、InY_2三种金属间化合物的晶格常数,发现与实验值比较吻合.弹性常数的计算结果表明In-Y金属间化合物的结构是稳定的,由弹性常数推算出In_3Y、InY、InY_2三种合金的体积模量、杨氏模量、剪切模量、泊松比和各向异性等力学性质,发现InY_2合金的体积模量、杨氏模量、剪切模量要比其它两种的值大,其抗形变能力更强.本文还预测了In-Y金属间化合物的热力学性质,如德拜温度、热导率,通过第一性原理计算得到的In-Y金属间化合物的力学和热力学性质为In-Y合金材料的实际应用和材料设计提供了参考.     

AsI3电子结构与弹性性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势方法,对AsI3的平衡态晶格常数、弹性常数和电子结构进行了研究。研究结果表明,R-3结构的AsI3在零压下是稳定的,优化得到的平衡结构参数与实验值符合的很好。AsI3是脆性材料,具有大的弹性各向异性特征。R-3相AsI3的块体模量、剪切模量和杨氏模量分别为14.2 GPa, 9.8 GPa和23.9 GPa,泊松比为0.22,德拜温度是163 K。能带结构计算表明,AsI3是带隙为2.34 eV的间接带隙半导体。AsI3的化学键是弱共价键和离子键的混合。     

第一性原理研究Mg2 Si同质异相体的结构、电子结构和弹性性质

在第一性原理框架下,采用赝势平面波方法研究了三种Mg₂Si同质异相体的晶胞结构、电子结构和弹性性质随压强的变化关系.研究发现,反萤石结构Mg₂Si、反氯铅矿结构Mg₂Si和Ni₂In型Mg₂Si分别在压强为0-7 GPa,7.5-20.2 GPa和21.9-40 GPa范围内能够保持结构稳定.计算获得了不同压强下Mg₂Si的弹性常数、体模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比和各向异 关键词： 态密度 电子结构 弹性常数 第一性原理     

Cr1-xNbxSi2固溶体弹性性质、电子结构和光学性质的理论研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,对Nb掺杂CrSi2的晶格结构、弹性性质,电子结构和光学性质进行了系统的研究. 研究结果表明：随着Nb掺杂浓度增加,弹性常数、体变模量、剪切模量、杨氏模量均减小,而且能带间隙也逐渐减小,表现为p型掺杂特点. 基于电子结构计算结果以及已知的实验结果, 讨论了Nb掺杂CrSi2后对其复介电函数、折射率、消光系数、反射率和吸收谱等光学性质的影响.     

Cr_(1-x)Nb_xSi_2固溶体弹性性质、电子结构和光学性质的第一性能计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,对Nb掺杂CrSi_2的晶格结构、弹性性质,电子结构和光学性质进行了系统的研究.研究结果表明:随着Nb掺杂浓度增加,弹性常数、体变模量、剪切模量、杨氏模量均减小,而且能带间隙也逐渐减小,表现为p型掺杂特点.基于电子结构计算结果以及已知的实验结果,讨论了Nb掺杂CrSi_2后对其复介电函数、折射率、消光系数、反射率和吸收谱等光学性质的影响.     

AsI_3电子结构与弹性性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势方法,对AsI3的平衡态晶格常数、弹性常数和电子结构进行了研究.研究结果表明,R-3结构的AsI3在零压下是稳定的,优化得到的平衡结构参数与实验值符合的很好.AsI3是脆性材料,具有大的弹性各向异性特征.R-3相AsI3的块体模量、剪切模量和杨氏模量分别为14.2GPa,9.8GPa和23.9GPa,泊松比为0.22,德拜温度是163K.能带结构计算表明,AsI3是带隙为2.34eV的间接带隙半导体.AsI3的化学键是弱共价键和离子键的混合.     

Mo掺杂SrBi4Ti4O15陶瓷的铁电介电性能

用传统的固相烧结工艺,制备了钼掺杂铁电陶瓷样品SrBi4Ti4O15(SBTi)铁电陶瓷SrBi4-2x/3Ti4-xMoxO15(x=0.00,0.003,0.012,0.03,0.06,0.09).X射线衍射的结果表明,样品均为单一的层状钙钛矿结构相,Mo掺杂未改变SBTi的晶体结构.通过扫描电子显微镜观测发现,样品晶粒为片状,随掺杂量的增加,晶粒逐渐变小.铁电测量表明,Mo掺杂使SBTi的铁电性能得到较大改善.随掺杂量x的增加,样品的剩余极化(2Pr)呈现出先增大,后减小的规律.在x=0.06时,2Pr达到最大值26.5 μC/cm2,与SrBi4TiO15(2Pr=12.2 μC/cm2)相比,提高117%.材料的矫顽场Ec在掺杂后增加仅为20%左右.SBTi的居里温度受掺杂的影响甚微,说明Mo对SrBi4Ti4O15的掺杂基本未影响材料原有的良好的热稳定性.     

级联三能级模型下超短脉冲激光与分子相互作用的动力学研究

通过求解麦克斯韦-布洛赫方程，研究了超短脉冲激光和一维对称π共轭分子材料(4,4′-二甲氨基二苯乙烯分子)的相互作用.该分子材料具有较强的非线性光学性质，其分子的电子结构和电偶极矩是在密度泛函理论水平上利用从头计算方法得到的.研究结果表明，慢变幅近似和旋波近似不能很好地描述超短脉冲在该分子介质中的传播.在单光子共振情况下，保持入射脉冲的脉冲宽度不变，当小面积脉冲在该分子介质中传播时，二能级模型可以较好地描述脉冲激光与该分子体系的相互作用过程.但对于大面积脉冲激光，由于较明显地产生了分子的二次激发，此时分子 关键词： 超短脉冲激光 4′-二甲氨基二苯乙烯分子 三能级模型 麦克斯韦-布洛赫方程     

(Bi, La)4Ti3O12-Sr(Bi, La)4Ti4O15共生结构铁电材料性能研究

采用固相烧结工艺,制备了不同La掺杂量(x=0.00,0.25,0.50,0.75,1.00,1.25和1.50)的(Bi, La)4Ti3O12-Sr(Bi, La)4Ti4O15 (SrBi8-xLaxTi7O27)共生结构铁电陶瓷样品.用x射线衍射对其进行微结构分析,并测量铁电、介电性能.结果发现,La掺杂未改变Bi4Ti3O12-SrBi4Ti4O15共生结构铁电材料的晶体结构.随掺杂量的增加,样品的矫顽场(Ec)略有增加,剩余极化(2Pr)先增大,后减小.在x＝0.50时,2Pr达到极大值,为25.6 μC*cm-2,与Bi4Ti3O12-SrBi4Ti4O15相比,2Pr增加了近60%,而Ec仅增加约10%.随La掺杂量的增加,样品的居里温度TC逐渐降低,x＝0.50时,TC=556 ℃.在x=1.50时,样品出现弛豫铁电体的典型特征.     

氢稀释对多晶硅薄膜结构特性和光学特性的影响

以SiCl₄和H₂为气源，用等离子体增强化学气相沉积技术，在250℃的低温下，研究氢稀释度对多晶硅薄膜结构特性的影响.实验结果表明，对于以SiCl₄和H₂组成的反应源气体，氢对薄膜生长特性的影响有异于SiH₄/H₂，在一定功率下，薄膜的晶化率随氢稀释度的减小而增加，在一定的氢稀释度下薄膜晶化度达到最大值85％；随着氢稀释度的继续减小，薄膜晶化度迅速下降，并逐渐向非晶态结构转变.随氢稀释度的减小，薄膜的光学带隙由 1.5eV减小至约1.2eV，而后增大至1.8eV.沉积速率则随氢稀释度的减小先增加后减小，在无氢条件下，无薄膜形成.在最佳氢稀释度条件下，Cl基是促进晶化度提高，晶粒长大的一个主要因素. 关键词： 多晶硅薄膜 微结构 氢稀释 4')" href="#">SiCl₄     

硼氢化钠还原对褐腐木质素结构特征的影响

采用FTIR、UV-Visible、NMR和GPC分析手段研究了褐腐木质素被NaBH₄还原前后的化学结构变化。FTIR表明褐腐木质素还原后1 677 cm-1处与苯环共轭的羰基峰消失,1 715 cm-1处非共轭羰基峰强度减弱,1 509和1 603 cm-1处苯环骨架振动吸收峰强度变化很小;UV表明褐腐木质素还原后位于288 nm的最强吸收峰和300～400nm区域的吸收强度降低;1H NMR表明褐腐木质素还原后甲氧基和酚羟基数量减少,醇羟基数量增加,褐腐木质素芳香环和结构单元联接键上的氢质子数增加;GPC表明褐腐木质素还原后分子量分布向高分子区域扩展,数均和重均分子量增大,分子量分布明显变宽。NaBH₄在碱性环境中可以将褐腐木质素中的共轭羰基完全还原为羟基,非共轭羰基部分还原为羟基,其侧链结构部分被改变,苯环结构稳定,褐腐木质素在还原过程中发生了缩合反应。     

FR4相对电容率测量实验设计

采用由微带线与射频信号源、频谱分析仪构成的简易实验装置,可准确测量出FR4介质板的相对电容率,降低了射频电路或微带天线设计实验的成本.     

Ce3+基态在正交晶场影响下分裂的理论计算

基于晶场理论,通过模拟三种相同晶系化合物CePdGa3、Ce3Ag4Ge4和Ce3Ag4Sn4的磁化率倒数-温度曲线,得到了晶场分裂能和相应波函数,并从理论上分析了晶场效应对稀土离子基态的影响.计算表明:Kramers离子Ce3 在正交晶场的作用下,基态六重简并部分消除得到三个双态.     

水热法制备MgWO4 及其发光性质

以硝酸镁、钨酸钠为原料,氢氧化钠和硝酸作为pH调节剂,在180~230 ℃水热条件制备纯相的MgWO₄。探讨了水热反应温度对MgWO₄纯相形成以及煅烧温度对其晶型、发光性质的影响。分别用粉末X射线衍射、荧光光谱、扫描电子显微镜和综合热分析等手段对样品进行表征。结果表明,水热法可以直接制得不含结晶水MgWO₄晶体,属于四方晶系,形貌呈片状,厚度约为几个纳米。样品热重分析和高温煅烧的结果表明,水热法所得MgWO₄晶体在850 ℃附近出现晶型转化,由四方晶系转变为单斜晶系,并导致发光性质的明显变化。SEM显示煅烧前的样品形貌为片状,不同温度煅烧后由片状逐渐向棒状转变。     

EuVO_4的制备与发光性能的研究

利用固相反应法制备了EuVO4样品,利用X射线衍射,傅里叶红外光谱,激发光谱与发射光谱等测试手段对其粉末的晶型、结构、发光性质进行了研究.XRD结果表明,随着反应温度的升高,V2O5和Eu2O3在600℃左右开始反应,700℃左右反应基本完成,生成物属四方晶系,与EuVO4标准图谱一致,说明固相反应主产物是EuVO4;红外光谱证明,V=O键的伸缩振动变弱,并向低波数移动,O-V-O的反对称伸缩振动明显增强;激发光谱的主要变化是Eu-O电荷迁移带随着反应温度的升高而消失,产生出强度很强的323 nm处的7F0-5H3跃迁;发射光谱结果表明,随着V2O5和Eu2O3向EuVO4转变,最佳激发波长也由275 nm逐渐向323 nm移动,同时出现了467,592和616 nm处的发射峰.它们分别归属于VO3-4的蓝色发射、Eu3+的磁偶极跃迁和电偶极跃迁,实现了同一物质同时产生蓝色荧光和红色荧光,而且VO3-4-对Eu3+的发光有较好的促进作用.     

Evaluation of particle acceptance for space particle telescope

The particle acceptance instead of the G-factors has been introduced for a particle telescope. The particle acceptance of a telescope module TEST is simulated by using the GEANT4 Monte-Carlo package. The results are presented and explained.