熔体旋甩法合成n型(Bi_(0.85)Sb_(0.15))_2(Te_(1-x)Se_x)_3化合物的微结构及热电性能

采用熔体旋甩结合放电等离子烧结(MS-SPS)技术制备了单相n型四元(Bi0.85Sb0.15)2(Te1-xSex)3(x=0.15,0.17,0.19,0.21)化合物,并对所得样品的微结构和热电传输性能进行了系统研究.样品自由断裂面的场发射扫描电子显微镜及抛光面的背散射电子成分分析表明:块体材料晶粒细小,晶粒排列紧密,成分分布均匀且相结构单一,样品中存在大量10—100nm的层状结构.随着Se含量x的增加,样品的电导率和热导率逐渐增加,而Seebeck系数逐渐降低.相比商业应用的区熔材料,MS-SPS方法合成的高Se组成的样品均在425K后表现出更高的ZT值,其中(Bi0.85Sb0.15)2(Te0.83Se0.17)3样品具有最高的ZT值,在360K可达到0.96,并在320—500K均保持较高的ZT值,500K时其ZT值相比区熔材料提高了48%.此外,通过调节Se的含量,可以有效地调控材料的ZT峰值出现的温度段,这对多级或梯度热电器件的制备具有重要意义.     

稀土Tb3+掺杂纳米ZnO的发光性质

ZnO是一种优良的直接宽带隙半导体发光材料(Eg=3.4 eV),具有优异的晶格、光学和电学性质,稀土离子掺杂浓度和热处理温度对ZnO∶Re3 纳米晶发光强度、峰位变化等光学性质具有重要影响.利用溶胶-凝胶法(Sol-Gel),在不同退火温度下,制备了不同浓度的ZnO∶Tb3 纳米晶.室温下,测量了样品的X射线衍射谱(XRD)、光致发光谱(PL)和激发谱(PLE).观察到纳米ZnO基质在520 nm附近宽的绿光可见发射和稀土Tb3 在485,544,584和620 nm附近的特征发射.通过ZnO基质可见发射强度和稀土Tb3 特征发射强度随Tb3 掺杂浓度、退火温度的变化关系,获得了5D4→7F5跃迁的绿色主发射峰最强的样品制备工艺参数,其退火温度为600℃、掺杂浓度为4 at%;给出了稀土Tb3 的激发态5D4→7F6(485 nm),5D4→7F5(544 nm)和5D4→7F4(584 nm)的发射机制;证实了稀土Tb3 与纳米ZnO基质之间存在双向能量传递.     

钙钛矿型La_(0.8)MnO_(3+δ)的磁性和磁电阻效应

用固相反应法制备了钙钛矿锰氧化物La_(0.8)MnO_(3+δ),通过测量直接烧结样品和氧气退火样品的M-T曲线和ρ-T曲线,研究了镧空位对样品磁电性质的影响.结果发现,两个样品在110K附件样品发生顺磁到铁磁转变,但该相变在ρ-T曲线上并没出现.对于退火样品,电阻率大小比直接烧结样品下降一个量级,而且在ρ-T曲线205K和245K处出现两个电阻峰,而且高温处的峰位置受磁场的影响较大,可能是因为退火后氧含量的增加导致的.     

钾掺杂多壁纳米碳管储氢性能研究

使用自制的钴催化裂解碳氢气法制备多壁纳米碳管 ,并对其进行退火、掺杂等一系列预处理 ,然后使用高压高纯氢源 ,在中压 (12MPa)和室温条件下 ,进行钾掺杂多壁纳米碳管的储氢性能实验 .结果表明 :预处理对纳米碳管的储氢性能有很大影响 .实验条件下 ,经过氮气退火 ,并在 1.0mol/L硝酸钾溶液中掺杂的多壁纳米碳管吸氢量最大 (H/C质量分数为 3.2 % ) .上述样品在室温下的放氢量一般不超过其吸氢量的 5 0 .8% .     

Tb~(3+)和Yb~(3+)掺杂Y_2O_3发光粉体的制备和近红外量子剪裁研究

采用共沉淀法制备了Y2O3∶Tb3+和Y2O3∶Tb3+,Yb3+两种样品。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和荧光光谱仪分析和测试了样品的形貌、微结构和室温下的荧光光谱,得到了不同掺杂浓度、退火温度、溶液pH值下Y2O3∶Tb3+的最优工艺制备条件:Tb3+浓度1.5%、退火温度1 400℃、溶液偏碱性环境下,样品在300nm光激发下于543nm处有最大绿光发射。详细分析了Tb3+能级结构和跃迁属性与实验光谱的对应关系,阐述了工艺条件的影响机理和主要影响样品发光的荧光猝灭效应。制备的Y2O3∶Tb3+,Yb3+粉体,敏化离子Tb3+与激活离子Yb3+间存在能量传递过程,使样品在近红外区有可观的发光,从能级角度对两离子间的合作下转换发光过程进行了描述,同样分析了该体系下的荧光猝灭过程。实验证明近红外量子剪裁可有效提高掺杂离子的发光效率,在硅太阳能电池等领域有广阔的应用前景。     

Ge掺杂n型Sn基VIII型单晶笼合物的制备及热电传输特性

采用Sn自熔剂法制备了具有n型传导的VIII型Ba8Ga16 xGexSn30(0 x 1.0)单晶笼合物,并对其结构和热电特性进行研究.研究结果表明:Ge在单晶中的实际含量较少,随着掺杂量的增加样品的晶格常数略有减小,Ge掺杂后样品的载流子浓度较掺杂前低,迁移率增加;所有样品的Seebeck系数均为负值,且绝对值较未掺杂样品低,但Ge掺杂后样品的电导率提高了62%;x=0.5的样品在500 K附近取得最大ZT值1.25.     

退火对Hf_(1-x)Y_(x)O_(2 )体系的结构与磁性的影响

利用溶胶凝胶法制备不同掺杂浓度的Hf_(1-x)Y_(x)O_(2 )(α=0,0.07,0.3,0.5)系列样品,探究了不同退火时间对样品的结构、形貌、磁学性质的影响.X射线衍射分析表明,随着掺杂浓度的提高,样品从单斜相逐渐转变为立方相.掺杂浓度为=0.07的样品为单斜和立方的混合相,且随着退火时间的延长,单斜相的比例逐渐增加.扫描电子显微镜结果表明,样品为几十微米大小的不规则颗粒,不同退火时间对样品形貌无显著影响.磁性测量结果表明,掺杂样品在室温下具有铁磁特性,而且可以利用掺杂浓度和退火时长进行调控.我们认为Hf_(1-x)Y_(x)O_(2 )体系的室温铁磁性可能与Y掺杂导致的样品内氧空位及缺陷有关.     

高压烧结法制备Bi2Te3纳米晶块体热电性能的研究

用高压烧结法对水热法制备的Bi₂Te₃纳米线及纳米颗粒粉体进行了压制成型, 并与真空热压法制备的样品进行了形貌和热电性能的比较. 研究表明, 高压烧结样品内的晶粒尺寸明显小于热压样品. 热电性能的研究表明, 高压烧结样品的电阻率、赛贝克系数和热导率均优于真空热压样品. 由纳米线粉体高压烧结的样品其热电优值ZT 在室温时达到了0.5, 高于真空热压样品的值, 表明高压烧结是热电材料纳米粉体成型的一种有效方法.     

Tb掺杂双层锰氧化物La_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7的磁熵变和电输运性质

研究了Tb掺杂对双层锰氧化物La_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7磁熵变和电输运性质的影响.样品采用传统固相反应法制备,两样品的名义组分可以表示为(La_(1-x)Tb_x)_(4/3)Sr_(5/3)Mn_2O_7(x=0,0.025),磁场为7 T时的最大磁熵变?S_M分别为-4.60 J/(kg·K)和-4.18 J/(kg·K).比较后发现,Tb元素的掺杂使得最大磁熵变值减小,但同时增大了相对制冷温区.电性测量结果表明,x=0.025的样品在高温区的导电机制可以用小极化子模型解释,与母体三维变程跳跃模型不同;当温度降低至三维长程铁磁有序温度(T_c~(3D))附近时,掺杂样品发生金属绝缘相变;掺杂后样品在T_c~(3D)附近,磁电阻取得极大值(约为56%),表明是本征磁电阻效应.     

Y_2O_3纳米晶体中Ln~(3+)(Ln=Tb,Tm,Eu)发光浓度猝灭及能量传递的研究

采用燃烧法制备了不同Ln3+(Ln=Tb,Tm,Eu)掺杂浓度和不同粒径的Y2O3:Im纳米晶体粉末样品,并通过高温退火获得了相应掺杂浓度的体材料样品.测量了纳米和体材料样品的发射光谱、XRD谱并拍摄了不同粒径样品的TEM照片.研究了纳米Y2O3:Ln晶体粉末中发光中心的浓度猝灭现象和不同发光中心之间的能量传递行为.研究发现,在Y2O3纳米晶体粉末中,Tb3:5D4→7F5和Eu3+:5D0→7F2发光的浓度猝灭与体材料中相似,而Tb3+:5D3→7F5和Tm3+:1D2→3H4发光的猝灭浓度明显高于体材料.这是因为纳米微晶的界面会阻止能量传递的进行,产生较强的尺寸限制效应,抑制发光材料中发光中心之间能量传递的进行,但不同类型的能量传递对粒径尺寸变化的依赖关系不同.尺寸限制效应对长程相互作用类型的能量传递(如电偶极一电偶极相互作用)的抑制作用明显,对短程相互作用类型的能量传递(如交换相互作用)的影响较小.     

碳纳米管掺杂MgB2的磁通钉扎特性

利用固相反应法制备了按不同质量比掺杂CNTs的MgB2超导材料.10 K时,1%掺杂量的样品在零场下Jc=1.89× Acm-2,不可逆场为6.9 T,退火以后样品的不可逆场提高到7.5 T.20 K时,0.5%掺杂量的样品在零场下Jc=1.15× Acm-2,不可逆场为4 T.样品的钉扎作用主要来自晶粒间的晶面钉扎作用.     

Tb3+掺杂Y2O3纳米晶体中Tb3+离子4f5d跃迁及能量传递的研究

采用燃烧法制备了不同Tb3 掺杂浓度和不同粒径的Y2O3:Tb纳米晶体粉末样品,并通过高温退火获得了相应Tb3 掺杂浓度的体材料样品。测量了纳米和体材料样品的发射光谱、激发光谱、X射线衍射谱和荧光衰减曲线,并拍摄了不同粒径样品的透射电子显微镜(TEM)照片。研究纳米Y2O3∶Tb晶体粉末中Tb3 离子的4f5d跃迁发现,由于在近表面的低结晶度环境和颗粒内部的高结晶度环境中Tb3 离子4f5d跃迁对应的激发峰位置不同,不同粒径样品中处于这两种环境的Tb3 离子比例也不同,激发谱的谱线形状存在较大差别,还对Tb3 离子的能量传递进行了研究,发现Y2O3∶Tb晶体粉末中Tb3 的(5D3,7F6)→(5D4,7F0)能量传递类型为受纳米限域效应影响很大的电偶极电偶极相互作用;引起5D4→7F5(543nm)发光浓度猝灭的是不同Tb3 离子5D4能级之间交换相互类型的能量传递,此类型的能量传递受纳米限域效应影响较小。     

(Bi1-x Agx)2(Te1-ySey)3粉体的机械合金化制备及其放电等离子烧结体的热电输运特性

采用机械合金化制备了n型(Bi1-x Agx)2(Te1-y Sey)3合金粉体,对其进行XRD分析表明Bi,Te,Ag,Se单质粉末,经2 h球磨后实现了合金化;SEM分析表明随着机械合金化时间延长粉体颗粒变得均匀、细小,颗粒尺寸在微米至哑微米数量级.采用放电等离子烧结制备了块体样品,研究了合金成分和球磨时间对热电件能的影响.结果表明材料的热电性能与掺杂元素有密切关系.Ag有利于提高功率因子和降低晶格热导率,球磨10 h的(Bi0.99Ag0.01)2(Te0.96Se0.04)3合金粉末的烧结块体具有最大的功率因子和最低的晶格热导率,并在323 K取得最高ZT值0.52.     

钙钛矿钴氧化物La_(0.5-x)Nd_xSr_(0.5)CoO_3(x=0,0.1,0.15)的磁性和电输运性质

本文采用传统固相反应法制备多晶La_(0.5-x)Nd_xSr_(0.5)CoO_3(x=0,0.1,0.15)系列样品,通过测量其磁化强度与温度变化曲线(M~T)、磁化强度与外场变化曲线(M~H)、电子自旋共振谱(ESR)和电阻率与温度变化曲线(ρ~T)对样品的磁性和电输运性质进行了研究.结果表明:由于Nd~(3+)离子掺杂,使得系统中Co~(3+)和Co~(4+)离子之间的铁磁耦合增大,自旋与晶格的耦合作用增强,从而导致掺杂前后样品的磁性方面发生了改变:样品的铁磁转变温度TC和磁熵变值|ΔSM|均随掺杂量x的增加而增大,三个样品的TC分别为:190K、205K和233K,x=0.0样品在TC附近的相变为二级相变,x=0.1和x=0.15样品在TC附近的相变为一级相变.同样的,Nd~(3+)离子掺杂使得样品在电输运性质方面也发生了改变:由于Nd~(3+)离子掺杂,体系内Co离子的自旋态和无序性等均发生改变,从而使x=0.1样品中铁磁导电区域增大,尽管x=0.0和x=0.1样品均表现出绝缘体行为,但是随着掺杂量x的增加,电阻率大幅降低.     

高压处理对稀磁半导体Zn_(1-x)Mn_xO磁性的影响

用固相反应法制备出过渡金属Mn掺杂的ZnO系列样品,并对其进行了高压处理.高压处理后的样品,通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪进行了微观结构的表征分析.通过磁性能的测量,初步研究了压力对Mn掺杂ZnO稀磁半导体磁性能的影响.结果表明:适当的高压处理可以有效增强材料的室温铁磁性,但当压力超过一定值后,压力会使材料的磁性能下降.     

机械合金化法制备Nb_3Al_(1-x)Si_x

采用机械合金化法制备了一系列的Nb_3Al_(1-x)Si_x(x=0~0.2)多晶样品,利用高能球磨机获得Nb(Al,Si)固溶体,然后在900℃的温度下烧结将固溶体转变为超导相.XRD测试结果表明,经3小时高能球磨后Al和Si固溶到Nb中形成Nb(Al,Si)固溶体,烧结后的样品具有较好的单相性,为A15型晶体结构,并且晶格随掺杂量的增加逐渐减小.磁性测量结果表明,纯样Nb3Al的Tc约为14K,随掺Si量的增加Tc逐渐减小.结合EDX分析,所有Nb_3Al_(1-x)Si_x样品的超导电性来源于A15相,但由于随掺杂量的增加样品中Al的含量逐渐减少导致了Tc逐渐减小.     

Mo掺杂La_(0.7)Ca_(0.2)Ba_(0.1)Mn_(1-x)Mo_xO_3体系的磁电性质

本文采用固相反应法制备了高价态离子Mo掺杂的La0.7Ca0.2Ba0.1Mn1-xMoxO3(x=0,0.01,…,0.06)多晶样品,研究了Mo掺杂对样品的结构、磁性和磁电阻的影响.X射线衍射谱证实所有样品均为具有正交对称性的钙钛矿结构.零场冷却(ZFC)和加场冷却(FCH=0.01T)下其磁化～温度(M～T)曲线的测量表明样品随温度降低发生了从顺磁(PM)到铁磁(FM)的相变,T相似文献   

Pr含量对Bi_5Fe_(0.5)Co_(0.5)Ti_3O_(15)室温多铁性的影响

采用改良的固相烧结工艺制备了Bi5-xPrxFe0.5Co0.5Ti3O15(BPFCT-x,x=0.25,0.50,0.75,0.80)陶瓷样品.X射线衍射结构分析表明:镨(Pr)含量对样品微观结构产生了影响,但所有样品均为层状钙钛矿结构;BPFCT-x样品的剩余极化强度(2Pr)随着掺杂量的增加呈现出先增大后减小的变化趋势,当Pr含量为0.75时,样品的2Pr达到最大值,为6.43μC/cm2.样品的磁性与铁电性能具有相同的变化规律,室温下样品的剩余磁化强度(2Mr)也呈现出先增大后减小的趋势,并且也在x=0.75时达到最大为0.097 emu/g.随着Pr掺杂量增大,样品的室温下铁电和铁磁性能得到明显改善,并且当掺杂量为0.75时,样品室温多铁性最好.Pr掺杂降低了样品中的缺陷浓度,从而提高了样品铁电畴动性,这有助于提高样品铁电性能.而样品铁磁性能的改善可能与Pr对样品晶格畸变产生的影响有关.     

Gd2(MoO4)3:Tb3+荧光粉的固相合成与光谱性质

以MoO3、Gd2O3及Tb4O7为原料,以NH4HF2为助溶剂,在碳粉还原条件下制备了不同Tb3+掺杂浓度的Gd2( MoO4)荧光粉样品.采用X射线衍射(XRD)对样品的晶体结构进行了表征,发现掺杂浓度的改变未对产物的晶体结构产生影响,产物均为单一正交相Gd2( MoO4)3.对样品的激发、发射光谱及荧光衰减特性进...     

Si含量对高锰硅化合物相组成及热电性能的影响研究

采用高频感应熔融、退火结合放电等离子烧结方法制备高锰硅(HMS)化合物MnSi1.70+x(x=0,0.05,0.1,0.15),系统研究了Si含量变化对材料相组成、微结构和热电性能的影响规律.结果表明,当x0.1时,样品由HMS和贫Si的MnSi金属相两相组成,随着Si含量x的增加,MnSi相相对含量减小;当x=0.1时,所得样品为单相HMS化合物;当x0.1时,样品由HMS和过量Si两相组成.随着x的增加,由于样品中高电导的金属相MnSi含量逐渐减少,样品的电导率逐渐下降,而Seebeck系数随之增加.室温下样品载流子浓度和有效质量随x增大逐渐减小,而迁移率逐渐增加.MnSi和Si杂相与HMS相比均为高热导相,因此当x=0.1时,由于样品为单相HMS,从而表现出最低热导率和最高ZT值.MnSi1.80样品在800K时热导率最小值达到2.25W·m-1K-1,并在850K处获得最大ZT值(0.45).