Bi_2WO_6光催化剂的γ射线辐射效应（英文）

本文首次研究了高能辐射(γ射线)对Bi_2WO_6纳米晶体结构和光催化性能的影响.结果表明,尽管高能辐射不会改变Bi_2WO_6纳米晶体的形貌,但是Bi_2WO_6粉末的颜色在高吸收剂量辐照(507 kGy)后发生了明显的变化,并且辐照后Bi_2WO_6的XRD谱图也显示,随着吸收剂量的增加,(113)晶面对应的2θ从28.37°移到28.45°,说明晶格参数在γ射线辐照下还是发生了细微的变化.XPS表征结果证明,Bi_2WO_6晶体结构的变化源于高剂量辐射下氧空位缺陷的产生.Bi_2WO_6纳米晶体的禁带宽度(E_g)随吸收剂量的增加也出现减小的趋势.用水溶液中亚甲基蓝的可见光照分解反应作为模型反应考察了辐照后的Bi_2WO_6纳米晶体的光催化活性,结果表明,辐照后的Bi_2WO_6纳米晶体的光催化活性随着吸收剂量的增加而逐渐升高.将经过反应后的Bi_2WO_6纳米晶体再次回收,进行循环催化,发现这些辐照后的Bi_2WO_6纳米晶体在三次循环使用后光催化性能仍然能够保持,说明高能辐射产生的氧空位缺陷具有良好的稳定性.     

阳离子空位和吸附氧的协同作用对Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3(100)表面磁性影响的第一性原理研究（英文）

本文采用第一性原理计算系统地研究了阳离子空位和吸附氧的协同作用对Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3(100)表面磁性的影响.结果表明,完美的Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3(100)表面是无磁性的,而阳离子空位可以对其引入磁性.通过Na、Bi和Ti空位形成能的对比,发现最可能稳定存在的阳离子缺陷态为Na空位.由此,主要对氧气吸附的表层含Na空位缺陷钙钛矿Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3(100)面的几何和电子结构进行了研究.在所研究的五种吸附构型中,发现氧气更容易吸附在Na空位的上方.氧气的吸附可以增强缺陷态Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3(100)的磁性,自旋极化主要由O的2p轨道电子贡献.交换耦合作用的计算结果表明,体系中铁磁相互作用比反铁磁相互作用更加稳定.本文因为同时考虑了阳离子空位和吸附氧两种外界因素,所以与之前的计算结果相比,能够更加合理地解释Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3纳米晶颗粒的室温磁性来源.研究表明吸附氧气和引入阳离子空位都是改善多铁材料的有效途径.     

石墨烯/BiOI纳米复合物电子结构和光学性质的第一性原理模拟计算

光催化材料在解决能源短缺和环境污染等问题方面具有广泛的应用前景,本文通过构建BiOI纳米薄膜并将其与石墨烯复合起来,得到具有较高的比表面积和良好的光催化活性的纳米复合物光催化材料.采用基于密度泛函理论的第一性原理方法分别计算了单层和双层BiOI纳米片及其与石墨烯复合结构的电子结构和光学性质,并考虑了BiOI中的Bi,O,I三种空位缺陷对电子结构和光学特性的影响.计算结果表明,由于BiOI和石墨烯之间的相互作用,在石墨烯和BiOI界面处自发发生电荷转移,形成电子-空穴对,且石墨烯衬底可有效提高BiOI对可见光的光吸收,提高其光催化活性.对空位缺陷的计算表明,Bi空位缺陷可促进石墨烯和BiOI之间的电荷转移,形成更多的层间电子-空穴对;相反,O和I空位缺陷则抑制层间电荷转移,减少电子-空穴对的生成.     

非化学计量和掺杂对(Na_(1/2)Bi_(1/2))_(0.92)Ba_(0.08)TiO_3陶瓷电性能的影响

研究了非化学计量和掺杂对无铅压电陶瓷 (Na1 2 Bi1 2 ) 0 .92 Ba0 .0 8TiO3的压电性能及去极化温度的影响 .研究发现A位非化学计量可以提高陶瓷的压电性能 ;B位掺杂对材料电学性能的影响规律类似于Pb(Ti,Zr)O3系压电陶瓷的相关规律 ;由于非化学计量和掺杂会影响到A位离子对B位离子与氧离子形成的BO6 八面体的耦合作用 ,影响到畴的稳定性 ,从而影响到 (Na1 2 Bi1 2 ) 0 .92 Ba0 .0 8TiO3陶瓷的去极化温度 ;所研究的陶瓷样品的去极化温度越低 ,压电系数越高 .     

非化学计量比AgSbTe2+x化合物制备及热电性能

采用高纯元素直接熔融、淬火并结合放电等离子烧结方法制备了非化学计量比AgSbTe_2+x(x=0—0.05)系列样品,研究了不同Te含量在300—600 K范围内对样品热电性能的影响规律.结果表明:随着Te含量的增加,Ag⁺离子空位浓度增加,空穴浓度和电导率大幅度提高,Seebeck系数减小.热导率随Te过量程度的增加略有增加,但所有Te过量样品的晶格热导率均介于0.32—0.49 W/mK之间,低于化学计量比样品的值,接近理论最低晶格热导率.AgS 关键词： 2')" href="#">AgSbTe₂ 非化学计量比 热电性能 热导率     

闪锌矿结构AlSb空位缺陷性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)第一性原理的平面波超软赝势方法,计算含有锑空位和铝空位的AlSb电子结构,发现空位引起周围原子弛豫,晶体结构发生畸变.在此基础上研究了空位缺陷对闪锌矿型AlSb体系电子结构的影响,结果表明,铝空位缺陷使锑化铝费米能级降低,带隙变窄;而锑空位缺陷则使锑化铝费米能级升高,带隙变窄,同时,锑化铝的半导体类型由p型变为n型.对光学性质的研究发现,由于空位的引入使其邻近原子电子结构发生变化,使得空位缺陷系统光学性质的变化主要集中在低能量区域.     

运用第一性原理研究氧化锌电阻阀片中氧空位与掺杂条件下ZnO晶体电学性质

为了比较Nb_2O_5、MnO_2、MgO三种添加剂对氧化锌电阻阀片电学性能影响,在微观层面模拟Nb、Mn、Mg三种元素分别掺杂ZnO完整超晶胞和带有氧空位缺陷的ZnO超晶胞,并运用第一性原理分析掺杂晶胞的特性.本文计算了晶体结构、掺杂形成能、氧空位形成能、能带结构、态密度、载流子迁移率、电导率等.结果表明,掺入Nb原子的掺杂体系晶格体积最大,Mg掺杂体系的形成能最大,稳定性最弱,Nb掺杂氧空位形成能最低,更容易引入氧空位.Nb掺杂的ZnO超晶胞禁带宽度最小,氧空位缺陷增大掺杂晶体的禁带宽度.在相同掺杂浓度和同等条件下,Mn掺杂的晶体电导率最高.     

PbWO4晶体中铅空位相关的色心模型

使用密度泛函缀加平面波法,按照能量最低原理采用共轭梯度方法对几种含铅空位和不含铅空位的钨酸铅晶体进行结构优化处理,计算了铅空位周围晶格的弛豫,得到铅空位周围的晶格结构,同时对计算结果进行了讨论;在得到几何优化结构的基础上,利用相对论性密度泛函离散变分法进一步计算了几种钨酸铅晶体结构的电子态密度.计算结果表明:1)铅空位周围的晶格驰豫的结果使铅空位的局部电负性减弱.2)Pb 6s态的能级位于离价带顶10eV左右,说明Pb 6s态上的电子很难再失去,所以在钨酸铅中不太可能存在Pb3+或Pb4+.3)价带顶主要由O的2p态占居,氧的2p态最容易失去电子.4)铅空位周围的可能形成的色心是VF--VK+缔合色心.     

PbWO4晶体中铅空位相关的色心模型

使用密度泛函缀加平面波法，按照能量最低原理采用共轭梯度方法对几种含铅空位和不含铅 空位的钨酸铅晶体进行结构优化处理，计算了铅空位周围晶格的弛豫，得到铅空位周围的晶 格结构，同时对计算结果进行了讨论；在得到几何优化结构的基础上，利用相对论性密度泛 函离散变分法进一步计算了几种钨酸铅晶体结构的电子态密度.计算结果表明：1）铅空位周 围的晶格驰豫的结果使铅空位的局部电负性减弱.2）Pb 6s态的能级位于离价带顶10eV左右 ，说明Pb 6s态上的电子很难再失去，所以在钨酸铅中不太可能存在Pb3+或Pb4+ .3）价带顶主要由O的2p态占居，氧的2p态最容易失去电子.4）铅空位周围的可能形成的 色心是VF- VK+缔合色心. 关键词： 铅空位 PbWO4晶体 结构优化 电子结构 色心     

单根SnO_2纳米线器件的电输运性能及其机理研究

为探究常态环境下氧空位对单根SnO_2纳米线电输运性能的影响,采用化学气相沉积法合成了SnO_2纳米线,通过光刻微加工技术构筑了Au/单根SnO_2纳米线/Au二端纳米器件.将单根SnO_2纳米器件进行氢化处理,测试其在空气与真空中的伏安特性曲线,发现单根SnO_2纳米线在空气和真空环境中呈现异常不同的电输运特性:在空气中,加偏压注入电子会使通过纳米器件的电流减小,Au电极与SnO_2纳米线之间的接触势垒增大;抽真空后,在偏压的影响下,通过纳米器件的电流增大,Au/SnO_2交界面的接触方式由肖特基接触转变成欧姆接触.实验分析表明,影响单根SnO_2纳米线电输运特性行为的因素与纳米线表面的氧原子吸附与脱吸附所引起的氧空位浓度的变化有关.为进一步分析氧空位浓度变化的作用,利用第一性原理计算方法计算了氧空位浓度对SnO_2纳米线电输运性能的影响,通过分析体系的能带结构、态密度及Au/SnO_2接触界面的I-V曲线和透射谱,发现随着氧空位浓度的增大,SnO_2纳米线的带隙变小.同时,氧空位缺陷使Au/SnO_2接触界面处电子透射率增大,体系电输运能力变强.该研究结果将为集成纳米功能器件的设计提供一种新思路.     

二维GaTe/Bi_2Se_3异质结:一类有潜力的Z型光解水催化剂（英文）

本文基于第一性原理方法,计算了二维GaTe/Bi_2Se_3异质结的电子结构、界面电荷转移、静电势分布、吸收光谱及光催化性质.计算结果表明异质结是一个小能隙的准直接半导体,能有效捕获太阳光.由于相对较强的界面内建极化电场和带边轻微弯曲,导致异质结中的光生电子和空穴分别有效分离在GaTe单层和Bi_2Se_3薄片上,可用于析氢和产氧.这些理论计算结果意味着二维GaTe/Bi_2Se_3异质结是一类有潜力的Z型太阳能全解水催化剂.     

HfO_2中影响电荷俘获型存储器的氧空位特性第一性原理研究

随着器件尺寸进一步等比例缩小,高k材料HfO2作为俘获层的电荷俘获型存储器展现了较好的耐受性和较强的存储能力,且工艺相对简单,与传统半导体工艺完全兼容,因此得到了广泛的研究.为研究HfO2中氧空位引入的缺陷能级对电荷俘获型存储器存储特性的影响,运用第一性原理计算分析了HfO2中的氧空位缺陷.通过改变缺陷超胞中的电子数模拟器件的写入和擦除操作,发现氧空位对电荷的俘获基本上不受氧空位之间距离的影响,而氧空位个数则影响对电子的俘获,氧空位数多,俘获电子的能力就强.此外,四价配位的氧空位俘获电子的能力比三价配位的氧空位大.态密度分析发现四价配位的氧空位引入深能级量子态数大,并且受氧空位之间的距离影响小,对电子的俘获概率大.结果表明,HfO2中四价配位的氧空位缺陷有利于改善电荷俘获型存储器的存储特性.     

单原子Bi吸附对BiOI光催化性能的影响

BiOI是一种极具潜力的光催化剂,目前其光催化效率较低,有待进一步提高.本文为了研究其微观光催化机理,提高光催化性能,采用第一性原理方法计算研究单原子Bi吸附在1I-BiOI表面体系的结构、电子和光学性质.与BiOI相比,Bi/BiOI吸附体系不仅结构稳定性强,而且具有可见光吸收高的性质.计算结果表明,单原子Bi吸附在1I-BiOI表面时,电荷从吸附原子Bi转移到1I-BiOI表面,与1I-BiOI体系相比,吸附Bi的1I-BiOI体系中Bi-B、Bi-Z和Bi-H的功函数降低,单原子Bi吸附后,Bi/BiOI体系的光吸收增强.表明吸附原子Bi与1I-BiOI之间形成了内建电场,提高了电子转移效率,抑制了光电子-空穴复合率,进而提高光催化性能.计算研究表明单原子Bi吸附能提高BiOI光催化效率,有助于设计具有更好光催化性能的新型结构.     

点缺陷浓度对非化学计量比L12型结构的A13Sc弹性性能的影响

采用密度泛函理论与Wagner-Schottky热力学模型计算了金属间化合物L1₂-A1₃Sc中点缺陷浓度与温度、成分间的关系. 结果表明: 在考察的温度区间(T=300-1200 K), 理想化学计量比L1₂-A1₃Sc中的点缺陷主要为Al空位和Sc空位, 且缺陷浓度较低(在1200 K时仅约为10^-6). 当L1₂-A1₃Sc偏离化学计量比成分时, 富Al成分端的点缺陷主要为Al反位与Sc空位, 且两种缺陷的浓度相当; 富Sc成分端的点缺陷则主要为Sc反位. 利用超胞模型进一步计算了含点缺陷L1₂-A1₃Sc晶体的弹性常数, 并计算预测了点缺陷形式和浓度对其弹性性能的影响. 结果表明: 在理想化学计量比成分附近, 点缺陷的引入均会降低非化学计量比L1₂-Al₃Sc晶体的杨氏、剪切和体积弹性模量, 增加非化学计量比L1₂-Al₃Sc弹性性能的各向异性, 但是对其脆-韧性的影响不大.     

闪锌矿结构AlSb空位缺陷性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)第一性原理的平面波超软赝势方法，计算含有锑空位和铝空位的电子结构，发现空位引起周围原子弛豫，晶体结构发生畸变。在此基础上研究了空位缺陷对闪锌矿型AlSb体系电子结构的影响，结果表明，铝空位缺陷使锑化铝费米能级降低，带隙变窄；而锑空位缺陷则使锑化铝费米能级升高，带隙变窄，同时，锑化铝的半导体类型由p型变为n型。对光学性质的研究发现，由于空位的引入使其邻近原子电子结构发生变化，使得空位缺陷系统光学性质的变化主要集中在低能量区域。     

高氧空位简并锐钛矿TiO2半导体电子寿命的第一性原理研究

为了研究锐钛矿TiO2晶体中高氧空位浓度对电子寿命的影响,利用基于局域密度泛函理论框架下的广义梯度近似平面波超软赝势方法,用第一性原理对含高氧空位浓度的锐钛矿TiO2晶体进行了结构优化处理、能带分布和态密度分布计算,表明在温度一定和高氧空位浓度的条件下,锐钛矿TiO2的电子寿命随氧空位浓度的增大而减小;电子浓度的大小对电子寿命无影响.同时,锐钛矿TiO2晶体中高氧空位浓度时,发现有莫特相变的现象.     

RE2O3 (RE = Lu, Y, Sc)的氧空位第一性原理计算研究

本研究选择三个电子结构类似的稀土倍半氧化物RE₂O₃(RE=Lu, Y,Sc),建立适当的模型通过第一性原理计算,研究氧空位对体系的电子结构的影响.本研究以密度泛函理论(DFT)为基础,利用PBE泛函加U值修正计算了纯稀土倍半氧化物的能带结构.计算结果表明三种基体材料RE₂O₃的能带结构相似.在引入氧空位后,其增加的缺陷能级数目不同,依次为:Sc₂O₃2O₃2O₃.     

锐钛矿(TiO2)半导体的氧空位浓度对导电性能影响的第一性原理计算

基于低温重氧空位锐钛矿半导体的态密度计算,在同等条件下研究取不同大小模型的锐钛矿做适量浓度的氧空位存在,分别对进入导带的相对平均电子数和氧空位类杂质的散射迁移率进行计算,之后对电导率进行类比,发现锐钛矿半导体的导电性能对适量浓度低的氧空位有利可行得到了证明.同时,低温重氧空位的条件下,锐钛矿半导体的电导率不仅与氧空位浓度有关,而且和进入导带的平均电子数有关,和氧空位散射的电子迁移率有关的正确结论. 关键词： 锐钛矿半导体 氧空位浓度 电导率 第一性原理计算     

零电阻温度高于100K的纯Bi-Sr-Ca-Cu-O材料的制备及其超导电性

采用固相反应法制备名义组分为 Bi_3Sr_2Ca_2Cu_3Oy(3223),Bi_2Sr_2Ca_3Cu_3Oy(2223),Bi_2Sr_2Ca_6Cu_7Oy(2267)的纯 Bi-Sr-Ca-Cu-O 体系的样品.对样品进行了物相分析.电阻率和磁化率测量,结果表明:①组分为3223,2223样品的零电阻温度分别为110.5K 和101K,样品的零电阻温度 T_(ce)与其高 T_c 相的含量并无十分明显的联系;②样品中富 Bi 比富 Ca 更有利于提高零电阻温度.作者认为,样品中富 Bi 有利于改善晶界的导电性能,是提高零电阻温度的主要因素.     

锐钛矿(TiO2)半导体的氧空位浓度对导电性能影响的第一性原理计算

基于低温重氧空位锐钛矿半导体的态密度计算，在同等条件下研究取不同大小模型的锐钛矿做适量浓度的氧空位存在，分别对进入导带的相对平均电子数和氧空位类杂质的散射迁移率进行计算，之后对电导率进行类比，发现锐钛矿半导体的导电性能对适量浓度低的氧空位有利可行得到了证明.同时，低温重氧空位的条件下，锐钛矿半导体的电导率不仅与氧空位浓度有关，而且和进入导带的平均电子数有关，和氧空位散射的电子迁移率有关的正确结论.