插层化合物LiVO2的合成及物理性能的研究

本文用固态反应方法成功地合成了插层化合物LiVO₂。进行了成分配比实验、元素定量化学分析和X射线粉末衍射分析。最后对结果进行了讨论。关键词：     

插层化合物LiV2O4的制备与实验研究

用化学方法从层状化合物LiVO₂中引出0.5个Li后得到Li_0.5VO₂,再经过低温真空热处理制备出尖晶石结构化合物LiV₂O₄,类似地处理Li_0.465VO₂,得到缺Li的Li_0.93V₂O₄,LiV₂O₄和Li_0.93V关键词：     

Na+替位掺杂对Li2MnSiO4的电子结构以及Li+迁移过程的影响

在锂二次电池中, 硅酸锰锂作为正极材料得到广泛研究, 但其固有的电子和离子电导率较低, 直接影响着电池的功率密度和充放电速率. 本文建立了不同浓度的Na⁺离子替位掺杂Li⁺离子形成的Li_1-xNa_xMnSiO₄(x=0, 0.125, 0.25, 0.5)结构, 采用第一性原理的方法, 研究了掺杂前后硅酸锰锂的电子结构以及Li⁺离子的跃迁势垒. 发现在Li⁺位替代掺杂Na⁺, 导带底的能级向低能方向发生移动, 降低了Li₂MnSiO₄ 材料的禁带宽度, 有利于提升材料的电子导电性能. 随着掺杂浓度的升高, 禁带宽度逐渐变窄. CI-NEB结果表明, 在Li₂MnSiO₄体系中具有两条有效的Li⁺离子迁移通道, 掺杂Na⁺以后扩大了Li⁺ 离子在[100]晶向上的迁移通道, Li⁺离子的跃迁势垒由0.64 eV降低为0.48, 0.52和0.55 eV. 掺杂浓度为 x=0.125时, 离子迁移效果最佳. 研究表明Na⁺掺杂有利于提高Li₂MnSiO₄材料的离子和电子电导率.     

超薄介质插层调制的氧化铟锡/锗肖特基光电探测器

本文通过在氧化铟锡(indium tin oxide,ITO)透明电极和锗(germanium,Ge)之间引入超薄氧化物介质层以调节其接触势垒高度,制备出低暗电流、高响应度的锗肖特基光电探测器.比较研究了采用不同种类介质Al2O3和MoO3,以及不同掺杂浓度的锗和硅衬底上外延锗材料制作的ITO/Ge肖特基二极管特性.发...     

Gd3+/Y3+共掺对Nd:CaF2晶体光谱性能的影响

通过坩埚下降法生长了系列共掺Nd,Gd:CaF₂和Nd,Y:CaF₂晶体, 研究了Gd³⁺/Y³⁺共掺对Nd³⁺光谱性能以及Nd:CaF₂晶体晶胞参数的影响规律. 对于0.5 at.%Nd, x at.%Gd(x=2,5,8,10):CaF₂系列晶体, 当调控Gd³⁺掺杂浓度为2 at.%时, 具有最大的荧光寿命499 μs; 当Gd³⁺掺杂浓度为5 at.%时, 具有最大的吸收截面1.47×10^-20 cm², 最大的发射截面1.9×10^-20 cm²; 当Gd³⁺掺杂浓度为8 at.%时, 具有最佳的发射带宽29.03 nm. 对于0.6 at.%Nd, xat.%Y(x=2, 5, 8, 10):CaF₂系列晶体, Y³⁺掺杂浓度为5 at.%时, 有最大的吸收截面2.41×10^-20 cm², 最大的发射截面3.17×10^-20 cm²; 当Y³⁺掺杂浓度为10 at.%时, 具有最长的荧光寿命359.4 μs,并且具有最大发射带宽26 nm.     

Sr2+掺杂荧光粉Ca2Nb2O7：Eu3+的发光特性

采用高温固相法制备出Ca_1.97-xSr_xNb₂O₇：3%Eu³⁺（x=0.10,0.50,1.0,1.5,1.97）红色荧光粉,研究了Ca_1.97-xSr_xNb₂O₇：3%Eu³⁺的发光特性及Sr²⁺的浓度对该荧光粉发光性质的影响。随着Sr²⁺浓度的改变,Ca_2-xSr_xNb₂O₇：Eu³⁺的XRD呈现不同的相。Ca_1.97Nb₂O₇：3%Eu³⁺（x=0）的激发光谱中,302nm附近的强宽带来自于O^2-→Eu³⁺电荷转移跃迁,272nm附近的肩峰来自于NbO^7-₆基团的电荷转移跃迁,350~600nm范围内的锐锋属于Eu³⁺的特征4f-4f组内跃迁。在398nm激发下,发射光谱的最强峰位于616nm,属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂电偶极跃迁,发射出强烈的红光。当Ca²⁺逐渐被Sr²⁺取代时,Ca_2-xSr_xNb₂O₇：Eu³⁺的各激发峰的强度先提高后降低,且O^2-→Eu³⁺电荷转移跃迁发生明显红移。少量Sr²⁺的掺杂可以有效提高Ca_2-xSr_xNb₂O₇：Eu³⁺的红光发射强度,当x=0.01时该荧光粉的红光发射达到最强,可以被紫外LED芯片激发。

     

Sr2MgSi2O7∶Eu2+, Eu3+发光性能及颜色调控

采用静电纺丝法在不同气氛下制备了Sr₂MgSi₂O₇∶Eu²⁺,Eu³⁺纤维,研究其晶体结构和形貌;将纤维与聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合后获得Sr₂MgSi₂O₇∶Eu²⁺,Eu³⁺⁃PDMS复合材料,研究其光致发光和应力发光性能。研究结果显示,氮气、空气下制备样品的XPS图谱同时出现Eu²⁺和Eu³⁺结合能特征峰;在360nm和395nm激发下复合材料的光致发光光谱中,不但有Eu²⁺位于469nm处的蓝色宽带发射,还包含Eu³⁺位于615nm的多个红色窄带发射。因为Eu³⁺在电荷补偿下还原成Eu²⁺并在刚性结构保护下不被氧化,证实了Eu³⁺在Sr₂MgSi₂O₇中的自还原现象。随着Eu³⁺的掺杂浓度增大,光致发光和应力发光强度都先增大后减小,Eu²⁺和Eu³⁺的发射分别在5%和10%时达到最强。应力发光强度与应力的增长是线性关系,Eu²⁺的发射增长量大于Eu³⁺。在实物照片和CIE坐标中观测到光致发光颜色从蓝色逐渐接近红色,应力发光颜色在应力增大时逐渐从粉红色变为紫粉色。该材料的研究将为发光调控提供参考,在应力传感和防伪等领域有着潜在的使用价值。     

Li+掺杂浓度对Y2O3：Eu3+发光影响的理论

在团簇近似的基础上,利用分子动力学和密度泛函计算相结合的手段,在Y₂O₃:Eu³⁺中研究了随Li⁺掺杂浓度的变化,缺陷形成情况以及C₂位处Y-O键长的变化对电子态密度的影响.结果表明,随着Li⁺掺杂浓度的增加,与C₂格位相关团簇的Y-O键平均键长出现了增加-减小-增加的变化趋势,这可能是引起此类材料发光强度随Li⁺浓度出现类似变化的原因.     

基于TiO2纳米柱的多波段响应Cs2AgBiBr6双钙钛矿光电探测器

全无机无铅双钙钛矿材料（Cs₂AgBiBr₆）具有载流子寿命长、稳定性高和禁带宽度适中等优点,近年来在光电探测器的应用研究上受到广泛关注.本文通过将水热法生长的TiO₂纳米柱阵列嵌入到Cs₂AgBiBr₆层中形成紧密的核壳结构,增大两者的物理接触面积,提高光电探测器电子注入与电荷分离的效率.此外, TiO₂纳米柱阵列还可以有效减小光在器件表面的反射损耗,增强Cs₂AgBiBr₆薄膜的光捕获能力.实验结果表明,基于TiO₂纳米柱的多波段响应Cs₂AgBiBr₆双钙钛矿光电探测器在365 nm及405 nm多个波长均能激发高光响应且有良好稳定性和重复性,所得平均开关比分别为522和2090,以0.056 W/cm²固定光强激发,响应度分别为0.019 A/W和0.057 A/W,比探测率分别为1.9×10¹⁰ Jones和5.6×10¹⁰ Jones.相比于传统TiO₂薄膜型Cs₂AgBiBr₆光电探测器,平均开关比分别提升65倍和110倍,响应度分别提升35%和256%,比探测率分别提升6.9倍和25倍.上述结果表明,基于TiO₂纳米柱的多波段响应Cs₂AgBiBr₆双钙钛矿光电探测器可为提高光电器件的效率提供参考方案.     

基于WS2可饱和吸收体的脉冲激光器研究

利用WS₂的可饱和吸收特性,在激光二极管侧面抽运Nd:YAG固体激光器Z型腔结构中分别实现了被动调Q和被动调Q锁模运转。实验表明:当泵浦电流为9.5 A时,开始启动调Q运转,当泵浦电流大于9.8 A时,调Q激光脉冲趋于稳定。当泵浦电流为12.8 A时,被动调Q输出的最大平均功率为466 mW,最窄脉冲宽度为3.205 μs,对应的重复频率为71.70 kHz,此时最大单脉冲能量为6.5 μJ。当泵浦电流达到13.4 A时,激光器实现调Q锁模运转。调Q锁模的最高输出功率为590 mW,调Q包络频率为71.98 kHz,单个调Q包络内的脉冲串重复频率123.1 MHz,每个调Q包络中包含369个脉冲,单脉冲能量为22.2 nJ。结果表明WS₂材料可以作为可饱和吸收体用于固体激光器中。     

Li+和Er3+掺杂对Ba2SiO4：Eu2+发光性能的影响

采用化学沉淀法一次煅烧工艺制备了Ba_1.99-x/2-2ySiO₄:Eu_0.01²⁺, Li_x+y²⁺, Eu_y³⁺绿色荧光粉, 用X射线衍射仪和荧光分光光度计对样品的晶体结构、发光性能进行表征. 结果表明: 少量Eu²⁺, Li⁺和Er³⁺的共掺杂没有改变晶体结构; 其激发光谱分布在270–440 nm波长范围, 谱峰位于288 nm, 360 nm处, 可以被InGaN 管芯产生的360–410 nm辐射有效激发; 在360 nm近紫外光激发下, 测得其发射光谱峰值在500 nm 处, 是Eu²⁺4f⁶5d¹→4f⁷跃迁的典型发射; 荧光粉发光强度随着Li⁺掺杂量的增大先增强, 后减弱, 当x=0.1时, 发光强度最大; 随着Li⁺, Er³⁺共掺杂量的增加(y=0.012), 出现位于530 nm和488 nm的发射峰, 对应于Er³⁺的²H_11/2→⁴I_15/2和⁴F_7/2→⁴I_15/2特征发射, 同时分析了Eu²⁺→Er³⁺的能量传递过程.关键词：化学沉淀法2SiO₄：Eu²⁺,Li⁺,Er³⁺')\" href=\"#\">Ba₂SiO₄：Eu²⁺,Li⁺,Er³⁺能量传递发光性能     

稀土离子(Eu3+,Tb3+,Ce3+)掺杂ZnAl2O4/SiO2微晶玻璃的制备与发光性能

采用凝胶法分别制备出4.5ZnO-5.5Al₂O₃-90SiO₂(ZAS)以及ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce) 透明微晶玻璃。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和荧光光谱仪(PL)等测试手段,研究了稀土离子掺杂浓度对ZAS微晶玻璃的结构和发光性能的影响。XRD结果表明,ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce)微晶玻璃包含ZnAl₂O₄晶相和SiO₂非晶相,ZnAl₂O₄平均晶粒尺寸约为30 nm,稀土离子的掺杂没有显著改变原来的ZnAl₂O₄晶体结构。TEM结果表明,900 ℃时ZnAl₂O₄从ZAS体系中析出。PL光谱显示,Eu³⁺ 存在 ⁵D₀→⁷F₂跃迁,ZAS[DK]:Eu³⁺在611 nm 处发出强烈的红色光;由于Tb³⁺ 的⁵D₄→⁷F₅ 跃迁,ZAS[DK]:Tb³⁺在541 nm 处发出明亮的绿色光;ZAS[DK]:Ce³⁺ 在381 nm处显示了蓝光发射,对应于Ce³⁺ 的5d→4f 轨道跃迁。ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu, Tb, Ce)的PL发射光谱存在着浓度猝灭现象,Eu³⁺、Tb³⁺ 和Ce³⁺的最佳单掺杂摩尔分数分别为20%、20%和3%。CIE色度图表明,ZAS[DK]: RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce)的色坐标分别位于红光、绿光和蓝光区域。实验结果表明,ZAS:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce) 微晶玻璃是一种良好的可用于全色显示的白光LED材料。     

Te掺杂单层MoS2的电子结构与光电性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了Te掺杂对单层MoS₂能带结构、电子态密度和光电性质的影响。结果表明,本征单层MoS₂属于直接带隙半导体材料,其禁带宽度为1.64eV。本征单层MoS₂的价带顶主要由S-3p态电子和Mo-4d态电子构成,而其导带底则主要由Mo-4d态电子和S-3p态电子共同决定;Te掺杂单层MoS₂为间接带隙半导体材料,其禁带宽度为1.47eV。同时通过Te掺杂,使单层MoS₂的静态介电常数增大,禁带宽度变窄,吸收光谱产生红移,研究结果为单层MoS₂在光电器件方面的应用提供了理论基础。

     

Sr2SiO4:Ce3+,Li+蓝紫色荧光粉发光性能的研究

以MCM-41为硅源,采用共沉淀法制备Sr_2-xSiO₄:xCe³⁺(x=0.01~0.09,步长为0.01)和Sr_1.95-ySiO₄:0.05Ce³⁺,yLi⁺(y=0.01~0.07,步长为0.02)蓝紫色荧光粉。Sr_2-xSiO₄:xCe³⁺的发射光谱是一个不对称的宽带,最大峰值在410nm左右。Ce³⁺的最佳掺杂量为5%。Ce³⁺离子倾向于占据九配位的Sr(Ⅱ)格位。共掺电荷补偿剂Li⁺可以有效地提高Sr_1.95SiO₄:0.05Ce³⁺的发光强度,其中Li⁺离子对1100℃煅烧样品的发光强度的提高程度比1000℃的更高,Li⁺的最佳掺杂量为y=0.05。

     

插层化合物Ag1/4TiSe2电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法,选用局域密度近似对Ag_1/4TiSe₂及TiSe₂的几何结构进行了优化和总能量计算.计算得到的晶格常量与实验结果符合较好,负的形成能表明有序Ag_1/4TiSe₂系统的稳定性.布居数、键长、能带结构和态密度的计算结果显示：Ag以较强的离子性结合于Ag_1/4TiSe₂中.Ag的插入使得半金属性的TiSe_{2关键词：1/4}TiSe₂')\" href=\"#\">Ag_1/4TiSe₂电子结构插层化合物第一性原理计算     

Na2CaSiO4∶RE3+(RE=Ce3+,Tb3+,Eu3+) 的制备及发光特性

采用高温固相法,合成了三价稀土离子(RE³⁺=Ce³⁺, Tb³⁺, Eu³⁺)掺杂的Na₂CaSiO₄(NCS)系列样品,并研究了其在紫外光激发下的发光特性。研究结果表明,Ce³⁺、Tb³⁺ 和Eu³⁺掺杂的NSC系列样品在紫外光源激发下,均呈现其特征发射,随着掺杂浓度的提高,发射强度逐渐增大。Ce³⁺、Tb³⁺和Eu³⁺的最佳摩尔分数分别为0.13、0.13和0.12,相应的色坐标分别计算为(0.17, 0.17)、(0.34, 0.58)和(0.66, 0.34),分别为很好的蓝光、绿光和红光。继续增加稀土离子的含量,发射强度降低。     

Cd2+掺杂Cs2ZnCl4黄光荧光粉及其光学性能

全无机零维金属卤化物因其独特的光学性能和可溶液法加工的特点,有望成为替代铅卤钙钛矿的新一代发光材料,在固态照明和光电探测等领域发挥重要作用。本文报道了一种Cd²⁺掺杂的Cs₂ZnCl₄新型黄光荧光粉。该材料在270nm紫外光激发下,呈现565nm的宽带、长寿命（11.4ms）发光,荧光量子产率达到46.0%。通过变温高分辨光谱测试分析,证明了其发光来源于Cd²⁺的³E→¹A₁禁戒跃迁,并且在低温下（<170K）还观测到局域态激子的发光及其到Cd²⁺的高效能量传递过程。此外,该材料还展现出优异的抗热猝灭性能,150℃温度下的发光强度依然保持室温时的90.0%。本工作为Cd²⁺掺杂金属卤化物的激发态动力学提供了新发现,也为新型高效零维金属卤化物发光材料的设计开发提供了新思路。     

等离子体轰击单层WS2引入缺陷态对束缚激子光学性质的影响

单层过渡金属硫化物具有原子级厚度、直接带隙、强自旋轨道耦合等优异性能,使其在自旋电子学、光电子学等领域具有重要的研究价值和广泛的应用前景.通常材料中包含多种结构缺陷,这可能是在样品制备和生长过程中形成的,也可以经过后期处理产生,这些缺陷会显著改变其物理化学性质.因此,控制和理解缺陷是调控材料性质的重要途径.本文利用氩等离子体对机械剥离的单层WS2进行轰击处理,通过控制轰击时间引入不同密度的缺陷.光致发光和拉曼测试结果表明,在未改变晶格结构的前提下,引入了两种缺陷态的束缚激子,两种激子的动力学过程与中性激子相比明显变慢.对比真空和大气环境下的光致发光光谱(photoluminescence spectroscopy,PL),两种激子的强度变化呈现相反的行为.本文的研究结果可为二维材料缺陷的引入和调控以及特征光谱的研究提供依据.     

Ce3+/Tb3+/Sm3+共掺CaO-B2O3-SiO2玻璃的光学性能调控

采用高温熔融法制备了Ce³⁺/Tb³⁺/Sm³⁺掺杂的CaO-B₂O₃-SiO₂（CBS）发光玻璃。通过傅利叶红外光谱仪、荧光光谱仪表征了该系列发光玻璃的微观结构和发光性质,并对Ce³⁺到Tb³⁺、Ce³⁺到Sm³⁺之间的能量传递机制进行了研究。结果表明,在339,378,407 nm激发下,单掺Ce³⁺、Tb³⁺和Sm³⁺的CBS玻璃分别发射紫蓝光、绿光和红光,恰好符合混合合成白光的条件。Ce³⁺/Tb³⁺和Ce³⁺/Sm³⁺双掺CBS玻璃的发射光谱以及Ce³⁺衰减寿命的变化证实了Ce³⁺→Tb³⁺和Ce³⁺→Sm³⁺之间存在能量传递,随Tb³⁺和Sm³⁺浓度增加,Ce³⁺的寿命减小,且传递效率由5.4%和5.7%分别增加至24.0%和27.1%。调节3种稀土离子的掺杂浓度并选择合适的激发波长,实现了发光颜色可调,并最终获得白光发射。     

N2O+离子A2Σ+电子态的光解动力学研究

用一束波长为360.55nm的激光,通过N2O分子的（3+1）共振多光子电离（REMPI）过程制备纯净且布居完全处于X2Π(000)态的母体离子N2O+,然后用另一束波长在275—328nm范围内的可调谐激光将制备的N2O+离子激发至预解离电子态A2Σ+.实验发现,由于解离碎片NO+所具有的一定的反冲速度,其TOF质谱峰明显比N2O+母体宽.通过分析NO+碎片TOF质谱峰形状,得到了解离产物的总平均平动能〈ET〉;通过考察〈ET〉随光解能量的变化,发现光解能量在32000cm-1附近约250cm-1的变化关键词：N2O+离子A2Σ+态TOF质谱峰预解离机理