Ni掺杂浓度对硅纳米线光电性质的影响

利用基于密度泛函理论的第一性原理,对不同直径和浓度Ni掺杂硅纳米线的形成能、能带结构、态密度和光学性质进行了计算,结果表明：杂质Ni的形成能随硅纳米线直径的减小和掺杂浓度的降低而下降,这说明直径越大的硅纳米线掺杂越困难,杂质浓度越高的硅纳米线越不稳定. Ni掺杂在费米能级附近及带隙中引入杂质能级,其主要来自Ni的3d轨道,杂质能级扩展成杂质带,改变Ni的掺杂浓度可改变硅纳米线的带隙,改善其导电性. 另外,还发现掺杂浓度明显改变了硅纳米线的吸收强度和宽度.     

外电场辅助化学气相沉积方法制备网格状β-Ga2O3纳米线及其特性研究

利用外电场辅助化学气相沉积（CVD）方法，在蓝宝石衬底上制备出了由三组生长方向构成的网格状β-Ga₂O₃纳米线.研究了不同外加电压大小对β-Ga₂O₃纳米线表面形貌、晶体结构以及光学特性的影响.结果表明：外加电压的大小对样品的表面形貌有着非常大的影响，有外加电场作用时生长的β-Ga₂O₃纳米线取向性开始变好，只出现了由三组不同生长方向构成的网格状β-Ga₂O₃纳米线；并且随着外加电压的增加，纳米线分布变得更加密集、长度明显增长.此外，采用这种外电场辅助的CVD方法可以明显改善样品的结晶和光学质量.     

钒掺杂W18O49纳米线的室温p型电导与NO2敏感性能

钨氧化物纳米线在高灵敏度低功耗气体传感器中极具应用潜力, 且通过掺杂改性可进一步显著改善其敏感性能. 本文以WCl₆为钨源, NH₄VO₃为掺杂剂, 采用溶剂热法合成了钒掺杂的W₁₈O₄₉纳米线. 利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱仪表征了纳米线的微结构, 并利用静态气敏性能测试系统评价了掺杂纳米线的NO₂敏感性能. 研究结果表明: 五价钒离子受主掺杂进入氧化钨晶格结构, 抑制了纳米线沿轴向的生长并导致了纳米线束的二次集聚; 室温下, 钒掺杂W₁₈O₄₉纳米线接触NO₂气体后表现出反常的p型响应特性; 随工作温度逐渐升高至约110 ℃时, 发生从p型到n型的电导特性转变; 该掺杂纳米线气敏元件对浓度低至80 ppb (1 ppb=10^-9) 的NO₂气体具有明显的室温敏感响应和良好的响应稳定性. 分析并探讨了钒掺杂W₁₈O₄₉纳米线的高室温敏感特性及其p-n电导转型机理, 认为钒掺杂W₁₈O₄₉纳米线在室温下的良好敏感响应及反常p型导电性与掺杂纳米线表面高密度非稳表面态诱导的低温气体强吸附有关. 关键词： 氧化钨 纳米线 气体传感器 室温灵敏度     

Er3+,Yb3+共掺杂NaGd（MoO4）2荧光粉的发光特性

采用高温固相法制备了Er3+,Yb3+共掺杂的NaGd(MoO4)2荧光粉,通过X射线衍射对样品的物相结构进行了分析,采用荧光光谱手段对样品的下转换发光特性和上转换发光特性进行了研究。通过对激发、发射光谱的分析,发现基质到Er3+存在有效的能量传递。通过对样品上转换发光光谱的分析,发现在不同Yb3+掺杂浓度样品中,红光和绿光上转换发光均为双光子过程,并对样品上转换发光强度与LD泵浦电流和掺杂离子浓度的关系进行了讨论。     

3d过渡金属Co掺杂核壳结构硅纳米线的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了横截面为五边形和六边形的核壳结构硅纳米线的过渡金属Co原子替代掺杂.通过比较形成能发现,核心位置掺杂、壳层单链掺杂以及外壳层全替代掺杂的硅纳米线都具有稳定性,其中核心位置掺杂结构的稳定性最高.掺杂体系均呈现金属性,随着掺杂浓度的增加,电导通道数增加.Co原子掺杂的硅纳米线呈现铁磁性,具有磁矩.Bader电荷分析表明,电荷从Si原子转移至过渡金属Co原子.与自由态时过渡金属Co原子的磁矩相比,体系中Co原子的磁矩有所降低,这主要是由Co原子4s轨道向3d/4p轨道的电荷转移以及4s,3d,4p的上自旋电子转移至下自旋导致的.     

水热法合成Bi2Te3一维纳米线的研究（英文）

通过水热法以Na2TeO3为Te源和SDBS为表面活性剂在不同反应温度和反应时间下合成了半导体材料Bi2Te3的一维纳米线粉体.纳米线粉体通过XRD衍射仪分析物相,扫描电镜分析其表面形貌.分析结果表明反应温度和反应时间对Bi2Te3的纯度和表面形貌均有很大的影响.最佳的反应条件为反应温度150℃,反应时间为24小时.在此条件下制备的Bi2Te3纳米线的长度为500~1000nm左右,直径仅为30~50nm.同时也对不同形貌Bi2Te3晶体的成核和生长机理进行了研究.     

CaWO4：Sm3+荧光粉的发光性质及其能量传递机理

采用沉淀法制备了不同Sm³⁺掺杂浓度的白钨矿结构CaWO₄荧光粉材料. 对CaWO₄:Sm³⁺ 材料的光致发光性质的研究结果表明, 在404 nm光照下样品可以实现色纯度较高的红光发射, 而短波紫外240 nm光照下除Sm³⁺的特征发射外还能观察到CaWO₄自激发发射, 能够获得较强的白光; 实验发现Sm³⁺掺杂浓度为2%时样品的发光强度最高; 通过对实验数据的分析确定了Sm³⁺之间的能量传递类型为电偶极-电偶极相互作用, 并计算了能量传递的临界距离大约为2.0 nm. 关键词： 光致发光 4：Sm³⁺')" href="#">CaWO₄：Sm³⁺ 荧光寿命 能量传递     

Al3O3N纳米线的制备与表征

在H2+Ar混合气氛中加入少许N2+O2气氛，采用直流电弧等离子体法制备了Al3O3N纳米线.用XRD，SEM，TEM，HRTEM测定了纳米线的成分、形貌特征、显微结构等.Al3O3N纳米线直径分布为25—110nm，长度达55μm.Al3O3N纳米线是尖晶石结构.另外，对Al3O3N纳米线的生长机理进行了研究. 关键词： 纳米线 等离子体 纳米结构陶瓷 尖晶石结构     

取向和非取向In2O3纳米线的场发射研究

用自制的设备制备了取向和无取向氧化铟纳米线，并研究了In₂O₃纳米线的场发射性质，发现取向纳米线比非取向纳米线有着更好的场发射特性.取向纳米线的开启和阈值场强明显低于非取向纳米线，这可能是由于取向纳米线之间的场屏蔽效应较弱以及取向纳米线有较多的顶部发射端的缘故. 关键词： 场发射 纳米线 取向 非取向     

衬底位置对化学气相沉积法制备的磷掺杂p型ZnO纳米材料形貌和特性的影响

采用化学气相沉积方法,在无催化剂的条件下,通过改变衬底位置在Si(100)衬底上制备出了高取向的磷掺杂ZnO纳米线和纳米钉.测试结果表明,当衬底位于反应源上方1.5 cm处时,所制备的样品为钉状结构,而当衬底位于反应源下方1 cm处时样品为线状结构.对不同形貌磷掺杂ZnO纳米结构的生长机理进行了研究.此外,在ZnO纳米结构的低温光致发光谱中观测到了一系列与磷掺杂相关的受主发光峰.还对磷掺杂ZnO纳米结构/n-Si异质结I-V曲线进行了测试,结果表明,该器件具有良好的整流特性,纳米线和纳米钉异质结器件的开启电压分别为4.8和3.2 V.     

Gd2(WO4)3: Eu纳米发光材料中黄昆因子和能量传递速率的实验获得

采用共沉淀法制备了不同Eu³⁺掺杂浓度的Gd₂(WO₄)₃纳米发光材料. 测量了纳米材料样品的X射线衍射谱(XRD) 和场发射扫描电镜, 对样品的结构和形貌进行了表征. 测量了各样品的发射光谱和激发光谱(声子边带光谱), 绘制了浓度猝灭曲线, 确定了最佳的掺杂浓度为20 mol%. 通过声子边带光谱计算了不同掺杂浓度样品的黄昆因子. 测量了不同浓度样品的荧光寿命, 利用Auzel模型对Eu^{3+ 5}D₀能级荧光寿命数据进行了拟合, 确定了⁵D₀能级的固有寿命和猝灭过程中生成的声子数. 本文还根据荧光寿命数据计算了Eu³⁺之间的能量传递速率, 确定了能量传递速率与浓度的关系. 关键词： 钨酸盐 3+')" href="#">Eu³⁺ 黄昆因子 能量传递速率     

掺杂浓度和烧结温度对CaWO4:Eu3+发光性能的影响

采用微乳液法合成掺杂浓度不同和烧结温度不同的CaWO₄:Eu³⁺系列荧光体, 这些荧光体都具有Eu³⁺离子的特征荧光发射. 在不同温度烧结后, 高浓度掺杂的样品(Eu³⁺掺杂30或50 mol%)可获得最大的发光强度, 低浓度掺杂的样品(掺杂0.5—2 mol%)在800 ℃烧结时也可获得优异的发光强度. 实验结果表明, Eu³⁺离子高浓度掺杂的CaWO₄:Eu³⁺在紫外光激发下可成为高效发光的荧光粉.     

Y3+和Gd3+对LaBO3:Eu3+发光粉结构和发光性能的影响

采用溶胶凝胶-燃烧法合成了系列不同掺杂浓度Y³⁺和Gd³⁺的LaBO₃∶Eu³⁺发光粉，对其结构、形貌和发光性能进行了表征。XRD研究结果表明：发光粉的结构与基质掺杂离子的种类和掺杂浓度有关系。荧光光谱结果表明：适量比例Y³⁺和Gd³⁺离子掺杂将提高LaBO₃∶Eu³⁺发光粉的发光强度。Y³⁺和Gd³⁺离子最佳掺杂摩尔分数分别为1.5%和12.5%。⁵D₀→⁷F₂与⁵D₀→⁷F₁跃迁发射的相对强度比值说明：掺杂改变LaBO₃∶Eu³⁺中Eu³⁺局域环境的对称性。发光性能改变主要受晶体结构、掺杂离子电负性影响。Gd³⁺离子掺杂更有利于发光粉结构稳定性和发光性能的改善。     

Eu掺杂Si纳米线的光致发光特性

利用Si(111)衬底, 以Au-Al为金属催化剂, 基于固-液-固生长机理, 在温度为1100℃, N₂气流量为1.5 L/min、生长时间为30–90 min等工艺条件下, 制备了直径约为100 nm、长度为数微米的高密度、均匀分布、大面积的Si纳米线(～10¹⁰ cm^-2). 对Si纳米线进行了Eu掺杂, 实验研究了不同长度的Si纳米线以及不同掺杂温度、掺杂时间等工艺参数对Eu离子红光发射的影响, 利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对Si纳米线表面形貌和Eu掺杂后Si纳米线的结晶取向进行了测量和表征; 室温下利用Hitachi F-4600型荧光分光光度计对样品的激发光谱和发射光谱进行了测试和分析. 结果表明: 在Si纳米线生长时间为30 min、掺杂温度为1000℃、 最佳激发波长为395 nm时, 样品最强荧光波长为619 nm (⁵D₀→⁷F₂); 同时, 还出现了576 nm (⁵D₀→⁷F₀), 596 nm (⁵D₀→⁷F₁), 658 nm (⁵D₀→⁷F₃)和708 nm (⁵D₀→⁷F₄)四条谱带.     

Rare-earth-mediated magnetism and magneto-optical Kerr effects in nanocrystalline CoFeMn0.9RE0.1O4 thin films

A series of rare-earth (RE)-doped nanocrystalline CoFeMn_0.9RE_0.1O₄ thin films were prepared on monocrystalline silicon substrate by a sol–gel process, and the influences of the various RE³⁺ ions on the microstructure, magnetism and polar magneto-optical Kerr effects of the as-deposited films were examined. The results revealed that both of the magnetism and Kerr effect of CoFeMn_0.9RE_0.1O₄ films could be mediated by doping with various RE³⁺ ions. The trend of both M_S and H_C of CoFeMn_0.9RE_0.1O₄ films is similar to that of Bohr magneton across the series of rare-earth ions. The position of Kerr rotation peaks was red-shifted and their intensities increased, especially when doping with La³⁺, Tb³⁺, Y³⁺ or Yb³⁺ and so on. The enhanced MOKEs in CoFeMn_0.9RE_0.1O₄ nanocrystalline thin films might promise their applications for magneto-optical recording in the future.     

Eu3+/Dy3+共掺Sr3Y2(BO3)4荧光粉的发光性质研究

稀土掺杂发光材料一直是科研领域研究的热点,被广泛应用于白光LED、温度传感、显示显像、新能源和激光等领域。基质的结构对于稀土离子光致发光特性有非常重要的影响,在众多发光基质材料中,硼酸盐具有透光范围宽、光学损伤阈值高、较好的热稳定性和化学稳定性等优点。碱土-稀土金属硼酸盐Sr₃Y₂(BO₃)₄具有出色的光学性能,对其发光性能的研究具有重要意义。稀土离子Eu3+具4f6电子层,是一种典型的下转换发光中心离子,常被选作红色发光材料的激活剂。Dy3+具4f9电子层,也是一种典型的下转换发光中心离子,在紫外光激发下,在蓝色光区和橙色光区有较强的荧光发射。采用高温固相法合成了Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu3+/Dy3+荧光粉,通过XRD和SEM对样品的结构和形貌进行了表征,XRD结果表明,1 000 ℃烧结5 h,H₃BO₃过量20%为最佳制备条件,且少量的Eu3+和Dy3+掺杂并未改变Sr₃Y₂(BO₃)₄的晶格结构。SEM图像表明Sr₃Y₂(BO₃)₄基质的平均晶粒尺寸为2～4 μm,10%Eu3+单掺和5%Eu3+/5%Dy3+双掺样品与基质Sr₃Y₂(BO₃)₄的SEM图像相比,形貌和尺寸并没有发生明显的改变。Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu3+荧光粉的发光结果表明,分别在395和466 nm激发下,浓度为5%,10%和15%的Eu3+单掺Sr₃Y₂(BO₃)₄荧光粉的主要发光位于593和613 nm的红光发射,峰强度随着Eu3+浓度的增加呈现先增加后降低的变化形式,掺杂浓度为10%时发光强度最大,说明存在浓度猝灭现象。色坐标结果显示,激发波长由395 nm变化到466 nm,Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu3+荧光粉的发光颜色从橙红色向红色转变。引入Dy3+后,Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu3+/Dy3+样品的发射光谱出现Dy3+的486 nm的蓝光发射（4F_9/2→6H_15/2）和576 nm的橙光发射（4F_9/2→6H_13/2）,并且随着Dy3+浓度的增加,对Eu3+的5D₀→7F_{1, 2, 3, 4}跃迁有抑制作用。色坐标结果显示通过调整掺杂离子Eu3+和Dy3+的比例可实现Sr₃Y₂(BO₃)₄∶Eu3+/Dy3+荧光粉的颜色从红色区域向橙色区域转变,说明其在显示方面具有良好的应用前景。     

掺铌SrTiO_3中的逆自旋霍尔效应

采用磁控溅射法在未掺杂和掺杂的SrTiO_3基片上沉积了NiFe薄膜,通过翻转测试法分离出掺杂样品中的自旋整流电压和逆自旋霍尔电压.研究结果表明:在未掺杂的SrTiO_3基片中,翻转前后测试的电压曲线基本一致,为NiFe薄膜自旋整流效应产生的电压.对于掺Nb浓度x为0.028, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2的SrTiO_3基片,分离出的逆自旋霍尔电压随掺杂浓度增加而减小,在掺杂浓度为0.15和0.2的样品中没有探测到明显的逆自旋霍尔电压.本文的结果表明,在SrTiO_3中掺入强自旋轨道耦合的杂质,通过掺杂浓度可以实现对SrTiO_3中逆自旋霍尔效应的调控,这类可调控的自旋相关研究为自旋电子器件的研究和开发提供了更多的可能性,具有很大的潜在应用价值.     

氧化钨纳米线气敏传感器的制备及其室温NO_2敏感特性

纳米结构的氧化钨有高比表面积和气体吸附能力,在气体传感器领域得到了广泛研究.本文采用磁控溅射金属钨薄膜和两步热氧化工艺在二氧化硅衬底上生长出氧化钨纳米线.通过改变第二步氧化温度,研究退火温度对氧化钨纳米线气敏特性的影响.采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱分析仪和透射射电子显微镜表征材料的微观特性和晶体结构,利用静态配气法测试气敏性能.研究结果表明,经过退火处理后氧化钨纳米线密度略微降低,300℃比400℃退火后的氧化钨结晶性差,对应的表面态含量多,有利于室温气体敏感性.测试NO_2的气敏性能,经过对比得出300℃退火温度下制备的氧化钨纳米线在室温下表现出较很好的气敏响应,对6 ppm(1 ppm=10~(-6))NO_2达到2.5,对检测极限0.5 ppm NO_2响应达1.37.氧化钨纳米线在室温下表现出反常的P型响应,是因为氧化钨纳米线表面被氧气吸附形成反型层,空穴取代电子成为主要载流子所致.     

Eu3+掺杂CaMoO4微米荧光粉发光性质的研究

运用化学沉淀的方法合成了不同Eu³⁺掺杂浓度CaMoO₄微米荧光粉样品, 详细研究了样品的光致发光性质. 研究表明: CaMoO₄: Eu可以被蓝光或近紫外光有效激发, 实现高色纯度的红光发射; 样品的黄昆因子数值数量级为10^-2, 是一种弱电声耦合材料; 样品中Eu³⁺的跃迁强度参数(Ω₂)随着掺杂浓度的提高而增大, 但量子效率却随着掺杂浓度的提高而减小; 通过对样品发光的浓度猝灭曲线的分析, 确定Eu³⁺的理想掺杂浓度为25%, 并判断出Eu³⁺在CaMoO₄基质中通过交换相互作用实现能量传递. 沉淀法制备的CaMoO₄: Eu微米荧光粉具有发光色纯度好, 制备工艺简单, 耗时较少的优点, 是一种性能优异的红色荧光粉材料.