复合层状Bi7Ti4NbO21铁电陶瓷的结构与介电和压电性能研究

制备了Bi₇Ti₄NbO_{21，Bi4Ti3O12及Nb掺杂Bi4Ti3O12(Nb-Bi4Ti3O12)层状结构铁电陶瓷材料.结合Nb-Bi 4Ti3O12的介电温谱和 退极化实验结果，研究了Bi7Ti4NbO21的晶体结构 对其介电、压电性能的影响 .高分辨透射电镜结果表明，在Bi7Ti4NbO21中， 沿着c轴方向，(Bi2Ti3O10)^2-和(BiTiNbO7)^2-两个类钙钛矿层分别 与(Bi2O2)²⁺层叠加堆积而成.这种晶体结构决定了Bi7Ti4NbO21的 介电温谱在668℃和845℃出现介 电双峰.结合极化样品的退化实验分析，说明材料在这两个温度附近发生了铁电—铁电相变 、铁电—顺电相变，分别是(Bi2Ti3O10)^{2-< /sup>和(BiTiNbO7)2-层状 结构发生微观结构相变的结果.在退极化过程中，由于受热时钙钛矿层内空位引起的缺陷偶 极子的定向排列受到破坏，引起材料部分退极化，表现为300℃热处理后Bi7Ti 4NbO 21的压电活性降低了10%，显示了室温下材料的压电性能来源于自发极化的固有电 偶极子和缺陷偶极子的共同贡献.}}     

通过掺杂V和F提高碳包覆的磷酸铁锂锂离子电池的电化学性能

在原位聚合合成方法的基础上,结合两步烧结过程制得LiFe_1-xV_x(PO₄)_(3-y)/₃F_y/C.V和F掺杂对碳包覆的磷酸铁锂材料的结构、形貌和电化学性能有影响.通过XRD、FTIR、SEM、充/放电测试和电化学阻抗谱对材料的结构、形貌和电化学性能进行了表征.结果表明,V和F的掺杂并没有破坏橄榄石结构中的LiFePO₄/C,但可以提高晶体结构的稳定,降低电荷的转移阻抗,提高锂离子扩散速度,改善了LiFePO₄/C材料的循环性能和高倍率性能.     

n-ZnO:Al/i-ZnO/n-CdS/p-Cu2ZnSnS4太阳能电池光伏特性的分析

具有高光吸收系数的半导体Cu₂ZnSnS₄ (CZTS)薄膜是一种新型太阳能电池材料. 本文对n-ZnO:Al/i-ZnO/n-CdS/p-CZTS结构的CZTS薄膜太阳能电池进行分析, 讨论CZTS薄膜的掺杂浓度、厚度、缺陷态和CdS薄膜的掺杂浓度、 厚度对太阳能电池转换效率的影响以及太阳能电池的温度特性. 分析表明, CZTS薄膜作为太阳能电池的主要光吸收层, CZTS薄膜的掺杂浓度和厚度的取值对太阳能电池的转换效率有显著影响, CZTS薄膜结构缺陷态的存在会导致太阳能电池性能的下降. CdS缓冲层的掺杂浓度、厚度对太阳能电池光伏特性的影响较小. 经结构参数优化得到的n-ZnO:Al/i-ZnO/n-CdS/p-CZTS薄膜太阳能电池的最佳光 伏特性为开路电压1.127 V、短路电流密度27.39 mA/cm²、填充因子87.5%、 转换效率27.02%,转换效率温度系数为-0.14%/K.     

Nd掺杂对Bi4Ti3O12铁电薄膜的微结构和铁电性能的影响

利用溶胶-凝胶法在Pt/Ti/SiO₂/Si(100)衬底上制备了Nd掺杂Bi₄Ti₃O₁₂(Bi_4-xNd_xTi₃O₁₂, x=0.00,0.30,0.45,0.75,0.85,1.00,1.50)铁电薄膜样品.研究了Nd掺杂对Bi₄Ti₃O₁₂薄膜的微结构和铁电性能的影响.研究结果表明:Nd掺杂未改变Bi₄Ti₃O₁₂薄膜的基本晶体结构.在掺杂量x<0.45时,Nd³⁺只取代类钙钛矿层中的A位Bi³⁺.当x=0.45时,样品剩余极化强度达最大值,在270kV·cm^-1的电场下为32.7μC·cm^-2.掺杂量进一步增加时,结构无序度开始明显增大,Nd³⁺开始进入(Bi₂O₂)²⁺层,削弱其绝缘层和空间电荷库的作用,导致材料剩余极化逐渐下降.当掺杂量x达到1.50时,掺杂离子最终破坏(Bi₂O₂)²⁺层的结构,材料发生铁电-顺电相变.     

不同氮流量制备Mn3CuNx薄膜及其电、磁输运性质的研究

采用对靶磁控溅射方法在单晶Si(100)基片上制备了反钙钛矿结构的Mn₃CuN_x薄膜.通过控制制备过程中的反应气体氮气(N₂) 流量(N₂/Ar+N₂), 研究了氮含量对Mn₃CuN_x薄膜结构及物理性能的影响.分别利用X射线衍射仪、俄歇电子能谱、 原子力显微镜、X射线光电子能谱、物理性能测试系统和超导量子干涉仪, 对所制备薄膜的晶体结构、成分、表面形貌和电、磁输运性质进行了测试.结果表明:制备的薄膜均为反钙钛矿立方结构,且沿 (200) 晶面择优生长.随着氮含量的增大,薄膜表面粗糙度和颗粒度尺寸逐渐增大, 导致电阻率增加.氮含量对薄膜的电输运性质没有影响,所有薄膜电阻率均随着温度的降低逐渐增大, 呈现半导体型导电行为,这与对应的块体材料结果相反.Mn₃CuN_x薄膜随着测试温度的增大发生了 亚铁磁到顺磁的磁转变,且N含量的增大降低了磁有序转变温度,主要是由于N缺陷对Mn₆N八面体结构中 磁交换作用的影响所致.     

Effects of Single Vacancy on Electronic and Optical Properties for γ-Si3N4

基于密度泛函理论的广义梯度近似方法研究了中性单点缺陷γ-Si₃N₄的能量、电子结构和光学性质. N缺陷的结合能和形成能比Si(8)和Si(4)位的都低,显示γ-Si₃N₄中N缺陷更易形成. 分析了各种缺陷情况下相应的态密度. Si缺陷能形成p型半导体,N缺陷使材料形成间接带隙的n型半导体. Si缺陷情况下,物质有相对大的静态介电常数,在可见光区和红外区,吸收和反射得到显著改善,但是N缺陷却没什么影响.     

三明治结构Tan(B3N3H6)n+1 团簇的磁性和量子输运性质

利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法, 本文对小尺寸团簇Ta_n(B₃N₃H₆)_n+1 (n ≤ 4)的磁性和量子输运性质进行了系统的研究. 计算结果表明, 此类体系采用三明治结构作为其基态并且具有较高的稳定性. 体系的磁矩随团簇尺寸的增大而线性增大. 当把Ta_n(B₃N₃H₆)_n+1团簇耦合到Au电极上时, 形成的Au-Ta_n(B₃N₃H₆)_n+1-Au体系在有限偏压下展示出了较强的自旋过滤能力, 因而可以被看做是一类新型的低维自旋过滤器.     

Al2O3钝化及其在晶硅太阳电池中的应用

介绍了Al₂O₃的材料性质及其原子层沉积制备方法, 详细阐述了该材料的钝化机制(化学钝化和场效应钝化), 并从薄膜厚度、热稳定性及叠层钝化等角度阐释其优化方案. 概述了Al₂O₃钝化在晶体硅太阳电池中的应用, 主要包括钝化发射极及背面局部扩散电池和钝化发射极及背表面电池. 最后, 对Al₂O₃钝化工艺的未来研究方向和大规模的工业应用进行了展望.     

n-i-p结构钙钛矿太阳能电池界面钝化的研究进展

近年来有机-无机杂化钙钛矿材料因其吸收系数高、成本低廉、制备工艺简单等优点吸引了大批科研人员进行研究,目前在实验室制备的电池能量转换效率已经超过23%.钙钛矿太阳能电池一般采用溶液法逐层制备,在此过程中由于退火温度、结晶速率等因素的影响,钙钛矿内部以及界面会产生大量的缺陷,这些缺陷会增加载流子复合概率,降低载流子寿命,严重影响钙钛矿太阳能电池的性能.因此研究和理解钙钛矿的缺陷对制备高效钙钛矿太阳能电池至关重要.本文讨论了在正式结构中,钙钛矿太阳能电池缺陷的产生以及缺陷对钙钛矿太阳能电池的影响,分析了不同材料钝化电子传输层/钙钛矿层界面以及钙钛矿层/空穴传输层界面缺陷的机理,对比了不同钝化材料对钙钛矿太阳能电池光伏性能的影响,总结了界面钝化材料在钙钛矿太阳能电池中的作用.最后指出了钙钛矿太阳能电池钝化缺陷的研究趋势和发展方向.     

一种印刷型薄膜太阳能电池p-n结调制技术

能带值为0.5~0.85 eV材料的稀缺是多结太阳能电池面临的一个主要挑战,本文使用非真空的机械化学法合成了能带值为0.83 eV的Cu₂SnS₃化合物,使用印刷技术将其制备成吸收层薄膜,并采用superstrate太阳能电池结构(Mo/Cu₂SnS₃/In₂S₃/TiO₂/FTO glass)对其光伏特性进行了研究.实验表明所制备的太阳能电池短路电流密度、开路电压、填充因子和转换效率分别为12.38 mA/cm²、320 mV、0.28和1.10%.此外,为更好地满足多结太阳能电池对电流匹配的需求,本文对所制备太阳能电池的Cu₂SnS₃/In₂S₃ p-n结进行了分析.通过在p-n结界面植入一层薄的疏松缓冲层,使调制后的太阳能电池短路电流密度从最初的12.38 mA/cm²增加到了23.15 mA/cm²,相应太阳能电池转换效率从1.1%增加到了1.92%.该p-n调制技术对印刷型薄膜太阳能电池具有重要借鉴意义.     

钙钛矿晶体的电荷复合动力学研究

本文利用紫外吸收光谱和稳态荧光光谱技术结合理论模型，研究了钙钛矿材料CH₃NH₃PbI₃晶体在光激发过程中的电荷复合动力学行为，进而获得晶体的扩散长度. 电荷载体的扩散长度是判断光电材料的重要参数. 研究通过合成两种不同缺陷态浓度的CH₃NH₃PbI₃晶体，测量这两种晶体在0.019∽4.268 μJ/cm²的激光激发下的时间分辨荧光光谱，利用动力学模型对光谱进行拟合，可以获得每个晶体的掺杂浓度，空穴浓度以及电荷复合参数. 将这些参数结合已有公式，最终可获得每个晶体的电荷载体的扩散长度.     

Si3N4的晶体化和ZrN/Si3N4纳米多层膜的超硬效应

研究了Si₃N₄层在ZrN/Si₃N₄纳米多层膜中的晶化现象及其对多层膜微结构与力学性能的影响. 一系列不同Si₃N₄层厚度的ZrN/Si₃N₄纳米多层膜通过反应磁控溅射法制备. 利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能. 结果表明，由于受到ZrN调制层晶体结构的模板作用，溅射条件下以非晶态存在的Si₃N₄层在其厚度小于0.9 nm时被强制晶化为NaCl结构的赝晶体，ZrN/Si₃N₄纳米多层膜形成共格外延生长的柱状晶，并相应地产生硬度升高的超硬效应. Si₃N₄随层厚的进一步增加又转变为非晶态，多层膜的共格生长结构因而受到破坏，其硬度也随之降低.     

Si3N4在h-AlN上的晶体化与AlN/Si3N4纳米多层膜的超硬效应

采用反应磁控溅射法制备了一系列具有不同Si₃N₄层厚度的AlN/Si₃N₄纳米多层膜,利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能.研究了Si₃N₄层在AlN/Si₃N₄纳米多层膜中的晶化现象及其对多层膜生长结构与力学性能的影响.结果表明,在六方纤锌矿结构的晶体AlN调制层的模板作用下,通常溅射条件下以非晶态存在的Si₃N₄层在其厚度小于约1nm时被强制晶化为结构与AlN相同的赝形晶体,AlN/Si₃N₄纳米多层膜形成共格外延生长的结构,相应地,多层膜产生硬度升高的超硬效应.Si₃N₄随层厚的进一步增加又转变为非晶态,多层膜的共格生长结构因而受到破坏,其硬度也随之降低.分析认为,AlN/Si₃N₄纳米多层膜超硬效应的产生与多层膜共格外延生长所形成的拉压交变应力场导致的两调制层模量差的增大有关. 关键词： 3N₄纳米多层膜')" href="#">AlN/Si₃N₄纳米多层膜 外延生长 赝晶体 超硬效应     

掺镧PbWO4闪烁晶体的缺陷研究

利用正电子湮没寿命谱(PAT)和X射线电子能谱(XPS)研究了掺镧所引起的PbWO₄ 晶体缺陷的变化.结果表明：掺镧后,PbWO₄晶体中的正电子捕获中心铅空位(V< sub>Pb)浓度增加,并进一步诱导低价氧浓度的增加.讨论了掺La的作用机制,认为掺 La将抑制晶体中的氧空位,增加铅空位浓度. 关键词： 掺镧钨酸铅晶体 正电子湮没寿命谱 X射线电子能谱 缺陷     

Growth of gem-grade nitrogen-doped diamond crystals heavily doped with the addition of Ba（N3）2

Additive Ba(N 3) 2 as a source of nitrogen is heavily doped into the graphite-Fe-based alloy system to grow nitrogendoped diamond crystals under a relatively high pressure (about 6.0 GPa) by employing the temperature gradient method.Gem-grade diamond crystal with a size of around 5 mm and a nitrogen concentration of about 1173 ppm is successfully synthesised for the first time under high pressure and high temperature in a China-type cubic anvil highpressure apparatus.The growth habit of diamond crystal under the environment with high degree of nitrogen doping is investigated.It is found that the morphologies of heavily nitrogen-doped diamond crystals are all of octahedral shape dominated by {111} facets.The effects of temperature and duration on nitrogen concentration and form are explored by infrared absorption spectra.The results indicate that nitrogen impurity is present in diamond predominantly in the dispersed form accompanied by aggregated form,and the aggregated nitrogen concentration in diamond increases with temperature and duration.In addition,it is indicated that nitrogen donors are more easily incorporated into growing crystals at higher temperature.Strains in nitrogen-doped diamond crystal are characterized by micro-Raman spectroscopy.Measurement results demonstrate that the undoped diamond crystals exhibit the compressive stress,whereas diamond crystals heavily doped with the addition of Ba(N 3) 2 display the tensile stress.     

硅酸镁钙钛矿弹性及热力学特性的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理计算,结合准谐德拜模型研究了高压下硅酸镁钙钛矿的弹性及热力学特性. 计算得到的物态方程数据、热容、热膨胀系数等在宽广的温度和压力范围与实验结果及其他理论计算结果吻合. 根据有限应变理论计算了硅酸镁钙钛矿的弹性常数,并讨论了杨氏模量、泊松比、德拜温度、晶体各向异性随压力的变化.     

AlN/Si3N4纳米多层膜的外延生长与力学性能

采用射频磁控溅射方法制备单层AlN, Si₃N₄薄膜和不同调制周期的AlN/Si₃N₄纳米多层膜.采用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和纳米压痕仪对薄膜进行表征.结果发现,多层膜中Si₃N₄层的晶体结构和多层膜的硬度依赖于Si₃N₄层的厚度.当AlN层厚度为4.0nm、 Si₃N₄层厚度 关键词： 3N₄纳米多层膜')" href="#">AlN/Si₃N₄纳米多层膜 外延生长 应力场 超硬效应     

Electron transport layer engineering with rubidium chloride alkali halide to boost the performance of perovskite absorber layer

The mesoscopic perovskite solar cells (PSCs) based on titanium oxide (TiO₂) with a certified 25.2% efficiency are the forefront devices in the PSCs field. Hence, it can conclude the mesoporous titanium oxide (mp-TiO₂) is one of the most promising candidates to use as an electron transport layer (ETL) in PSCs. Improving the conductivity of mp-TiO₂ can consider as a simple route to motivate the electron extraction ability of this layer and increase the efficiency of PSCs. Herein, rubidium chloride (RbCl) was introduced as an additive source to boost the optoelectronic properties of mp-TiO₂ ETL. It was observed through ETL modification with RbCl, the optical transmittance of mp-TiO₂ remains constant but increases its electro-conductivity. Results showed that the morphology and crystalline properties of the perovskite layer with a modified ETL substrate is improved. It indicates a perovskite layer with enlarger grains and lower lead iodide (PbI₂) surplus. Altogether, ETL modification brings a champion efficiency of 11.10% for hole transport layer (HTL)-free PSCs higher than that of 8.65% for the HTL-free PSCs based on pristine ETL. Besides, Modified PSCs compared to pristine PSCs showed higher stability response as a result of lower grain boundaries in the modified perovskite layer.     

Dy掺杂对Sr2Bi4Ti5O18铁电陶瓷性能的影响

用传统固相烧结法制备了Sr₂Bi_4-xDy_xTi₅ O₁₈(SBDT-x, x=0—0.20)陶瓷样品. x射线衍射分析表明, 微量的Dy掺杂没有影 响Sr₂Bi₄Ti₅O₁₈(SBTi) 原有的层状钙钛 矿结构. 通过研究样品的介电特性, 发现Dy掺杂减小了材料的损耗因子, 降低了样品铁电- 顺电相转变的居里温度. 铁电性能测量结果表明, 随Dy含量的增加, SBDT-x系列样品的剩余 极化先增大, 后减小. 当Dy掺杂量为0.01时, 剩余极化达到最大值, 约为20.1 μC·cm^-2. 掺杂引起剩余极化的变化, 与材料中缺陷浓度、内应力以及晶格畸变程度等因 素有关, 是多种作用机理相互竞争的结果. (Bi₂O₂)²⁺ 层通常被看作是绝缘层和空间电荷库, 对材料的铁电性能起关键作用. 掺杂离子进入(Bi2O₂)²⁺层会导致铁电性能变差. 关键词： 2Bi₄Ti₅O₁₈陶瓷')" href="#">Sr₂Bi₄Ti₅O₁₈陶瓷 Dy掺 杂 铁电性能 居里温度     

Theoretical studies of the spin Hamiltonian parameters and local structures for WO3 doped Zn3(PO4)2ZnO nanopowders

The spin Hamiltonian parameters (SHPs) and the local structures for impurity W⁵⁺ in the Zn₃(PO₄)₂ZnO nanopowders doped with WO₃ under different concentrations are theoretically investigated using the perturbation calculations of these parameters. The exponential functions of the related quantities (cubic field parameter Dq, covalency factor N, relative tetragonal compression ratio τ and core polarisation constant κ) of concentration x with totally four adjustable coefficients a, b, c and d are adopted to fit the concentration dependences of the experimental d-d transition bands and SHPs. The impurity W⁵⁺ centres demonstrate moderate tetragonal compression ratios τ (～3.1%) due to the Jahn–Teller effect. With the increase of WO₃ concentration, Dq and N show moderately decreasing rules, while τ and κ exhibit slightly and moderately increasing tendencies with x, respectively. The mechanisms of the above concentration dependences of these quantities are analysed from the modifications of the local crystal-field strength and electron cloud density around the impurity W⁵⁺ with the variation of x. Present theoretical studies would be useful to the exploration of the structural properties and optical applications for WO₃ doped Zn₃(PO₄)₂ZnO nanopowders.