二维层状In2Se3材料的快速制备及结构特性研究

In₂Se₃二维层状材料具有优异的光电、热电和铁电特性。目前In₂Se₃二维层状材料大部分通过对化学气相输运(CVT)法制备的块体In₂Se₃进行机械剥离获得，CVT法制备工艺复杂、制备时间长、成本高，与之相比，布里奇曼(B-S)法具有制备工艺简单、制备效率高、成本低的优势。为此，本文对CVT法和B-S法制备的块体In₂Se₃分别进行了机械剥离，并转移到SiO₂/Si(111)基底，获得了相应的二维层状In₂Se₃样品。同时利用原子力显微镜(AFM)、激光拉曼和X射线衍射(XRD)对两样品进行表面形貌、晶格振动谱和结晶质量的测量，发现用B-S法制备、剥离的样品具有与CVT法制备、剥离样品几乎相同的表面原子级平整度和单晶结晶质量。本文为高质量二维层状In₂Se₃材料的获得提供了更为经济实用的途径。     

沉积温度和生长停顿对离子束溅射生长Ge/Si多层膜的影响

采用离子束溅射技术生长了一系列Ge/Si多层膜,研究了沉积温度和生长停顿对Ge/Si多层膜结晶性和界面结构的影响.通过对Raman峰峰位、峰强度比值和X射线小角衍射等方面的研究,发现综合控制沉积温度和生长停顿能够得到结晶性和界面都相对理想的多层膜.这为改善Ge/Si多层膜的离子束溅射生长提供了一种有效的方法.     

基于氯化铯背接触处理优化硒化锑薄膜太阳电池性能

本文使用气相输运沉积的方式制备了硒化锑(Sb₂Se₃)薄膜太阳电池，并采用氯化铯(CsCl₂)溶液对器件上界面进行处理，同时对薄膜和器件进行了一系列表征。研究发现，CsCl₂溶液的背接触处理不仅可以提高器件的载流子收集以及降低上界面复合，还可以优化薄膜的结晶性、表面粗糙度和光电性能。基于FTO/CdS/Sb₂Se₃/CsCl₂/Au的器件结构，得到了转换效率为6.32%的高效Sb₂Se₃薄膜太阳电池，比基础器件效率提升了12%。本文的工作对Sb₂Se₃薄膜太阳电池未来的研究有一定的指导作用，其他同类型半导体光伏器件也可借鉴。     

硫硒元素掺杂金刚石表面的生长位点研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法，研究了硫(S)掺杂、硒(Se)掺杂以及硫硒共掺杂金刚石基底对化学气相沉积金刚石涂层时的不同活性基团的吸附生长过程，计算分析了三种不同基底对沉积气氛中不同碳氢基团(C、CH、CH₂、CH₃)的吸附能、Mulliken电荷分布和化学键重叠布居数等性质。计算结果表明：硫掺杂模型与C、CH和CH₂之间，硒掺杂模型与C、CH基团之间，硫硒共掺杂模型与C、CH和CH₂之间都通过电荷转移形成了共价键，硫掺杂模型与CH基团以及硫硒共掺杂模型与C基团之间的成键很接近理想金刚石的C—C键，添加硫元素和硒元素可以在原有的金刚石颗粒同质外延生长的基础上增加更多生长活性位点。     

Ru掺杂MoS2对SO2F2和H2S气体吸附的第一性原理研究

本文基于第一性原理探讨了Ru掺杂的单层MoS₂(Ru-MoS₂)的结构及其对SF₆绝缘设备中的两种主要分解气体SO₂F₂和H₂S的传感和吸附行为。Ru原子进入硫空位从而产生Ru-MoS₂,结果表明，Ru-MoS₂对SO₂F₂和H₂S气体的吸附能(E_ad)分别为-1.52和-2.11 eV,属于化学吸附。通过能带分析(BS)和态密度(DOS)分析进一步证明了两个体系的吸附性能，并阐述了Ru-MoS₂用于电阻式气体传感器时的气体吸附传感机制。除此之外，本文在理论上探索了不同温度下Ru-MoS₂解吸附SO₂F₂和H₂S的恢复时间，在598 K温度下，SO₂F₂吸附体系的恢复时间为6...     

Er掺杂MnBi2Te4晶体生长及其微结构研究

MnBi₂Te₄是首次被发现的一种本征磁性拓扑绝缘体，具有重要的研究意义。本文通过在MnBi₂Te₄晶体中进行稀土元素掺杂，合成了Er掺杂MnBi₂Te₄晶体，Er原子进入晶格并取代Mn位。在晶体制备过程中，考虑到目前晶体制备工艺周期较长，生成物存在Bi₂Te₃助熔剂等杂质的问题，对晶体制备工艺进行了优化探索。XRD测试结果表明，利用改进工艺制备的Er掺杂MnBi₂Te₄晶体结晶性能良好，不含杂质相。磁电输运测量结果显示，少量Er掺杂MnBi₂Te₄晶体的磁性增强，掺杂样品在25.2 K发生反铁磁相变。使用原子力显微镜对Er掺杂MnBi₂Te₄晶体层间距进行了研究，发现层间距为单层MnBi₂Te₄的整数倍。通过拉曼测试研究了Er掺杂MnBi...     

射频磁控溅射法制备MoS2薄膜的最佳工艺参数研究(英文)

采用射频(RF)磁控溅射法在石英衬底上制备了MoS₂薄膜。通过正交试验研究了溅射时间、溅射温度、氩气流量和溅射功率对MoS₂薄膜结构的影响。通过XRD、Raman、XPS、EDS和SEM对MoS₂薄膜的结晶度、薄膜厚度和表面形貌进行分析，得到了制备MoS₂薄膜的最佳工艺参数。发现溅射温度较高或较低结晶度都很差，在较低的溅射温度下样品的XRD衍射峰不明显。而当温度为250℃时，样品的XRD衍射峰较多，结晶度较好。根据正交试验法得出溅射温度对MoS₂的结晶效果起着至关重要的作用，其次是氩气流量。当溅射温度为250℃,氩气流量为6 mL/min,溅射时间为30 min,溅射功率为300 W或400 W时，MoS₂膜的结晶度较好。在这个条件下制备的膜较厚，但为以后的实验指明了方向。保持溅射温度、溅射功率和氩气流量不变，通过减少时间成功制备了厚度为58.9 nm的薄膜。     

化学浴沉积法制备ZnS薄膜的结构及可见-近红外光谱特性研究

采用化学水浴法,以ZnSO4、柠檬酸钠、NH3·H2O、SC(NH2)2为反应物,在玻璃衬底上制备了ZnS薄膜,采用XRD、SEM、分光光度计、台阶仪等手段研究了水浴温度、沉积时间、pH值等条件对ZnS薄膜的晶体结构、表面形貌、光学性能的影响.结果表明,ZnS薄膜经退火后出现明显特征衍射峰,为闪锌矿结构,可见光范围内平均透过率均大于80;.经过工艺优化,在水浴温度为80℃、沉积时间为1h、pH=10条件下沉积的ZnS薄膜表面均匀致密,可见光范围内平均透过率为89.6;,光学带隙为3.82 eV,适合做铜铟镓硒和铜锌锡硫薄膜太阳电池的缓冲层.     

Pd掺杂SnP3单层对SF6分解组分吸附的第一性原理研究

利用气敏传感器检测SF₆分解组分信息可评估GIS设备运行状态，及早发现绝缘缺陷。金属掺杂的SnP₃单层有着良好的吸附性能，在气体检测领域具有应用前景。本文基于第一性原理计算并分析了Pd-SnP₃单层吸附SO₂、H₂S、SOF₂和SO₂F₂后体系的吸附能、态密度、能隙与解吸时间等参数，探讨其用于气体传感器的可能性。结果表明：在吸附性能方面，Pd-SnP₃单层仅对SO₂F₂发生了化学吸附，且结合态密度、差分电荷密度与转移电荷分析进一步验证了该材料对SO₂F₂的吸附效果明显优于SO₂、H₂S和SOF₂;在传感特性方面，仅有SO₂F₂的吸附使体系的能隙发生了明显变化，且该气体可在398 K及以上温度下从P...     

单层BiSbTeSe2热电性能的第一性原理研究

本文利用第一性原理计算并结合玻尔兹曼输运方程，预测了一种热电性能优良的新型Bi₂Te₃基材料，即单层BiSbTeSe₂。通过系统计算单层BiSbTeSe₂的电子能带结构和热电输运性质，发现单层BiSbTeSe₂在300 K时的塞贝克系数达到最高值(522μV·K^-1),在500 K时功率因子与弛豫时间的比值最大为5.78 W·m^-1·K^-2·s^-1。除此之外，单层BiSbTeSe₂还具有较低的晶格热导率和较高的迁移率。在最佳p型掺杂下，单层BiSbTeSe₂在500 K时的热电优值ZT高达3.95。单层BiSbTeSe₂的优良性能表明其在300～500 K的中温热电器件领域具有潜在的应用价值，可以为进一步开发高性能Bi₂Te₃基热电材料提供设计依据。     

具有n-n型异质结的复合材料Bi2S3/MIL-125(Ti)光电性能研究

以硫代硫酸钠·五水合物(Na₂S₂O₃·5H₂O)、硝酸铋·五水合物(BiN₃O₉·5H₂O)为硫源和铋源，尿素(CON₂H₄)为结构导向剂，制备了纳米棒状结构的硫化铋(Bi₂S₃),使其原位生长在MIL-125(Ti)的笼状结构表面。PEC性能测试显示，在0.5 mol·L^-1的硫酸钠电解液(pH=6.0)中，Bi₂S₃/MIL-125(Ti)_0.07(MIL-125(Ti)加入量为0.07 g)的复合材料表现出最高的光电性能。光电性能的显著增强主要取决于Bi₂S₃/MIL-125复合材料的带隙重整效应，对紫外光以及可见光的吸收能力显著提高。但由于Bi₂S₃/MIL-125...     

薄膜热电堆(Cu/Cu55Ni45)热流传感器的制备工艺及性能研究

本文首先通过磁控溅射技术在单晶Si和Al₂O₃陶瓷衬底上分别依次沉积厚度为600 nm的Cu和Cu55Ni45薄膜，然后使用微加工技术在10 mm×10 mm的衬底区域内制备了200对串联的热电偶组成薄膜热电堆结构，最后采用反应溅射联合硬掩膜沉积了不同厚度的氧化铝热阻层，使串联的热电偶分别产生冷端和热端。根据Seebeck效应，在热流的作用下薄膜热电堆冷热两端的温差使传感器输出热电信号，实现对热流密度的测量。通过对薄膜热电堆的表征与标定，结果表明：沉积在Si衬底与Al₂O₃陶瓷衬底上的Cu/Cu55Ni45热电堆中，Cu膜粗糙度分别为20和60 nm, Cu55Ni45膜粗糙度分别为15和20 nm,电阻分别为38.2Ω和2.83 kΩ,灵敏度分别为0.069 45和0.026 97 mV/(kW·m^-2)。具有不同表面粗糙度的单晶Si衬底与Al₂O₃陶瓷衬底会影响在其表面沉积的Cu/Cu55Ni45热电堆表面粗糙度，进而导致薄膜热电...     

酒石酸添加对Ce3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃发光性能的影响

本文采用传统的高温熔融法在空气气氛中制备了无色透明的Ce³⁺激活硼锗酸盐闪烁玻璃，该硼锗酸盐闪烁玻璃中GeO₂和Gd₂O₃总含量为85%,测得其密度在5.82 g/cm³左右，且在450～800 nm线性透过率可达80%以上。加入少量的酒石酸(C₄H₆O₆)作为强还原剂以减少Ce⁴⁺的产生，研究了在不同酒石酸添加量下硼锗酸盐闪烁玻璃中Ce³⁺在340 nm激发波长下的荧光衰减特性，确定了酒石酸的最佳添加量。此外，硼锗酸盐闪烁玻璃鲜有光产额方面的报道，本文测得制备的Ce³⁺激活硼锗酸盐闪烁玻璃的光产额为27 ph/MeV,且该高密度Ce³⁺激活硼锗酸盐闪烁玻璃具有最短约14.40 ns的衰减时间。可以预见，该高密度、快闪烁硼锗酸盐闪烁玻璃在高能物理和医学成像等领域有着巨大的发展潜力。     

NaCa2Mg2(VO4)3∶Eu3+颜色可调荧光粉的熔盐法合成及其发光性能研究

以廉价的NaCl为熔盐，采用熔盐法合成了NaCa_2-xMg₂(VO₄)₃∶xEu³⁺(0≤x≤0.10)系列颜色可调荧光粉，系统研究了合成条件、Eu³⁺掺杂对样品结构及发光性能的影响。结果表明，反应温度为800℃、反应时间为0.5 h、原料与熔盐的质量比为1∶3是合成NaCa₂Mg₂(VO₄)₃的适宜反应条件，所得样品为NaCa₂Mg₂(VO₄)₃纯相，且结晶度高。样品微观形貌随着反应温度的升高由珊瑚状演变为表面光滑的不规则多面体。Eu³⁺掺杂对NaCa₂Mg₂(VO₄)₃的晶体结构影响较小，但对其发光性能影响较大。随着Eu³⁺浓度(x)的增加，VO     

Low-E/VO2复合镀膜玻璃的制备与性能研究

采用磁控溅射方法在单银Low-E玻璃基底上制备了ASV(Low-E膜系/SiO2/VO2)以及ASVS(Low-E膜系/SiO2/VO2/SiO2)复合膜系,得到可热致变色的近红外隔绝膜系.通过UV-NIR分光光度计、XPS、XRD、SEM,研究了VO2厚度以及SiO2增透层对膜系的透过、隔热性能的影响.结果表明,在20～90℃范围内,ASV膜系的红外平均透过率Tnir随温度升高降低,随着VO2厚度的增加,Tnir下降,选择系数Q先上升后下降.VO2厚度为50 nm时,90℃近红外隔绝性能增幅ΔTnir为18.56;,Q达到96.59;.相较ASV膜系,ASVS膜系的可见光透过率提升16.88;,90℃的Tnir不变.Q达到102.4;,性能优于ASV膜系.     

异价阳离子替代实现的金属卤化物CsCdCl3的明亮宽带绿色发光

全无机金属卤化物灵活多变的结构及优异的发光性能使其在固态光电子领域显示出重要的应用前景。本研究采用异价阳离子取代策略，用三价锑离子部分取代CsCdCl₃中的二价镉离子，促进自陷激子的产生，使CsCdCl₃∶Sb³⁺产生了明亮的宽带绿色发光，中心波长为530 nm。机理研究结果表明，CsCdCl₃∶Sb³⁺中相邻SbCl₆八面体被孤立，形成了低维电子构型，促进了Sb³⁺局域化，实现了量子效率最高为95.5%的高效发光。此外，尽管CsCdCl₃和RbCdCl₃均属于ACdCl₃(A为碱金属家族),但它们的晶体结构明显不同。RbCdCl₃属于正交晶系，空间群为Pnma;CsCdCl₃属于六方晶系，空间群为P6₃/mmc。CsCdCl₃的结构对称性大于RbCdCl₃,其...     

电沉积制备CuInS2半导体薄膜及其光学性能研究

利用电化学循环伏安法研究了Cu2+、In3+及S2O23-在不同pH条件下的伏安特性,发现以柠檬酸为络合剂,pH=6时几种离子在-0.8 V电位下的电化学还原行为相近,在此基础上采用恒电位法在ITO导电玻璃基底上制备CIS薄膜太阳能电池用的吸收层材料CuInS2半导体薄膜。为提高膜层的结晶度,选取空气、Ar、及Ar+S三种气氛对沉积的膜层进行热处理,SEM、XRD及Raman光谱结果表明,经Ar气氛中硫化热处理才可以得到结晶度好且形貌均匀致密的薄膜。Cu2+/In3+比影响薄膜的结晶生长,结果表明,随着Cu/In比的增大,薄膜以典型的黄铜矿结构为主,当沉积电位为-0.8V且Cu2+/In3+=1.8时基底上得到的高质量CuInS2半导体薄膜的光学带隙是1.55 eV。     

高温扩散工艺制备带隙可调的β-(AlxGa1-x)2O3薄膜

β-(Al_xGa_1-x)₂O₃因其优异的抗击穿及带隙可调节性在现代功率器件及深紫外光电探测等领域展现出巨大的应用前景，然而传统直接生长工艺的复杂性和难度限制了其进一步的发展。因此，本文采用较为简单的高温扩散工艺在c面蓝宝石衬底上成功制备了β-(Al_xGa_1-x)₂O₃纳米薄膜。利用X射线衍射、原子力显微镜、扫描电子显微镜和紫外-可见分光光度计对其进行了表征。由于高温下蓝宝石衬底中的Al原子向Ga₂O₃层扩散，β-Ga₂O₃薄膜将转变为Al、Ga原子比例不同的β-(Al_xGa_1-x)₂O₃薄膜。实验结果显示：当退火温度从1 010℃增加到1 250℃时，薄膜中Al的平均含量从0.033增加到0.371;当退火温度从950℃增加到1 250℃时...     

气相输运沉积制备c轴择优取向的碘化铋薄膜

铋基卤化物材料因其无毒和优良的光电性能而显示出巨大的应用潜力。BiI₃作为一种层状重金属半导体,已被用于X射线检测、γ射线检测和压力传感器等领域,最近其作为一种薄膜太阳能电池吸收材料备受关注。本文采用简单的气相输运沉积(VTD)法,以BiI₃晶体粉末作为蒸发源,在玻璃基底上得到高质量c轴择优取向的BiI₃薄膜。并通过研究蒸发源温度和沉积距离对薄膜物相和形貌的影响,分析了BiI₃薄膜择优生长的机理。结果表明VTD法制备的BiI₃薄膜属于三斜晶系,其光学带隙为~1.8 eV。沉积温度对薄膜的择优取向有较大影响,在沉积温度低于270 ℃时,沉积的薄膜具有沿c轴择优取向生长的特点,超过此温度,c轴择优取向生长消失。在衬底温度为250 ℃、沉积距离为15 cm时制备的薄膜结晶性能最好,晶体形貌为片状八面体。     

Gd2O3掺杂BiFeO3陶瓷的漏电流特性及磁性能研究

本文采用快速液相烧结法制备了Gd₂O₃掺杂BiFeO₃陶瓷，并对陶瓷样品进行了物相、形貌、漏电流特性和磁性能研究。XRD分析结果表明，Gd₂O₃的加入促进了富铋相(Bi₂₅FeO₄₀)的形成且使晶胞体积减小，同时陶瓷的物相由三方相向正交相转变；SEM分析结果表明，Gd₂O₃掺杂能起到细化陶瓷晶粒的作用；电学性能分析表明，陶瓷样品漏电流较大，但Gd₂O₃的掺杂可显著降低陶瓷的漏电流；漏电流特性分析结果表明，陶瓷在低电场下的漏电流特性是欧姆传导机制，在高电场下纯BiFeO₃陶瓷的漏电流特性为肖特基发射机制，但随着Gd₂O₃掺杂量的增加而逐渐变为空间电荷限制电流传导(SCLC)机制；磁性研究结果表明，掺杂引入的磁性Gd₂O₃颗粒均匀分布在陶瓷的晶...