Bi掺杂量对Mg-Si-Sn-Bi材料热电性能的影响

利用粉末冷压成型及真空烧结制备了不同Bi掺杂量的Mg-Si-Sn-Bi材料,并对制备材料组成和热电性能进行研究.结果表明,制备材料由Mg2Sn、Mg2Si和Mg2(Si,Sn)固溶体相组成.随测试温度的增加,制备材料的电阻率都急剧减小,这是典型的半导体特征.在研究范围内,掺杂Bi元素含量增加,制备材料的电阻率开始逐渐减小,但Bi掺杂量增加到一定值后,材料的电阻率又增加,而且掺杂后的材料电阻率都低于未掺杂的.制备材料的Seebeck系数是负值,表明这些材料都为n型半导体.对于掺杂Bi的材料,随着测试温度由室温增加到730 K,测得的Seebeck系数绝对值开始时轻微增加,约在240～270 K达到最大值,再随着温度增加,Seebeck系数绝对值又显著单调减小.对于掺杂Bi元素的材料,随Bi掺杂量的增加,Seebeck系数的绝对值先减少后增加,这是掺杂造成载流子浓度增加和散射过程加大相互竞争的结果.掺杂Bi的Mg-Si-Sn材料的功率因子都高于未掺杂的材料,且Bi掺杂量增加,制备材料的功率因子显著增加.对于1.29at; Bi和1.63at; Bi掺杂量的材料,功率因子分别在500 K和530 K存在一个极大值.     

石墨相氮化碳基复合光催化剂的研究进展

石墨相氮化碳(g-C3N4)是一种新型的可见光光催化材料.通过构建耦合半导体复合物提高光生载流子的分离效率是目前增强光催化活性的有效方法之一.本文对g-C3N4基复合光催化材料的研究进展进行了综述,主要介绍了金属氧化物、金属硫化物、Ag系半导体、Bi系半导体与g-C3N4构筑复合物的相关研究,此复合物在光催化降解污染物、光解水制氢、光催化抗菌及光催化还原CO2为碳氢燃料等应用领域展现出优于单一g-C3N4的性能.     

Bi_2O_3对MnCoNiO基NTC热敏半导体陶瓷显微结构和电性能影响

采用Bi2O3作烧结助剂,研究了Bi2O3含量,烧结温度对MnCoNiO基NTC热敏半导体陶瓷显微结构与电性能。结果表明:添加0.25 wt%~1.5 wt%Bi2O3可以显著促进烧结,烧结温度可降低至1000℃。随着Bi2O3含量的增加,陶瓷样品的粒径先减小,后增大,含有1.0wt%Bi2O3的样品晶粒最大,伴随着显微结构的变化,材料的电阻率和材料常数(B)先减小,后增大;烧结温度对上述材料体系的电性能有着较大的影响,其影响主要来自于烧结温度对晶粒大小和体系内部阳离子分布的改变。     

半导体材料（semiconductor material）

导电能力介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料，其电导率在10(U-3)～10(U-9)欧姆/厘米范围内。半导体材料的电学性质对光、热、电、磁等外界因素的变化十分敏感，在半导体材料中掺入少量杂质可以控制这类材料的电导率。正是利用半导体材料的这些性质，才制造出功能多样的半导体器件。半导体材料是半导体工业的基础，它的发展对半导体技术的发展有极大的影响。半导体材料按化学成分和内部结构，大致可分为以下几类。     

纳米AgSnO2/Bi2O3触头材料的性能及导电机理研究

添加少量第三种元素的AgSnO2触头材料的电性能研究均处在试验阶段而未深入到理论研究阶段.本文采用溶胶-凝胶法制备纳米级AgSnO2/Bi2 O3触头材料,材料的密度为9.73 g/cm3、硬度为105.35HV、电导率为70.22;IACS,并且接触电阻较小.在掺杂Bi元素提高触头材料性能的基础上,进行导电机理的研究.从微观原子角度采用第一性原理的计算方法,计算了Bi掺杂SnO2的电子结构、能带图、态密度及电荷密度分布.结果表明,Bi掺杂后带隙减小,电子跃迁容易,同时费米面附近载流子浓度增大,增强了材料的导电性.最终得出添加少量Bi元素能够使得AgSnO2触头材料的导电性增强的机理.     

不同有机物模板作用下Bi2S3的制备与表征

以硝酸铋为铋源、硫脲为硫源,分别以小分子有机物-巯基乙酸、柠檬酸及聚合物半导体-羧基化PPV(羧基化的聚对苯乙炔)为模板,利用水热反应法制备了不同形貌的Bi2S3微晶,并对产物用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见-近红外光谱(UV-Vis-Near-IR)等进行表征.结果表明,所制备的Bi2S3微晶为斜方晶系的辉铋矿;在巯基乙酸的作用下,Bi2S3排列成直径约为2～3 μm的花状微晶;在柠檬酸的作用下,Bi2S3晶体呈絮状,结成直径约为2μm左右的绒球;在羧基化PPV的作用下,Bi2S3构成直径约为2μm的绒球.通过由UV-Vis-Near-IR光谱绘制的(αhv)2～hv曲线图计算得到,在不同有机物模板作用下得到的Bi2S3微晶的能带间隙均大于无模板作用得到的Bi2S3,且羧基化PPV的作用效果优于小分子有机物,使能带间隙提高为1.64 eV.     

BiFeO3及Bi2FeCrO6的电子结构和光学特性

采用第一性原理方法计算了铁酸铋及掺铬铁酸铋的电子结构和光学特性等.计算结果表明BiFeO3及Bi2FeCrO6是间接带隙材料,所得到的BiFeO3 和Bi2FeCrO6的带隙Eg = 2.5 eV和Eg=1.7 eV,并讨论了Cr的掺入对能态密度、复介电函数,光学特性参数和Mulliken电荷分布的影响,所得结果对BiFeO3材料掺杂改性的研究具有参考价值.     

钼酸铋基光催化材料的研究进展

近年来,钼酸铋基光催化剂以其优良的特性拓宽了光催化领域的研究,催化剂的制备与应用一直是研究者的关注热点.重点介绍了Bi2 MoO6的晶体结构、制备方法、形貌及其光催化性能,对比了常见制备方法的优缺点,综述了国内外研究者在改性钼酸铋基光催化材料方面所做的工作,得出在可见光响应下具有高催化活性和高稳定性的钼酸铋基光催化材料将是下一步研究的主要方向.     

红外迷彩用中低发射率Al/Bi2O3复合粒子的制备及性能研究

以片状铝粉、硝酸铋(Bi(NO3)3.5H2O)为主要原料,通过共沉淀法将Bi2O3复合于片状金属铝粉表面,获得了包覆效果良好的Al/Bi2O3复合粒子。为了保证复合粒子的红外隐身性能,利用SEM、XRD、IR对复合粒子形貌、物相组成等进行了表征,并采用红外发射率仪测试了复合粒子的红外辐射率。结果表明,在共沉淀反应温度50℃,反应时间2 h,前驱体煅烧温度为450℃时,所制得的复合粒子为黄色粉体,红外发射率为0.73,Bi2O3包覆在Al的表面使得复合粒子呈现黄色,从而避免Al粉的"显形"和氧化,为红外迷彩隐身提供了一种优良材料。     

传统合金型热电材料研究进展

随着热电材料制备方法的多样化和性能表征手段的具体化,合金型热电材料以其优异性能在众多热电材料中脱颖而出,成为拥有高热电性能和高转换率的热电材料.主要介绍了根据适用温度划分的三类传统合金型热电材料:低温热电材料Bi2 Te3、中温热电材料PbTe和高温热电材料SiGe,重点归纳总结了金属合金热电性能优化方法,最后概述了其实际应用领域并展望其未来的发展前景.     

Ag/Bi2S3/Bi2WO6复合催化剂合成及光催化性能研究

以硝酸铋、钨酸钠和硫脲为起始原料,采用一步水热法成功合成Bi2 S3/Bi2 WO6光催化剂,采用光还原法在Bi2S3/Bi2 WO6表面沉积贵金属Ag.采用XRD、XPS、FESEM、TEM和UV-Vis-DRS等手段对Bi2S3/Bi2WO6和Ag/Bi2S3/Bi2WO6进行表征,并以罗丹明B和苯酚作为模型污染物对其光催化性能进行研究.结果证明,耦合Bi2S3可以提高Bi2WO6催化剂的光催化活性,Ag沉积使得其光催化性能进一步提高,且Ag的沉积量与催化剂的活性关系密切,其中5; Ag/Bi2S3/Bi2WO6的光催化效果最好.此外,结合活性物种检测和能带结构分析,对Ag/Bi2S3/Bi2WO6的光催化活性增强机理进行了分析.     

气相输运沉积制备c轴择优取向的碘化铋薄膜

铋基卤化物材料因其无毒和优良的光电性能而显示出巨大的应用潜力。BiI₃作为一种层状重金属半导体,已被用于X射线检测、γ射线检测和压力传感器等领域,最近其作为一种薄膜太阳能电池吸收材料备受关注。本文采用简单的气相输运沉积(VTD)法,以BiI₃晶体粉末作为蒸发源,在玻璃基底上得到高质量c轴择优取向的BiI₃薄膜。并通过研究蒸发源温度和沉积距离对薄膜物相和形貌的影响,分析了BiI₃薄膜择优生长的机理。结果表明VTD法制备的BiI₃薄膜属于三斜晶系,其光学带隙为~1.8 eV。沉积温度对薄膜的择优取向有较大影响,在沉积温度低于270 ℃时,沉积的薄膜具有沿c轴择优取向生长的特点,超过此温度,c轴择优取向生长消失。在衬底温度为250 ℃、沉积距离为15 cm时制备的薄膜结晶性能最好,晶体形貌为片状八面体。     

Bi2 S3/TiO2复合光催化剂的制备及光催化还原Cr(Ⅵ)性能研究

环境中污染物的低耗能绿色处理方法,特别是环境中重金属Cr(Ⅵ)的绿色处理方法,是近年来的热点研究领域.本文首先制备了TiO2单晶颗粒,之后与不同量的Bi2 S3进行复合,制备了Bi2 S3/TiO2复合光催化材料.研究了不同的Bi2 S3复合量对所制备样品的组成、形貌、结构和光催化还原Cr(Ⅵ)性能的影响.通过XRD、SEM、TEM、DRS、SPV等方法对样品进行了表征.研究结果表明,TiO2表面复合有棒状的Bi2 S3,复合样品对Cr(Ⅵ)的可见光光催化还原效率明显高于纯TiO2,其中0.02 mol/L的Bi(NO3)3反应液制备的复合样品具有最高光催化还原效率.对样品催化机理研究表明,Bi2 S3/TiO2复合材料的带隙随着Bi2 S3含量的增加而变窄,对可见光的吸收和利用效率明显提高;并且TiO2与Bi2 S3的复合,可以减弱光生电子和空穴的复合,从而有效地利用了光生电子,提高了样品对Cr(Ⅵ)的光催化还原效率.     

N掺杂Bi2O2CO3/氧化石墨烯分级结构的合成及其可见光催化性能研究

以柠檬酸铋铵分子为前驱体,采用一步水热法直接合成了原位N掺杂Bi2 O2 CO3分级微球(由二维级别纳米片组装而成的三维级别的维度分级结构)及其与氧化石墨烯(GO)的复合材料.柠檬酸铋铵在水热过程分解出的NH4+为N掺杂唯一来源,柠檬酸根在水热过程中分解产生CO32-,部分Bi3+被还原成Bi单质.通过N掺杂以及GO的引入,使Bi2 O2 CO3的光响应范围扩展至可见光,降低了Bi2O2CO3的禁带宽度.Bi单质使复合材料具备更低的电子-空穴复合率.可见光照射下,N掺杂Bi2 O2 CO3分级微球表现出良好的光催化去除NO的性能.引入氧化石墨烯和Bi单质后,光催化活性进一步得到提升.     

形形色色的太阳电池（5）——多元化合物太阳电池

多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。现在各国研究的品种繁多，虽然大多数尚未工业化生产，但预示着光电转换的满园春色。现在简要介绍几种：     

纳米Bi2MoO6的水热法制备及光催化性能研究

为进一步提升钼酸铋的可见光催化活性,以Bi(NO3)3·5H2O和Na2 MoO4·2H2O为原料,加入不同表面活性剂辅助水热法制备了纳米级钼酸铋.研究了表面活性剂种类对Bi2 MoO6形貌结构的影响,采用XRD、SEM和FTIR对产物进行了表征.结果表明:在水热合成条件下引入CTAB作为表面活性剂时,合成的纳米片厚度仅为10～20 nm.这种钼酸铋纳米片比普通钼酸铋纳米粉体具有更优的光催化活性,可见光照射180 rmin后对目标污染物亚甲基蓝的降解率可达81;,可见光催化效率提升2～4倍.     

N型半导体金刚石的研究现状与展望

作为半导体材料的金刚石具有宽的禁带宽度和高的热导率、介质击穿场强等优异性质,因此其应用前景广阔.P型金刚石发展较N型金刚石成熟.因为缺乏可实用的N型金刚石材料,这使得金刚石半导体器件的应用难以实现.因此N型半导体金刚石成为研究者关注的焦点.论文从掺杂元素和制备方法两方面详细介绍了国内外N型金刚石的研究现状.硼与磷或硫元素共掺杂获得N型金刚石的研究取得了较大进展;利用化学气相沉积法和离子注入法制备N型半导体金刚石研究较多且取得了一定进展.高压高温下的温度梯度法便于掺杂调控金刚石性能,因而利用该法合成N型半导体金刚石大单晶值得尝试.     

半导体所在二维GaS超薄半导体的基础研究中取得新进展

<正>中国科学院半导体研究所超晶格国家重点实验室博士后杨圣雪、博士生李燕,在李京波研究员、李树深院士和夏建白院士的团队中,在二维GaS超薄半导体的基础研究中取得新进展。相关成果发表在2014年2月7日英国皇家化学会主办的《纳米尺度》(Nanoscale)上,并被选为"热点论文"(Hot Article)。二维半导体材料拥有独特的物理性质,可以应用于不同的技术领域,因此成为了纳米交叉学科的研究热点。石墨烯是目前研究最为广泛的二维材料,但由于其带隙为零,限制了它在许多领域中的应用。作为石墨烯的类似物,具有半导体带隙的金属硫化物备受关注。这些二维半导体材料的光电器件具有优越的性能,并     

中国科学院上海光学精密机械研究所

<正>激光与光电子材料研究发展中心中国科学院上海光学精密机械研究所激光与光电子材料研究发展中心从事晶体材料研究已有40多年的历史,研究方向主要包括:激光晶体、宽禁带半导体衬底晶体、大尺寸蓝宝石晶体、新型发光勺闪烁晶体、光学及光电功能晶体材料等。目前,中心可以提供的主要产品包括:1.激光晶体Ti:Al2O3,Nd:YLF,Nd:YAG,Cr:YAG,Nd:YVO4,Nd,GGG,Yb.YAG,Yb:GSO等;2.高温超导薄膜基片MgO,LaAlO3,SrTiO3,LAST,NdGaO3,YSZ等,3.磁性薄膜与铁电薄膜基片     

气相输运沉积制备化合物薄膜材料的研究进展

相比用于制备晶体材料的化学气相输运(Chemical Vapor Transport,CVT)方法,近空间气相输运沉积(Close-spaced Vapor Transport Deposition,CSVT)及气相输运沉积(Vapor Transport Deposition,VTD)方法不为人们所熟知.近几年来,气相输运沉积逐渐应用于锑基薄膜(Sb2 Se3、Sb2 S3及Sb2(Se,S)3)、锡基薄膜(SnS、SnS2)及铋基薄膜(Bi2 Se3、Bi2 Te3)等材料的制备,有可能成为一种重要的材料制备方法.本文综述了气相输运沉积用于化合物薄膜制备的研究进展,对其特点进行分析,并对其发展趋势进行了展望.