掺Er及Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器的理论与实验研究

抽运波长为0.98μm时,考虑合作上转换、交叉弛豫、激发态吸收等上转换机理给出了掺Er及Yb-Er共掺系统的速率方程,并利用二维波导的有限元理论及包含正反向放大的自发辐射的场传输方程,建立了一套分析光波导放大器增益特性的综合理论模型。得到掺Er及Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器增益与波导长度、抽运功率、掺杂浓度等多个参量的关系,绘制出具有实用性的优化设计曲线。将该理论模型应用于实际制作的Yb-Er共掺Al2O3光波导放大器,结果与实验数据相符。     

棱镜耦合法测量掺杂波导模折射率中的误差分析

讨论了棱镜耦合法测量离子交换掺Er-Yb平面光波导中传播模式的模折射率实验中的误差与不确定度,模折射率误差由耦合棱镜折射率与底角及同步入射角误差决定，得出了测量模折射率不确定度的传递公式,作为实例．用Ag^＋-Na^＋离子交换技术,在285℃下交换15min．得到了Er-Yb共掺磷酸盐玻璃平面波导，给出了波导模折射率（@632．8nm）及不确定度。     

Gd-N共掺杂SrTiO3/TiO2复合纳米纤维制备及光催化性能

以静电纺丝技术制备的TiO_2纳米纤维为基质和反应物,结合一步水热法制得Gd-N共掺杂SrTiO_3/TiO_2复合纳米纤维光催化剂。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)和荧光光谱(PL)等方法对其微观结构、形貌和光学性能进行表征。结果表明:SrTiO_3和TiO_2形成异质结能够使光生电子和空穴得到很好的分离,而Gd-N共掺杂产生新带隙,可以拓宽光谱响应范围至可见光区,并引起晶格缺陷,成为光生电子-空穴对的浅势捕获阱。Gd-N共掺杂与异质结的协同作用有效提高了SrTiO_3/TiO_2复合纳米纤维的可见光催化活性。     

Ho3+-Yb3+掺杂磷酸盐玻璃陶瓷的制备与发光性能

采用传统熔融法制备了Na_2O-Y_2O_3-P_2O_5-SiO_2前驱体玻璃,并对前驱体玻璃样品进行热处理,成功合成透明磷酸盐玻璃陶瓷。对玻璃陶瓷样品进行XRD分析确定玻璃基质中有Na_(3.6)Y_(1.8)(PO_4)_3晶体析出。讨论了热处理时间对玻璃陶瓷结晶度和晶粒尺寸的影响,确定热处理温度为655℃,热处理时间为2 h。比较Ho~(3+)单掺和Ho~(3+)-Yb~(3+)共掺玻璃陶瓷上转换发光强度,确定Ho~(3+)与Yb~(3+)的最佳掺杂物质的量之比为1∶2。同时讨论了Ho~(3+)-Yb~(3+)之间的能量转移。使用积分球测得样品的上转换发光量子效率。     

PbF2:Er3+,Yb3+荧光粉的制备和多波长响应双向转换发光机理

采用高温固相法制备了PbF₂：Er³⁺,Yb³⁺双向转换荧光粉。通过X射线粉末衍射分析（XRD）、结构精修分析、功率-强度测试和荧光光谱分析对样品进行了表征。通过X射线衍射和精修结果分析了样品的相组成和晶胞参数的变化。荧光光谱分析表明,在紫外光（378 nm）和不同波长的红外光（808、980、1 064和1 550 nm）激发下,样品在540~550 nm范围内具有强绿光发射和在650~660 nm范围内的弱红光发射。最后,通过强度-功率测试讨论了样品在不同波长的红外光下激发的上转换发光机理,并分析了在378 nm激发的下转换发光机理。     

Biomass‐derived Nitrogen and Phosphorus Co‐doped Hierarchical Micro/mesoporous Carbon Materials for High‐performance Non‐enzymatic H2O2 Sensing

Nitrogen and phosphorus co‐doped hierarchical micro/mesoporous carbon (N,P‐MMC) was prepared by simple thermal treatment of freeze‐dried okra in the absence of any other additives. The 0.96 wt % of N and 1.47 wt % of P were simultaneously introduced into the graphitic framework of N,P‐MMC, which also possesses hierarchical porous structure with mesopores centered at 3.6 nm and micropores centered at 0.79 nm. Most importantly, N,P‐MMC carbon exhibits excellent catalytic activity for electrocatalytic reduction of H₂O₂, resulting in a new strategy to construct non‐enzymatic H₂O₂ sensor. The N,P‐MMC‐based H₂O₂ sensor displays two linear detection range about 0.1 mM–10 mM (R²=0.9993) and 20 mM–200 mM (R²=0.9989), respectively. The detection limit is estimated to be 6.8 μM at a signal‐to‐noise ratio of 3. These findings provide insights into synthesizing functional heteroatoms doped porous carbon materials for biosensing applications.     

C-Cu共掺杂ZnO的p型导电性研究

近年来,C、Cu单掺杂ZnO获得p型化的相关研究甚多,然而对于C-Cu共掺杂ZnO却鲜有研究.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算分析比较了C、Cu单掺杂、C-Cu分别以1:1、1:2、2:1比例共掺杂ZnO体系的晶格结构、电子态密度、空穴有效质量和形成能.研究结果表明:在本文的计算方法和模型下,各掺杂体系均能获得p型ZnO;当C-Cu以1:2比例掺入ZnO时,容易获得p型化水平更高、电子迁移效应更优、导电性更好、形成能低掺杂更稳定的半导体新材料.     

Ag-Cr共掺LiZnP新型稀磁半导体的光电性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法,对纯Li Zn P, Ag/Cr单掺和Ag-Cr共掺Li Zn P新型稀磁半导体进行了结构优化,计算并分析了掺杂体系的电子结构、磁性、形成能、差分电荷密度和光学性质.结果表明:非磁性元素Ag单掺后,材料表现为金属顺磁性;磁性元素Cr单掺后, sp-d杂化使态密度峰出现劈裂,体系变成金属铁磁性;而Ag-Cr共掺后,其性质与Ag和Cr单掺完全不同,变为半金属铁磁性,带隙值略微减小,导电能力增强,同时形成能降低,原子间的相互作用和键强度增强,晶胞的稳定性增强.通过比较光学性质发现,掺杂体系的介电函数虚部和光吸收谱在低能区均出现新的峰值,且当Ag-Cr共掺时介电峰峰值最高,同时复折射率函数在低能区发生明显变化,吸收边向低能方向延展,体系对低频电磁波吸收加强.     

第一性原理下铜锰共掺铌酸锂晶体的电子结构和吸收光谱

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了Cu、Mn单掺及共掺LiNbO3晶体的电子结构和光学性质.结果显示,Cu、Mn掺杂LiNbO_3晶体禁带中的杂质能级分别由Cu 3d轨道、Mn 3d轨道贡献;各掺杂体系的带隙均较纯LiNbO_3晶体变窄.共掺晶体中Cu离子形成了较单掺时更浅的能级中心,并在2.87eV处有较强的吸收峰;Mn离子在1.73eV附近的吸收较单掺时减弱且中心略有偏移,在2.24eV处的非光折变峰与Mn~(3+)相关,这对吸收峰的变化被认为与Cu、Mn间电子转移相联系.相对Cu、Fe共掺LiNbO_3晶体,Cu、Mn共掺LiNbO_3晶体可以通过适当提高Cu离子浓度,来改善存储参量中的动态范围和记录灵敏度.由于同一深能级掺杂离子伴以不同浅能级掺离子将呈现出不同的吸收特征并影响存储性能,在共掺离子的配搭选择时对各待选配搭的模拟计算非常必要.     

Pr-PVP掺杂Ti/PbO2电极制备及其在有机物降解中的应用

在Ti基体上,采用电沉积法制备了镨和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)掺杂的Ti/SnO₂-Sb₂O₃/Pr₂O₃-PVP-PbO₂ 电极. SEM显示Ti/SnO₂-Sb₂O₃/Pr₂O₃-PVP-PbO₂ 电极表面颗粒细化,镀层结构更加致密和均匀,XRD 测试表明掺杂使可以使电极的表面颗粒变小.循环伏安 (CV)分析表明共掺杂改性后的电极电催化活性明显提高.强化寿命测试显示Ti/SnO₂-Sb₂O₃/Pr₂O₃-PVP-PbO₂ 电极稳定性更好,使用寿命更长. 将所制备的电极应用于亚甲基蓝(MB)模拟染料废水的降解测试,与常规的Ti/PbO₂ 电极相比,Ti/SnO₂-Sb₂O₃/Pr₂O₃-PVP-PbO₂ 电极对亚甲基蓝具有更好的脱色率和 COD 除去率. 降解120min 后,对30 mg·L ^-1 亚甲基蓝的去除率分别可达到99%,对COD去除率为87.9%.