悬浮区域熔炼法制备LaB6单晶体与发射性能研究

采用区域熔炼法成功制备出了高质量,高纯度,大尺寸的LaB₆单晶体. 系统分析了制备过程中每个参数对LaB₆单晶生长的影响,确定了晶体生长最佳工艺为:样品转速为30 r/min,生长速度为8-10 mm/h. 分析了单晶LaB₆ (100) 晶面的热电子发射性能,结果表明,当阴极温度为1873 K时,最大热发射电流密度为44.36 A/cm²;利用 Richardson 直线法求出了绝对零度逸出功和有效逸出功分别为1.99和2.59 eV. 场发射测试结果表明,单晶LaB₆场发射单尖最大场发射电流密度达到4.9×10⁶ A/cm²,场发射因子为41500 cm^-1,表现出良好的场发射性能. 因此单晶LaB₆作为热阴极和冷阴极都具有很广阔的应用前景. 关键词： 区域熔炼法 6')" href="#">单晶LaB₆ 热发射性能 场发射性能     

电化学刻蚀法制备LaB6场发射微尖锥阵列

采用电化学刻蚀方法,成功制备出单尖的六硼化镧、钼、钨及钨铼合金场发射冷阴极尖锥,并对这几种场发射单尖锥阴极的电子发射性能进行了测试比较.结果表明,LaB₆作为场发射阴极,具有良好的发射性能和稳定性.在〈111〉面单晶LaB₆基片上,用PECVD法沉积非晶硅作掩膜,制备出具有一定高度的LaB₆微尖锥场发射阵列,结果发现,LaB₆基底较为平整,尖锥阵列呈现出各向异性.该结论对LaB₆材料在场发射阴极方面的进一步研究具有重要的指导意义.     

电子束在微束斑X射线源中运动轨迹的计算

轰击金属靶面的高能电子束束斑大小,是决定微束斑X射线源最终X射线束斑尺寸的关键因素之一.当LaB₆晶体阴极发射电流为60μA时,采用5点不等距有限差分法(FDM)计算了整个仪器内旋转对称电子光学系统电场的分布,并利用Runge Kutta法从LaB₆阴极发射端面开始追踪了电子束在整个系统内部的运动,经计算,聚焦在靶面上的电子束斑直径约为600~1000nm.     

单晶LaB_6阴极材料典型晶面的电子结构和发射性能研究

单晶LaB_6是一种理想的热发射和场发射阴极材料,其不同晶面表现出不同的发射性能.采用基于密度泛函理论的第一性原理计算分析了LaB_6单晶的(100),(110),(111),(210),(211)和(310)典型晶面的差分电子密度、能带结构和态密度,并对光学区熔法制备的高质量单晶LaB_6的上述典型晶面的热发射性能进行了测试.理论计算结果表明LaB_6各晶面结构的不同和电子结构的差异导致LaB_6发射性能具有各向异性,晶面内La原子的密度越大、费米能级进入导带越深、费米能级附近态密度越大及其在导带区域的分布宽度越宽、导带在费米能级附近分布越多,晶面的逸出功越低,发射性能越好.热发射测试结果表明,当阴极测试温度为1773 K,测试电压为1 k V时,(100),(110),(111),(210),(211)和(310)晶面的最大发射电流密度分别为42.4,36.4,18.4,32.5,30.5和32.2 A/cm~2,其中(100)晶面具有最佳的发射性能.     

稀土X (X=La、Ce、Pr、Nd)修饰单层h-MoS2的NO气敏性

为提高h-MoS₂对NO的气敏性,采用第一性原理研究了X(X=La、Ce、Pr和Nd)对h-MoS₂的稳定性、吸附特性、功函数和伏安特性的影响.研究结果表明：X(X=La、Ce、Pr和Nd)取代Mo原子后得到的形成能均为负,说明掺杂体系容易形成且稳定存在.同时X掺杂后的h-MoS₂布居数相比于未掺杂前的大,也说明掺杂有利于体系稳定.NO吸附在La、Ce原子顶部位置的吸附能为-1.215 eV、-1.225 eV,吸附距离分别为2.475?、2.854?,具有明显的化学吸附特征.同时Hirshfeld转移电荷分别为0.213e和0.325e,具有明显的受体特征,提高了气敏性.La和Ce掺杂后能明显改变功函数的大小,也说明La和Ce能提高h-MoS₂对NO的气敏性.施加电场后能有效提高Pr掺杂体系的吸附强度,增大Hirshfeld转移电荷,对功函数的改变最大,所以电场对Pr掺杂体系的影响非常明显.通过分析掺杂体系的伏安特性曲线,La、Ce两掺杂体系的电流分别由0增大到5.3μA和4.8μA,而Pr、Nd...     

放电等离子烧结原位合成LaxCe1-xB6化合物及性能研究

以LaH₂, CeH₂纳米粉和无定形B粉为原料, 通过放电等离子烧结原位合成法制备了单相、高致密度的La_xCe_1-xB₆稀土六硼化物. 系统研究了该系列化合物的晶体结构、表面织构、力学性能、电输运特性及热发射性能. 结果表明, 该方法制备出的样品致密度均高于96%, 维氏硬度最高值达到2310 kg/mm², 说明具有良好的力学性能. 热发射结果表明, 当阴极温度为1873 K, 外加电压为1 kV时, La_0.6Ce_0.4B₆的最大发射电流密度达到40.7 A/cm², 该值高于单纯LaB₆和CeB₆电流密度值. 因此, La_xCe_1-xB₆多元稀土六硼化物作为热阴极材料将有良好的应用前景. 关键词： 稀土六硼化物 阴极材料 热电子发射     

La-Ce共掺杂锐钛矿TiO2的缺陷形成能和电子结构分析

采用基于密度泛函的第一性原理研究了稀土元素La、Ce共掺杂锐钛矿相TiO₂的缺陷形成能,缺陷电荷转变能级以及电子结构.研究发现,富氧状态下La、Ce掺杂以及La-Ce共掺的缺陷形成能均为负值,而贫氧状态下La、Ce掺杂形成能为正,表明La、Ce的掺杂TiO₂只能在氧气氛制备条件下进行;替代Ti掺杂缺陷电荷转变能级计算结果表明:0/1-的缺陷电荷转变能级分别位于VBM上面0.522 eV及2.440 eV处;与纯锐钛矿相TiO₂相比,La、Ce单掺杂以及La-Ce共掺杂均能减小TiO₂的禁带宽度,但共掺杂体系的禁带宽度更窄,因此共掺杂体系将更有利于提高TiO₂对可见光的响应能力和光催化性能.     

NaLn4-x(SiO4)3F：xRE3+(Ln=La,Gd;RE=Tb,Dy, Sm,Tm)荧光材料的发光性能

利用简单的高温固相法合成稀土离子掺杂的NaLn_4-x(SiO₄)₃F:xRE³⁺(Ln=La, Gd; RE=Tb, Dy, Sm, Tm)系列荧光粉,利用X射线粉末衍射仪和荧光分光光度计分别测试其物相结构和荧光性能。结果表明,所合成样品均为纯的六方晶系结构,在紫外光激发下所合成样品均表现出所掺杂稀土离子的f-f特征能级跃迁,Tb³⁺、Dy³⁺、Sm³⁺和Tm³⁺等激活离子分别发出蓝绿色、白色、橙色以及蓝色等荧光发射。     

Ce、Ga、La掺杂二维SnO2电子结构及光电性质的第一性原理研究

二维材料具有优异的光学、力学、热学、磁学等性质,成为研究的热点之一. SnO₂薄膜中的电子迁移率非常高,兼具透明和良好的导电性能,是一种性能绝佳的半导体材料.本文用密度泛函理论框架下的第一性原理研究了二维SnO₂及其掺杂体系的电子结构、电子态密度、导电性能及光学性质,计算结果表明：相比较于三维SnO₂,二维SnO₂的费米能级附近产生很多杂质能级,提高了载流子浓度,带隙明显变窄,电子的局域性增强,导带中电子的有效质量增加了,电子跃迁更容易发生,增加了材料的导电性能;二维SnO₂比三维SnO₂材料的电极化能力强,在红外区、可见光区、紫外区域的光子吸收性能更优异,光电导率更高,更有利于光生电子-空穴对的分离和迁移,即可以有效地提高其光电转换效率,其中掺杂La元素能更好地提高在红外区、可见光区及紫外区吸收光子的能力,更有利于光电转换的效率,提高导电性.     

嵌入La和Gd原子的Si24笼团簇的稳定性

用梯度修正自旋极化密度泛函(DFT)电子结构计算,研究了具有T_h和D_2d对称性包裹La和Gd原子的Si₂₄富勒烯的稳定性.结果表明Gd@Si₂₄具有很高的磁性而La@Si₂₄的磁性完全猝灭.这些结果有可能导致Si基富勒烯团簇新的结构类型. 关键词： 24和Gd@Si₂₄包裹团簇')" href="#">La@Si₂₄和Gd@Si₂₄包裹团簇 自旋极化密度泛函 稳定性 电磁性质     

Gd3(Al,Ga)5O12:Ce闪烁晶体缺陷对其发光性能的影响

新型闪烁晶体Gd₃(Al,Ga)₅O₁₂:Ce(GAGG:Ce)在制备过程中易出现包裹体及反格位缺陷等问题,严重影响晶体的性能.为了抑制这些缺陷以得到大尺寸高质量的GAGG:Ce晶体,本文以Gd₃(Al,Ga)₅O₁₂为基质、Ce3+为掺杂离子,采用提拉法生长得到了GAGG:Ce晶体,并对不同晶体部位的物相结构、微区成分、透光性质、发光及时间性能进行了测试和对比分析.结果表明,GAGG:Ce晶体的透过谱中存在340和440 nm两处Ce³⁺特征吸收带,且位于550 nm处的直线透过率为82%.晶体尾部因杂相包裹体等宏观缺陷的影响,导致其透过率下降至70%左右.微区成分分析进一步表明GAGG:Ce晶体中存在三种类型的包裹体,分别为富Gd相、富Ce相及(Al,Ga)₂O₃相.GAGG:Ce晶体的X射线激发发射谱中在550 nm附近存在Ce³⁺宽发射带,且380 nm处还存在GdAl/Ga反格位缺陷引起的发射.晶体中存在的杂相包裹体及GdAl/Ga反格位缺陷等因素导致Ce³⁺在GAGG基质的发光强度下降12.5%;GdAl/Ga反格位离子与近邻Ce的隧穿效应使得GAGG:Ce晶体的衰减时间由117.7 ns延长至121.9 ns,且慢分量比例由16%增加至17.2%.     

稀土硼化物LaxCe1-xB6亚微米粉的制备及光吸收研究

以稀土氧化物La₂O₃和CeO₂为稀土源, 以NaBH₄为硼源在真空环境中通过固相反应成功制备出了分散性好的单相三元La_xCe_1-xB₆亚微米粉. 系统研究了掺杂元素La对CeB₆物相, 微观结构及光吸收性能的影响. 实验结果表明, La元素的掺杂没有改变CeB₆的物相和晶体结构, 而是无序替代了Ce原子晶位. 光吸收结果表明, 随着La掺杂量的增加La_xCe_1-xB₆分散液吸收谷波长从620 nm减小到610 nm出现了蓝移现象.     

ELECTRONIC STRUCTURE AND CRYSTALLINE ELECTRIC FIELD IN Rco5(R= Y,La, Ce,Pr, Nd,Sm, Gd,and Tb)

Self consistent charge and spin polarized local spin-density approximation functional theory calculations based on the discrete variational method have been performed for RCo₅(R=Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, and Tb) compounds. The partial density of states of the Pr atom in the PrCo₆Co₁₂ cluster is established to be strikingly similar to that of the Ce atom in the CeCo₆Co₁₂ cluster, supporting the suggestion that the Pr atom is valence fluctuating. The radii ＜r_4f＞ and ＜r₄f²＞ of the 4f electrons of the R atom from La to Tb, except Ce, show the lanthanide contraction. The crystalline electric field (CEF) parameter A⁰₂ at the R site is calculated using a real charge distribution ρ(R) in the cluster, except for Pr and Nd, and is in agreement with that evalu ated based on the single-ion model. This result shows that the CEF parameter A⁰₂ is mainly determined by the near electronic structure. There exists a hybridization in a certain degree between the light rare-earth R-4f and Co-3d orbitals in some single-electron-molecular-orbitals, which are n ear the Fermi energy level and occupied by electrons. For light rare-earths the R-4f electrons in R Co₆Co₁₂(R=Y, La, Ce, Pr, Nd, and Sm) clu sters are not localized entirely and a small amount of the R-4f electrons have itinerant properties.     

(La,Ce,Tb)BO3的合成及光谱性质

采用高温固相法合成了(La,Ce,Tb)BO₃绿色发光粉,并对该发光粉进行了XRD和SEM分析。结果表明:(La,Ce,Tb)BO₃的晶体结构和LaBO₃相同,Ce³⁺、Tb³⁺的掺入并没有改变晶体的结构,发光粉颗粒大小均匀,形貌规则,粒度在5 μm左右。研究了(La,Ce,Tb)BO₃的光谱性质,在(La,Ce,Tb)BO₃的发射和激发光谱中除了有Tb³⁺的特征发射和激发峰外,还有Ce³⁺的特征发射和激发峰。比较了(La,Ce)BO₃发射光谱和(La,Tb)BO₃的激发光谱,两者存在重叠,这为Ce³⁺→Tb³⁺的能量传递提供了条件。将(La,Ce,Tb)BO₃的发射光谱与商品粉(La,Ce,Tb)PO₄进行比较,两者的发射主峰都在541 nm处, (La,Ce,Tb)BO₃在489 nm处的峰位稍有红移,通过计算表明,(La,Ce,Tb)BO₃的发光亮度达到商品粉(La,Ce,Tb)PO₄的94.7%。因此,(La,Ce,Tb)BO₃是一种很有应用前景的绿色发光粉。     

锐钛矿相和金红石相TiO2:Nb的光电性能研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算了锐钛矿相和金红石相TiO₂:Nb的晶体结构、电子结构和光学性质. 结果表明, 在相等的摩尔掺杂浓度下(6.25%), 锐钛矿相TiO₂:Nb的导带底电子有效质量小于金红石相TiO₂:Nb, 且前者室温载流子浓度是后者的两倍左右, 即具有更大的施主杂质电离率, 从而解释了锐钛矿相TiO₂:Nb比金红石相TiO₂:Nb具有更优异电学性能的实验现象. 光学计算也表明锐钛矿相在可见光区有更大的透过率, 从而在理论上解释了锐钛矿相TiO₂:Nb比金红石相TiO₂:Nb更适于做透明导电材料的原因. 计算结果与实验数据能较好符合. 关键词： 2:Nb')" href="#">TiO₂:Nb 第一性原理 电子结构 光学性能     

稀土掺杂对钴铁氧体电子结构和磁性能影响的理论研究

尖晶石型铁氧体是十分重要的磁性材料之一, 具有独特的物理性质、化学特性、磁学特性和电子特性. 其中尖晶石型钴铁氧体具有较好的电磁性质而被广泛应用. 本文基于密度泛函理论(DFT) 的第一性原理平面波赝势法, 结合广义梯度近似(GGA+U), 研究了CoRE_0.125Fe_1.875O₄ (RE = Nd, Eu, Gd)体系的电子结构和磁性能. 结果表明随着稀土元素从Nd到Gd掺杂体系晶胞的晶格常数呈递减趋势. 磁性能依赖于稀土离子(RE³⁺)4f轨道未配对的电子数, 掺杂Eu和Gd能够提高钴铁氧体体系的磁矩, 主要因为它们3+价态离子具有较多未配对的4f电子, 因而对磁性能的影响较大. 然而Nd 的掺杂对体系磁性能的影响很小, 这是由于它的离子半径较大, 导致晶格发生畸变.     

光折变晶体Ce:BaTiO3电光和压电系数的测量

用干涉仪的方法测量了Ce:BaTiO₃晶体的低频电光系数和压电系数．排除压电效应对光通过晶体引起相位的变化，得到低频下经极化的Ce:BaTiO₃单晶的电光系数r₄₂=1945±220pm/V和r₁₃=11.8±1pm/V．从而，为研究Ce:BaTiO₃晶体的光折变效应和理论计算提供了精确的线性电光系数 关键词：     

掺Bi钨酸镉单晶体发光特性的研究

用坩埚下降法(Bridgman)生长出了Bi离子掺杂的CdWO₄单晶.测定了晶体不同部位的吸收光谱、发射光谱和X射线电子能谱(XPS).Bi离子的掺入引起CdWO₄晶体的吸收边从345 nm红移到399 nm.在311 nm, 373 nm,808 nm和980 nm光的激发下,分别观测到中心波长为470 nm,528 nm,1078 nm和较弱的1504 nm四个不同发射带.Bi:CdWO₄单晶的XPS谱分别与Bi₂ 关键词： Bi离子 荧光光谱 X射线电子能谱 4单晶')" href="#">CdWO₄单晶     

荧光粉MPO4：Eu3+,Bi3+/Tb3+ (M=La,Gd,Y) 的结构及发光性能研究

采用高温固相法合成了一系列MPO₄：Eu³⁺,Bi³⁺ （M=La,Gd,Y）及 MPO₄：Tb³⁺ （M=La,Gd,Y）荧光粉材料,用X射线衍射（XRD）仪对样品结构进行了表征。所合成的LaPO₄和GdPO₄属单斜晶系,而YPO₄属体心立方晶系。用Diamond软件对结构进行分析并绘出了晶胞结构。对样品发光性质的研究结果表明,虽然MPO₄（M=La,Gd,Y）均属于正磷酸盐,但由于晶格结构不同,其发光性质也不同。立方晶系的YPO₄更有利于掺入其中的稀土离子的发光,Bi³⁺离子的引入能够明显改善样品的发光性能。     

表面氧化层对共振反应寿命测量影响的Monte-Carlo模拟

本文用两次碰撞近似的Monte-Carlo模拟计算了Al单晶中在2000?深度发射的、能量为2.12MeV的α粒子沿<110>轴的阻塞角分布。计算中除了考虑晶格原子热振动、电子多次散射等因素,在Al单晶表面引入了Al₂O₃有效氧化层。计算结果表明:考虑了无定形表面氧化铝层以后,模拟的阻塞角分布比未考虑氧化层时更接近于实验曲线。 关键词：