Nb掺杂对还原性烧结的TiO2-δ陶瓷的晶体结构及热电性能的影响

利用传统的固相反应法在还原性气氛1200 ℃下分别制备出不同Nb掺杂量的Ti_1-xNb_xO_2-δ陶瓷样品.样品的粉末X射线衍射(XRD)结果显示:Nb掺杂量x较低时样品为多相混合,当Nb掺杂量x>0.02时样品为单一的四方相金红石型结构.在室温到900 K的测试温区,测试了单相样品(x=0.02,0.03,0.04)的电导率、Seebeck系数和热导率.测试 关键词： 氧化钛陶瓷 热电性能 氧空位     

Ga掺杂对Cu_3SbSe_4热电性能的影响

采用熔融-淬火方法制备了Cu_(2.95)Ga_xSb_(1-x)Se_4(x=0,0.01,0.02和0.04)样品,系统地研究了Ga在Sb位掺杂对Cu_3SbSe_4热电性能的影响.研究结果表明,少量的Ga掺杂(x=0.01)可以有效提高空穴浓度,抑制本征激发,改善样品的电输运性能.掺Ga样品在625 K时功率因子达到最大值10μW/cm·K~2,比未掺Ga的Cu_(2.95)SbSe_4样品提高了约一倍.但是随着Ga掺杂浓度的进一步提高,缺陷对载流子的散射增强,同时载流子有效质量增大,导致载流子迁移率急剧下降.因此Ga含量增加反而使样品的电性能恶化.在热输运方面,Ga掺杂可以有效降低双极扩散对热导率的贡献,同时掺杂引入的点缺陷对高频声子有较强的散射作用,因此高温区的热导率明显降低.最终该体系在664 K时获得最大ZT值0.53,比未掺Ga的样品提高了近50%.     

氧含量对Fe掺杂YBCO体系中载流子局域化与离子团簇效应的影响

对YBa₂Cu_3-xFe_xO_y（x=00，01，02 ）和YBa₂Cu_2.8Fe_0.2O_y（y=705—653 ）系列样品的氧含量、霍尔系数和超导电性进 行了系统的研究.结果表明，氧含量的变化对样品中载流子的输运和转移及超导电性有重要 影响；适当增加氧含量可以减缓Cu(1)位元素替代对超导转变温度T_c的抑制；在 CuO₂面上参与输运的载流子（空穴）浓度是影响样品超导电性的关键因素.从电 荷转移模型出发 ，结合掺杂离子引起的载流子局域化和离子团簇效应，对载流子浓度随掺杂量和氧含量的变 化从微观结构方面进行了讨论.元素替代量的增加或者氧含量的降低（相同替代量的情况下 ）都将导致Cu-O链区的有效氧空位增多，导致替代元素的离子团簇效应和载流子局域化效应 趋于增强，这是引起参与输运的载流子浓度下降，进而导致T_c降低的主要原因. 关键词： 氧含量 霍尔系数 载流子局域化 离子团簇效应     

Mg_2Si_(0.3)Sn_(0.7)掺杂Ag和Li的热电性能对比

采用两步固相法合成了物相均匀的Mg_(2(1–x))Ag_(2x)Si_(0.3)Sn_(0.7)(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05)和Mg_(2(1–y))Li_(2y)Si_(0.3)Sn_(0.7) (y=0, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08)热电材料,测试了室温物理性能和室温至773 K的热电性能,研究了不同掺杂剂的固溶度、微观结构、载流子浓度、电性能和热输运. X射线衍射图谱和扫描电子显微镜图像显示掺杂Ag和Li的固溶度分别为x=0.03和y=0.06.根据单抛物线模型, p型的Mg_(2(1–x))Ag_(2x)Si_(0.3)Sn_(0.7)和Mg_(2(1–y))Li_(2y)Si_(0.3)Sn_(0.7)的有效质量为1.2m0.对比结果表明:掺杂Ag或Li的最大载流子浓度分别达到4.64×1019 cm~(–3)和15.1×1019 cm~(–3);掺杂Li元素的样品有较高的固溶度、较高的载流子浓度和较高的功率因子PF约为1.62×10~(–3) W·m~(–1)·K~(–2);掺杂Li元素样品中较高的载流子浓度能够有效抑制双极效应,显著降低双极热导率; Mg_(1.92)Li_(0.08)Si_(0.3)Sn_(0.7)的最大ZT值0.54,比Mg1.9Ag0.1Si0.3Sn0.7的最大ZT值0.34提高了大约58%.根据Callaway理论,由于质量场波动和应变场波动增强声子散射,掺杂Ag和Li元素样品的晶格热导率比未掺杂样品明显降低.     

Lu~(3+)掺杂对CdO陶瓷电、热输运性能的影响

利用传统固相烧结法制备了Cd1-xLuxO(x=0%,0.1%,0.5%,0.75%,1.0%,1.25%,1.5%,2%)陶瓷样品并研究了Lu3+掺杂对其电、热输运性能的影响.随着Lu3+掺杂浓度的增大,Cd1-xLuxO样品的室温载流子浓度持续增大而其迁移率表现出先增大后减小的趋势.在300—1000 K测试温度区间内,Cd1-xLuxO的电导率表现出金属电导行为且其电导率和热导率均随着Lu3+掺杂浓度的增大而升高;塞贝克系数在整个测试区间内均为负值,其随温度和载流子浓度的变化关系可用自由电子模型描述.     

化学共沉淀法制备的(Y1-x-y,Gdy)2O3∶xEu3+红色荧光粉及其发光性能

用化学共沉淀法一次煅烧工艺合成了 (Y_1-x-y,Gd_y)₂O₃∶xEu³⁺(x=0.06~0.10,y=0,0.20~0.25)系列红色荧光粉。用XRD、SEM和荧光分光光度计,对试样的晶体结构、表面形貌及发光性能进行表征。研究了Eu³⁺、Gd³⁺的掺杂浓度、表面活性剂的加入、煅烧温度对样品性能的影响。结果表明:样品为立方晶系;Gd³⁺的加入会使基体晶格发生畸变,晶胞参数增加,起到改善样品色纯度和发光效率的作用;最佳煅烧温度为900 ℃,比传统的高温固相法低500 ℃左右;所合成荧光粉的粒度主要分布在300~400 nm,结构比较松散;当x=0.08,y=0.23时,最大发射峰(λ_em=613 nm)强度最大。所合成的(Y_1-x-y,Gd_y)₂O₃∶xEu³⁺荧光粉是一种性能较好的PDP用红色荧光粉。     

Mn掺杂后三元黄铜矿结构半导体CuInTe2的缺陷特征与热电性能

三元黄铜矿结构(也称类金刚石结构)半导体是一类具有热电转换潜力的新型热电材料. 本次工作中采用电负性更小的Mn元素替换CuInTe₂黄铜矿结构半导体中的Cu元素, 设计制备贫Cu化合物Cu_1-xInMn_xTe₂. 研究表明, 当Mn含量较低时, Mn优先占位在In 位置产生受主缺陷Mn_In^-. 因此随着Mn含量的增大, 载流子浓度和电导率均得到改善. 但当Mn含量进一步增大后, Mn可同时占位在In位置和Cu位置, 除产生受主缺陷Mn_In^-外, 还能产生施主缺陷Mn_Cu⁺. 由于两类极性相反的缺陷之间的湮灭现象, 使得缺陷浓度及载流子浓度开始降低, 晶格结构畸变有变小趋势, 因此在高温下晶格热导率仅略有提高. 研究结果表明, 在某一特定的Mn含量(x=0.05)时, 材料具有最优的热电性能(ZT=0.84@810.0 K), 这一性能约是未掺杂CuInTe₂的2倍.     

退火温度对硼掺杂纳米金刚石薄膜微结构和p型导电性能的影响

采用热丝化学气相沉积法制备硼掺杂纳米金刚石 (BDND) 薄膜, 并对薄膜进行真空退火处理, 系统研究退火温度对BDND薄膜微结构和电学性能的影响. Hall效应测试结果表明掺B浓度为5000 ppm (NHB) 的样品的电阻率较掺B浓度为500 ppm (NLB) 的样品的低, 载流子浓度高, Hall迁移率下降. 1000 ℃退火后, NLB和NHB 样品的迁移率分别为53.3和39.3 cm²·V^-1·s^-1, 薄膜的迁移率较未退火样品提高, 电阻率降低. 高分辨透射电镜、紫外和可见光拉曼光谱测试结果表明, NLB样品的金刚石相含量较NHB样品高, 高的硼掺杂浓度使薄膜中的金刚石晶粒产生较大的晶格畸变. 经1000 ℃退火后, NLB和NHB薄膜中纳米金刚石相含量较未退火时增大, 说明薄膜中部分非晶碳转变为金刚石相, 为晶界上B扩散到纳米金刚石晶粒中提供了机会, 使得纳米金刚石晶粒中B浓度提高, 增强纳米金刚石晶粒的导电能力, 提高薄膜电学性能. 1000 ℃退火能够恢复纳米金刚石晶粒的晶格完整性, 减小由掺杂引起的内应力, 从而提高薄膜的电学性能. 可见光Raman光谱测试结果表明, 1000℃退火后, Raman谱图中反式聚乙炔 (TPA) 的1140 cm^-1峰消失, 此时薄膜电学性能较好, 说明TPA减少有利于提高薄膜的电学性能. 退火后金刚石相含量的增大、金刚石晶粒的完整性提高及TPA含量的大量减少有利于提高薄膜的电学性能. 关键词： 硼掺杂纳米金刚石薄膜 退火 微结构 电学性能     

高空穴浓度Mg掺杂InGaN外延材料性能的研究

采用金属有机物化学气相沉积方法生长得到具有不同Mg掺杂浓度In_xGa_1-xN (0≤x≤0.3)外延材料样品. 对样品的电学特性和光学特性进行了系统的研究. 研究发现：在固定Mg掺杂浓度下，随In组分的提高，样品空穴浓度显著提高,最高达2.4×10¹⁹cm^-3,Mg的活化效率提高了近两个数量级；通过对Mg掺杂InGaN(InGaN：Mg)样品的光致发光(PL)谱的分析，解释了InGaN：Mg样品的载流子跃迁机理，并确定了样品中Mg受主激活能和深施主能级的位置. 关键词： Mg掺杂InGaN 高空穴浓度 光致发光 金属有机物化学气相沉积     

碱金属离子,Gd3+,Ce3+共掺杂的Lu3Al5O12陶瓷粉体的光学性能

用高温固相法制备了(Gd_xM_yLu_0.99-x-y)₃Al₅O₁₂:1%Ce³⁺(x=0,0.01,0.25,0.5,0.75,y=0,0.005,0.01,0.02,0.05,0.1,M=Li⁺,Na⁺,K⁺,Cs⁺)系列陶瓷粉体。X射线衍射仪对合成粉末微结构进行表征,FLS920光谱仪测量样品的激发光谱、发射光谱和荧光寿命,CIE色度系统分析合成材料的色坐标。X射线衍射仪结果显示,不同浓度碱金属离子、Gd³⁺、Ce³⁺共掺杂Lu₃Al₅O₁₂样品仍为立方晶相,但随着碱金属离子、Gd³⁺、Ce³⁺掺杂浓度的增加,合成样品衍射峰稍有向小角度偏移。在350 nm激发下,与Lu_2.97Al_5O₁₂:1%Ce³⁺样品相比,共掺杂Gd³⁺后的样品在511 nm附近发射强度降低且出现明显红移,随着Gd³⁺浓度增加,Ce³⁺能级寿命逐渐减小,范围为35~60 ns。与掺杂1%Ce³⁺,1%Gd³⁺样品比较,分别共掺杂2%的Li⁺、Na⁺、K⁺和1%的Cs⁺后样品发光强度提高了5.1倍,2.93倍,1.79倍,1.28倍,同时样品中Ce³⁺寿命继续减小。分别在λ=254.0 nm和λ=365.0 nm紫外灯照射下,随着Gd³⁺掺杂浓度的增加,观察到合成样品从深黄绿色变化为暗红色,色坐标显示样品发光由黄绿光区逐渐移动到红光区域,且共掺杂碱金属离子后,粉体的发光更亮。     

Eu2+掺杂CaSi2O2N2荧光粉发光性能

采用固相反应法合成了组成为Ca_1-xEu_xSi₂O₂N₂的Eu²⁺掺杂CaSi₂O₂N₂荧光粉.通过荧光光谱对样品的发光性能进行了研究,发现Eu²⁺掺杂CaSi₂O₂N₂荧光粉发射光谱为宽波段的单峰结构,主要包含绿光和黄光区,发射峰在556~568 nm.从发射光谱的宽带特征来看,CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺的发射主要对应着Eu²⁺离子4f⁶5d→4f⁷跃迁.从激发光谱所覆盖的范围还可以看到,样品可以有效的被UV蓝-光激发,这意味着该类荧光粉在白光LED方面有可能得到广泛的应用.另外,样品的发光性能与激发离子的浓度有着很大关系.激发离子浓度增大时,发射光谱会发生明显红移.利用这一性质,可以通过改变Eu²⁺浓度来调节荧光粉的发光范围,从而满足不同场合的需要.同时,Eu²⁺浓度提高,样品发射光谱的强度也会随之增强,在x=0.06时发射强度达到最大值,之后继续增加Eu²⁺浓度,强度不仅没有增加反而降低,即出现浓度猝灭现象.     

稀土离子掺杂LaAlO3:RE3+(RE=Eu,Tb,Sm,Tm)荧光粉的发光性能

采用溶胶凝胶法合成La_1-xAlO₃：xRE³⁺（RE=Eu,Tb,Sm,Tm）荧光粉,对样品进行热重差热（TGA-DTA）、X射线粉末衍射（XRD）、透射电镜（TEM）以及荧光光谱（PL）等表征,探讨样品的合成温度及稀土离子掺杂浓度对样品发光性能的影响。研究结果表明,当煅烧温度为800~1 200℃时,所合成样品为三方晶体结构。在紫外光激发下,掺杂离子均表现出特征的f-f电子跃迁发射,在一定掺杂浓度范围内,当Eu³⁺、Tb³⁺、Sm³⁺和Tm³⁺的掺杂浓度x值分别为0.02,0.04,0.005和0.005时,样品发光强度最大,在一定波长激发下,样品分别发射出红光、绿光、橙黄光和蓝光,Eu³⁺-Tb³⁺、Eu³⁺-Sm³⁺和Eu³⁺-Tm³⁺共掺杂有可能获得白光。     

Co1-xNixSb3-ySey热电输运中晶界和点缺陷的耦合散射效应

结合机械合金化与放电等离子烧结工艺制备了Ni和Se共掺的细晶方钴矿化合物Co_1-xNi_xSb_3-ySe_y,研究了晶界和点缺陷的耦合散射效应对CoSb₃热电输运特性的影响.通过Ni掺杂优化载流子浓度提高功率因子.在x=0.1时,功率因子达到最大值1750μWm^-1K^-2(450℃),是没有掺Ni试样的两倍.晶界和点缺陷的耦合散射机理使晶格热导率急剧下降,其中Co_0.9Ni_0.1Sb_2.85Se_0.15的室温晶格热导率降低至1.67Wm^-1K^-1,接近目前单填充效应所能达到的最低值1.6Wm^-1K^-1,其热电优值ZT在450℃时达到最大值0.53.将Callaway-Von Baeyer点缺陷散射模型嵌入到Nan-Birringer有效介质理论模型,对晶界散射和点缺陷散射的耦合效应对热导率的影响进行了定量分析,模型计算与实验结果符合.理论模型计算表明,当晶粒尺寸下降到50nm同时掺杂引入点缺陷散射后,Co_0.9Ni_0.1Sb_2.85Se_0.15的晶格热导率下降到0.8Wm^-1K^-1. 关键词： 3')" href="#">CoSb₃ Ni和Se掺杂 热电性能 耦合散射效应     

Ag掺杂对p型Pb0.5Sn0.5Te化合物热电性能的影响规律

采用熔融缓冷技术制备了不同Ag掺杂量的p型Ag_x(Pb_0.5Sn_0.5)_1-xTe化合物,系统地研究了Ag掺杂对所得材料的相组成、微结构及其热电传输性能.Ag的掺入显著增加了材料的空穴浓度,但是材料的空穴浓度远小于Ag作为单电子受主时理论空穴浓度,且在掺杂量为5%时未出现任何第二相,这表明Ag在可能进入晶格间隙位置而作为电子施主,起到补偿作用.随着Ag掺杂量的增加,样品的电导率逐渐增加,而Seebeck系数表现出复杂的变化趋势:在低于450 K时逐渐增加,而在温度大于450 K时逐渐降低,这主要源于材料复杂的价带结构.由于空穴浓度的优化和重空穴带的主导作用,1%Ag掺杂样品获得最大的功率因子,在750 K可达2.1 mW.m^-1.K^-2.此外,Ag的掺入引入的点缺陷大幅散射了传热声子,使得晶格热导率随着Ag掺量的增加逐渐降低.结果1%Ag掺杂样品在750 K时获得了最大的热电优值ZT=1.05,相比未掺样品提高了近50%,这一数值同商业应用的p型PbTe材料的性能相当.但是Sn取代显著降低了有毒重金属Pb的用量,这对PbTe基材料的商业化应用及其环境相适性具有重要意义.     

Ba/Ag双掺杂对Ca3Co4O9基热电氧化物热传输性能的影响

采用溶胶-凝胶结合放电等离子烧结的方法制备了Ba, Ag双掺杂的Ba_xAg_yCa_2.8Co₄O₉块体热电氧化物材料, 利用X射线衍射仪, 扫描电子显微镜和热参数测试仪分析了所得样品的物相、微观组织结构和热输运性能. 结果表明, 通过Ba, Ag双掺杂有效调制了Ca₃Co₄O₉的热传输性能, 增加Ba掺杂量能有效降低其热导率. 分析结果表明, Ba, Ag双掺杂对热导率的调制来源于对晶格热导率的调制, 其中Ba, Ag等量掺杂所得样品热导率最低, 其总热导率和晶格热导率在973 K时分别达到了1.43 W/mK和1.10 W/mK. 关键词： 3Co₄O₉')" href="#">Ca₃Co₄O₉ 双掺杂 热导率     

Cu掺杂LaMn1－xCuxO3体系的磁转变和导电行为研究

系统研究了LaMn_1-xCu_xO₃(x=0.05，0.10，0.20，0.30，0.40)体系的磁转变和导电行为.结果表明，在LaMnO₃反铁磁母体中掺杂极少量的Cu(x=0.05)使该体系在157K左右出现强的铁磁转变，随着Cu掺杂浓度的增加，居里温度逐渐降低，而铁磁性则是先增强后减弱.与磁特性相对应，样品的电阻率随着Cu掺杂浓度的增加表现出先减小后增大的特征，并且在整个测量温区内始终呈现绝缘体型导电行为——从顺磁绝 关键词： 1-xCu_xO₃')" href="#">LaMn_1-xCu_xO₃ 导电行为 磁特性     

n型Bi2–xSbxTe3–ySey基化合物的缺陷结构调控与电热输运性能

Bi₂Te₃基化合物是目前室温附近性能最好的热电材料,但其存在着大量复杂的缺陷结构,缺陷工程是调控材料热电性能的核心手段,因此理解和有效地调控缺陷形态和浓度是获得高性能Bi₂Te₃基热电材料的关键.本文系统地研究了四元n型Bi_2-xSb_xTe_3-ySe_y基化合物的缺陷演化过程及其对热电输运性能的影响规律.Sb和Se的固溶引入的带电伴生结构缺陷使得材料的载流子浓度发生了巨大变化,在Bi_2-xSb_xTe_2.994Cl_0.006样品中,Sb的固溶降低了反位缺陷Sb_Te2形成能,诱导产生了反位缺陷Sb_Te2,使得少数载流子空穴浓度从2.09×10¹⁶ cm^-3增加至3.99×10¹⁷ cm^-3,严重劣化了...     

Eu2－xPbxRu2O7中的金属-绝缘体相变和自旋玻璃态行为

通过对Eu_2-xPb_xRu₂O₇(x=0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0和1.8)系列样品的结构、电阻和磁化率的观测，结果发现，随着Pb替代浓度x值的增加，样品的电阻率逐渐减小，系统在x=0.8附近发生了金属-绝缘体(M-I)相变；Ru⁴⁺的局域磁矩及其自旋玻璃冻结温度T_G也随之降低. 在该体系中，Pb²⁺对Eu³⁺的部分替代使样品中载流子浓度增加，Pb的6p能带与Ru 4d电子的T_2g能带混合，能带得以拓宽，Ru 4d电子的巡游性增强，导致该体系物性的系列变化. 关键词： 自旋几何受挫 2-xPb_xRu₂O₇体系')" href="#">Eu_2-xPb_xRu₂O₇体系 金属-绝缘体相变 自旋玻璃态     

溶液旋涂法制备BixY3-xFe5O12薄膜的自旋输运特性

钇铁石榴石(yttrium iron garnet,YIG)的自旋输运特性一直是自旋电子学的研究重点之一.Bi作为YIG最常见的掺杂元素,其薄膜Bi_xY_3-xFe₅O₁₂的磁光特性已经被广泛研究.但Bi³⁺取代Y³⁺对YIG自旋输运的影响规律还没有被系统地研究过.本文利用溶液旋涂法制备了不同掺杂比的Bi_xY_3-xFe₅O₁₂薄膜,并研究Bi掺杂对YIG薄膜形貌结构和自旋输运性能的影响.结果表明Bi掺杂没有改变YIG的晶体结构,掺杂比上升令薄膜的吸收强度增大,带隙减小.XPS表明了Bi³⁺和Bi²⁺的存在.Bi掺杂在自旋输运上的调控体现在Bi_xY_3-xFe₅O₁₂薄膜的磁振子扩散长度相比纯YIG薄膜有所减小.同时研究发现Pt/Bi_x...     

TiN和Ti1-xSixNy薄膜的微观结构分析

使用x射线衍射(XRD)、x射线光电子谱(XPS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和原子力显微镜（AFM）多种观测手段分析了TiN薄膜和Ti_1-xSi_xN_y纳米复合薄膜的微观结构.实验分析证明Ti_1-xSi_xN_y薄膜是由直径为3—5nm的纳米晶TiN和非晶Si₃N₄相构成，并且Ti_1-xSi_{x关键词： 纳米复合薄膜 自由能 表面粗糙度 TiN 1-x}Si_xN_y')" href="#">Ti_1-xSi_xN_y