单轴压力下Ge2X2Te5(X=Sb,Bi)薄膜拓扑相变的第一性原理研究

随着拓扑绝缘体的发现, 材料拓扑物性的研究成为凝聚态物理研究的热点领域. 本文基于第一性原理计算, 研究了化合物Ge₂X₂Te₅ (X=Sb, Bi) 的块体结构和二维单层和双层薄膜结构的拓扑物性, 以及单双层薄膜在垂直方向单轴压力下的拓扑量子相变. 研究发现, A型原子序列排列的这两种化合物都是拓扑绝缘体, 其单层薄膜都是普通金属, 而双层薄膜都是拓扑金属, 单层和双层薄膜在单轴加压过程中都没有发生拓扑量子相变; 这两种化合物的B型原子序列的晶体是普通绝缘体, 其所对应的薄膜, Ge₂Sb₂Te₅单层是普通金属, 双层薄膜和Ge₂Bi₂Te₅的单层和双层薄膜均为普通绝缘体, 但是在单轴加压过程中B 型原子序列所对应的单层和双层薄膜都转变为拓扑金属.     

Bi2Te3-xSex(x≤3)同晶化合物电子结构的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理全势能线性缀加平面波方法(FLAPW),分析了Bi₂Te_3-xSe_x体系中各原子自旋轨道耦合(SOI)的p_1/2修正对体系性质的影响,并对Bi₂Te_3-xSe_x(x≤3)同晶化合物的电子特性进行系统的理论研究,首次计算出Bi₂S 关键词： 2Te_3-xSe_x(x≤3)同晶化合物')" href="#">Bi₂Te_3-xSe_x(x≤3)同晶化合物 第一性原理 电子结构 自旋轨道耦合     

α-Al2O3(0001)基片表面结构与能量研究

对α-Al₂O₃(0001)晶体表层三种不同终止原子结构的计算模型， 在三维周期边界条件下 的κ空间中，采用超软赝势平面波函数描述多电子体系.应用基于密度泛函理论的局域密度 近似，计算了不同表层结构的体系能量，表明最表层终止原子为单层Al的表面结构最稳定. 对由10个原子组成的菱形原胞进行了结构优化，得到晶胞参数值(a₀＝0.48178n m)与实验 报道值误差小于1.3%.进一步计算了超晶胞(2×2)表面弛豫，弛豫后原第2层O原子层成为最 表层； 对不同表层O，Al原子最外层电子进行了布居分析，表面电子有更大的概率被定域在 O原子的周围，表面明显地表现出O原子的电子表面态. 关键词： 2O₃(0001)')" href="#">α-Al₂O₃(0001) 超软赝势 表面结构 表面态     

温度对ZnO/Al2O3(0001)界面的吸附、扩散及生长初期模式的影响

构建了一个ZnO沉积在α-Al₂O₃(0001)表面生长初期的模型，采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法进行了动力学模拟.发现在400，600和800℃的条件下界面原子有不同的扩散能力，因此温度对ZnO/α-Al₂O₃(0001)表面界面结构以及ZnO薄膜生长初期模式有决定性的影响.在整个ZnO吸附生长过程中，O原子的扩散系数大于Zn原子的扩散系数，O原子的层间扩散对薄膜的均匀生长起着重要作用.进一步从理论计算上证实了ZnO在蓝宝石(0001)上两种生长模式的存在，400℃左右生长模式主要是Zn螺旋扭曲生长，具有Zn六角平面对称特征，且有利于Zn原子位于最外表面.600℃左右呈现为比较规则的层状生长，且有利于O原子位于最外表面.模拟观察到在ZnO薄膜临近Al₂O₃基片表面处，Zn的空位缺陷明显多于O的空位缺陷. 关键词： 扩散 薄膜生长 2O₃(0001)')" href="#">α-Al₂O₃(0001) ZnO     

MoO3/Al2O3催化剂中Mo分散的正电子研究

用浸渍法制备了一系列不同Mo含量的MoO₃/Al₂O₃催化剂.测量了这些样品的正电子湮没寿命谱(PALS)与符合多普勒展宽(CDB)谱,以研究其孔洞结构以及Mo分散.正电子寿命测量结果表明,Al₂O₃载体中存在两种不同尺寸的孔洞.掺入MoO₃之后,Mo原子主要进入Al₂O₃的大孔中,使孔洞体积减小.符合多普勒展宽谱结果表明,当MoO 关键词： 3/Al₂O₃催化剂')" href="#">MoO₃/Al₂O₃催化剂 正电子湮没寿命谱 符合多普勒展宽 Mo 分散     

SrBi2Ta2O9/Bi4Ti3O12复合铁电薄膜的制备与特性研究

采用溶胶凝胶工艺在p-Si衬底上制备了SrBi₂Ta₂O₉/Bi₄Ti₃O₁₂复合铁电薄膜. 研究了SrBi₂Ta₂O₉/Bi₄Ti₃O₁₂复合薄膜的微观结构与生长行为、铁电性能和疲劳特性. 研究表明: Si衬底Bi₄Ti< 关键词： 2Ta₂O₉')" href="#">SrBi₂Ta₂O₉ 4Ti₃O₁₂')" href="#">Bi₄Ti₃O₁₂ 复合铁电薄膜 溶胶凝胶工艺     

Bi2Te3拓扑绝缘体表面颗粒化铅膜诱导的超导邻近效应

拓扑绝缘体的出现为寻找拓扑超导体和Majorana费米子提供了一种可能的途径. 在拓扑绝缘体Bi₂Te₃表面沉积极薄的不连续铅膜, 试图通过邻近效应感应出大片的超导区, 为下一步研究拓扑超导电性创造条件.借助四引线电输运测量实验, 在0.25 K的低温下看到了超流现象, 表明沉积在Bi₂Te₃表面的厚度小于20 nm的颗粒化铅膜能够诱导邻近效应, 并且使大片Bi₂Te₃超导. 关键词： 超导邻近效应 S-N-S结 拓扑绝缘体     

Al2O3绝缘层的AlGaN/GaN MOSHEMT器件研究

在研制AlGaN/GaN HEMT器件的基础上,采用ALD法制备了Al₂O₃ AlGaN/GaN MOSHEMT器件.通过X射线光电子能谱测试表明在AlGaN/GaN异质结材料上成功淀积了Al₂O₃薄膜.根据对HEMT和MOSHEMT器件肖特基电容、器件输出以及转移特性的测试进行分析发现：所制备的Al₂O₃薄膜与AlGaN外延层间界面态密度较小,因而MOSHEMT器件呈现出较 关键词： 2O₃')" href="#">Al₂O₃ ALD GaN MOSHEMT     

Si掺杂β-Ga2O3的第一性原理计算与实验研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势(USPP)法, 在广义梯度近似(GGA)下计算了本征β-Ga₂O₃和Si掺杂β-Ga₂O₃的能带结构、电子态密度、差分电荷密度和光学特性. 在蓝宝石衬底(0001)晶面上用脉冲激光沉积(PLD)法制备了本征β-Ga₂O₃和Si掺杂β-Ga₂O₃薄膜, 测量了其吸收光谱和反射光 关键词： 第一性原理 超软赝势 密度泛函理论 2O₃')" href="#">Si掺杂β-Ga₂O₃     

Bi2Ti2O7/Si薄膜的制备及C-V特性研究

采用化学溶液分解法(CSD)在Si衬底上制备了Bi₂Ti₂O₇薄膜.X射线双晶衍射和原子力显微镜检测表明,所制备的薄膜主要为Bi₂Ti₂O₇相的多晶材料.同时还研究了AuBi₂Ti₂O₇/n-Si(100)结构的电容电压(C-V)特性,结果表明,在Bi₂Ti₂O关键词： C-V特性 2Ti₂O₇薄膜')" href="#">Bi₂Ti₂O₇薄膜 电荷迁移     

粗糙界面对Bi2Te3/PbTe超晶格热电优值影响的理论分析

以Bi₂Te₃/PbTe超晶格薄膜为例,分析电子在Bi₂Te₃量子阱中的输运过程,综合了薄膜的经典散射效应和理想量子效应,并以此混合效应为基础,在PbTe障碍层厚度一定时,模拟计算了两种混合效应中量子效应占不同比例时,Bi₂Te₃/PbTe超晶格热电优值的变化.在镜面反射占混合效应的0.3时,得到的热电优值与当前报道的量子阱超晶格的实验值接近. 关键词： 超晶格 粗糙界面 热电优值     

蓝宝石衬底上Gd2O3掺杂CeO2氧离子导体电解质薄膜的生长及电学性能

采用反应磁控溅射方法,在(0001)蓝宝石单晶衬底上,制备了纳米多晶Gd₂O₃掺杂CeO₂(GDC)氧离子导体电解质薄膜,采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)对薄膜物相、结构、粗糙度、表面形貌等生长特性进行了表征,利用交流阻抗谱仪测试了GDC薄膜不同温度下的电学性能;实验结果表明,GDC薄膜为面心立方结构,在所研究的衬底温度范围内,均呈强(111)织构生长;薄膜表面形貌随衬底温度发生阶段性变化：衬底温度由室温升高到300℃时, 关键词： 2O₃掺杂CeO₂电解质薄膜')" href="#">Gd₂O₃掺杂CeO₂电解质薄膜 反应磁控溅射 生长特性 电学性能     

探索基于人工超晶格LaFeO3-YMnO3和自然超晶格n-LaFeO3-Bi4Ti3O12薄膜多铁性

基于纳米尺寸下复合铁电材料和反铁磁性材料是一个探索多铁性材料有效的方法. 利用激光脉冲沉积制备出LaFeO₃-YMnO₃人工超晶格和掺入不同层LaFeO₃, BiFeO₃的Bi₄Ti₃O₁₂的外延薄膜. 通过系统的X射线衍射、透射电子显微术、扫描透射电子显微术下的能量损失谱表征证明这些样品具有原子尺寸上清晰的界面和完整的层状结构. 磁性测试证明这些材料具有亚铁磁性. 特别是在0.5和1.5LaFeO₃-Bi₄Ti₃O₁₂中的亚铁磁性甚至能保持到室温. 就铁电性而言, 铁电性测试显示出LaFeO₃-YMnO₃和插入BiFeO₃的Bi₄Ti₃O₁₂样品中存在较大的漏电流, 而在0.5LaFeO₃-Bi₄Ti₃O₁₂样品中存在铁电性. 因此在0.5LaFeO₃-Bi₄Ti₃O₁₂中能够实现亚铁磁和铁电共存. 其次发现当掺入多层的钙钛矿(3层SrTiO₃或2.5层LaFeO₃)后, Bi₄Ti₃O₁₂ 的层状结构将出现结构失稳现象. 这些工作对于利用纳米复合开发新颖多铁性提供一些实例.     

关于MgB2/Al2O3超导薄膜电阻转变和各向异性的研究

利用电子束蒸发方法将MgB₂超导薄膜沉积到Al₂O₃(001)衬底上.采用标准的四引线法研究了磁场平行和垂直超导薄膜ab平面下的电阻转变.一个激活能模型 U(T,H)=U₀(1-T/(T_c+δ))ⁿ(1-H/H 关键词： 2/Al₂O₃')" href="#">MgB₂/Al₂O₃ 超导体 电阻转变 各向异性     

TiN/Al2O3纳米多层膜的共格外延生长及超硬效应

采用多靶磁控溅射法制备了一系列具有不同Al₂O₃调制层厚度的TiN/Al₂O₃纳米多层膜. 利用X射线能量色散谱、X射线衍射、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的成分、微结构和力学性能. 研究结果表明，在TiN/Al₂O₃纳米多层膜中，单层膜时以非晶态存在的Al₂O₃层在厚度小于1.5 nm时因TiN晶体层的模板效应而晶化，并与TiN层形成共格外延生长，相应地，多层膜产生硬度明显升高的超硬效应，最高硬度可达37.9 GPa. 进一步增加多层膜中Al₂O₃调制层的层厚度，Al₂O₃层逐渐形成非晶结构并破坏了多层膜的共格外延生长，使得多层膜的硬度逐步降低. 关键词： 2O₃纳米多层膜')" href="#">TiN/Al₂O₃纳米多层膜 外延生长 非晶晶化 超硬效应     

Al2O3薄膜/纳米Ag颗粒复合结构的光吸收谱及增强Raman散射光谱研究

Al₂O₃介质薄膜与纳米Ag颗粒构成的复合结构,被应用于表面增强Raman散射探测实验中,其中Al₂O₃介质薄膜对纳米Ag颗粒的吸收谱及增强Raman散射光谱的影响被特别关注.该复合结构的光学特性表征出纳米Ag颗粒的偶极振荡特性.从光吸收谱中可以看到,其共振吸收谱随Al₂O₃介质薄膜厚度增加而在整个谱域上发生红移,表明纳米Ag颗粒的周围介电常数随Al₂O₃介质薄膜厚度的增加而增大.采用罗丹明6G作为探针原子,6个Raman特征峰的平均增益值作为表征表面增强Raman散射衬底增益程度的量度.实验结果表明,Al₂O₃介质薄膜层的引入提高了纳米Ag颗粒的衬底介电常数,并引起了散射共振的增强,从而使表面增强Raman散射强度提高. 关键词： 纳米Ag薄膜 共振吸收 表面增强Raman散射 介电常数     

Er3+掺杂SiO2复合的Al2O3粉末结构及光致发光特性

采用溶胶-凝胶(sol-gel)工艺制备0.1 mol% Er³⁺掺杂Al₂O₃体系和SiO₂-Al₂O₃复合体系粉末. 实验结果表明：5 mol%的SiO₂复合加入Al₂O₃抑制γ→θ和θ→α相转变. 掺0.1 mol%Er³⁺:Al₂O₃体系粉末，900℃烧结，在1.47—1.63μm波段内光致发光(PL)谱为中心波长1.53 μm、半高宽56 nm的单一宽峰，1000—1200℃烧结，劈裂为多峰PL谱. 掺0.1 mol%Er³⁺:SiO₂-Al₂O₃复合体系粉末，在高达1200℃烧结，仍保持中心波长1.53 μm的单一宽峰PL谱，由于—OH更完全的脱除，PL强度较900℃烧结Al₂O₃体系，SiO₂-Al₂O₃复合体系均提高1个数量级. 关键词： 2-Al₂O₃复合体系')" href="#">SiO₂-Al₂O₃复合体系 掺铒 溶胶-凝胶工艺 光致发光     

Al2O3介质层厚度对AlGaN/GaN金属氧化物半导体-高电子迁移率晶体管性能的影响

在蓝宝石衬底上采用原子层淀积法制作了三种不同Al₂O₃介质层厚度的绝缘栅高电子迁移率晶体管.通过对三种器件的栅电容、栅泄漏电流、输出和转移特性的测试表明：随着Al₂O₃介质层厚度的增加,器件的栅控能力逐渐减弱,但是其栅泄漏电流明显降低,击穿电压相应提高.通过分析认为薄的绝缘层能够提供大的栅电容,因此其阈值电压较小,但是绝缘性能较差,并不能很好地抑制栅电流的泄漏;其次随着介质厚度的增加,可以对栅极施加更高的正偏压,因此获 关键词： 2O₃')" href="#">Al₂O₃ 金属氧化物半导体-高电子迁移率晶体管 介质层厚度 钝化     

石墨烯/Bi0.5Sb1.5Te3柔性热电薄膜及其面内散热器件的设计制备与性能评价

基于柔性热电薄膜制冷的面内散热技术有望为电子器件高效面内散热提供解决方案,但柔性热电薄膜电输运性能太低和面内散热器件结构设计困难严重制约了该技术在电子元器件散热中的应用.本文通过在环氧树脂/Bi_0.5Sb_1.5Te₃柔性热电薄膜中掺入具有同时调控电热输运行为功能的石墨烯,发现不仅有助于Bi_0.5Sb_1.5Te₃晶粒沿(000l)择优取向,而且还提供了载流子快速传输通道,石墨烯/Bi_0.5Sb_1.5Te₃柔性热电薄膜的载流子浓度和迁移率同时显著增大;石墨烯掺入量为1.0%的柔性热电薄膜室温最高功率因子达到1.56 mW/(K~2·m),与环氧树脂/Bi_0.5Sb_1.5Te₃柔性热电薄膜相比提高了71%,其最大制冷温差提高了1倍.利用这种高性能石墨烯/Bi_0.5Sb_1.5Te_3...     

Bi2Pb2V2O10的晶体结构

使用X射线单晶衍射法测定了Bi₂Pb₂V₂O₁₀的结构。该晶体属三斜晶系,空间群为C₁¹-P1,单位晶胞内化学式数Z=1,晶胞参数为:a=7.084(4)?,b=7.278(3)?,c=5.587(3)?,α=111.91(5)°,β=95.01(6)°,γ=108.86(4)°,V=245.70?³,D_x=7.35g/cm³,μ(MoK_α)=678,94cm^-1,F(000)=456。用Patterson函数分析及Forier技术测定了结构,对原子坐标、各向同性及各向异性热参数进行了最小二乘方修正,R=0.079。结构分析表明,Bi₂Pb₂V₂O₁₀的Pb原子与O原子形成八角十二面体,Bi原子与O原子形成六角多面体。两个共棱的Pb—O多面体与两个共棱的Bi—O多面体相连,并沿bc平面无限延伸。讨论了吸收的影响。最后,将Bi₂Pb₂VO₁₀的结构与Pb₂SO₅的结构进行了比较。 关键词：