Effect of Indium and Antimony Doping on SnS Photoelectrochemical Solar Cells

Single crystals of pure SnS, indium （In） and antimony （Sb） doped SnS are grown by the direct vapor transport technique. Two doping concentrations of 5 at. % and 15 at. % are employed for both In and Sb dopants. In total, five samples are studied, i.e., pure SnS, 5at.% In-doped SnS, 15at.% In-doped SnS, 5at.% Sb-doped SnS and 15at.% Sb-doped SnS single crystals. The energy dispersive analysis of x-ray （EDAX） and x-ray diffraction （XRD） analysis show that all the five as-grown single crystal samples possess near perfect stoichiometry and orthorhombic structure, respectively. The doping of In and Sb in SnS is established from the EDAX data and from the shift in the peak positions in XRD. Photoeleetroehemical （PEC） solar cells are fabricated by using the as- grown single crystal samples along with iodine/iodide electrolytes. Mott-Schottky plots for different compositions of iodine/iodide electrolytes show that O. 025 M 12 ＋ 1 M Nal＋2 M Na2 S04 ＋0.5 M 1-12 S04 will be the most suitable electrolyte. Study of efficiency （η） and fill factor for different intensities of illuminations at room temperature is carried out for the five samples. The In-doped SnS single crystals show better PEC efficiency than the undoped and Sl〉doped SnS single crystals.     

Mn掺杂GaN稀磁半导体的电磁特性研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法计算了不同浓度Mn掺杂GaN（Ga1-xMnxN, x=0.0625和0.1250）的晶格常数、能带结构和态密度,分析比较了掺杂前后GaN的电子结构和磁性。结果表明：Mn掺入后体系仍为直接带隙半导体,带隙宽度随Mn含量的增加逐步增大。Mn掺杂GaN均使得N 2p与Mn 3d轨道杂化,产生自旋极化杂质带,自旋向上的能带占据费米面,掺杂后的Ga1-xMnxN表现为半金属铁磁性,适合自旋注入;随着Mn掺杂浓度的增加,体系的半金属性有所增强。     

Ga掺杂ZnS的电子结构和光学性质简

本文基于第一性原理平面波赝势(PWP)和广义梯度近似(GGA)方法,对ZnS闪锌矿结构掺入杂质Ga体系进行结构优化处理.计算了该体系下ZnS材料的电子结构和光学性质.详细分析了其平衡晶格常数、能带结构、电子态密度分布和光学性质.结果表明:由于杂质Ga的引入,ZnS体系体积略有膨胀,并在费米面附近出现了深施主能级,单纯的通过Ga掺杂来实现低阻n型ZnS材料较为困难;由于杂质能级的引入,整个介电峰向低能方向偏移,电子在可见光区的跃迁显著增强.     

硼磷掺杂小直径单壁碳纳米管的第一性原理研究简

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了小直径锯齿形单壁碳纳米管(3,0)的硼(B)、磷(P)单个原子掺杂和B/P共掺杂效应.计算了B、P单原子掺杂的形成能、能带结构和电子态密度,分析得出B、P掺杂(3,0)单壁碳纳米管是可行的,并且碳纳米管的导电性没有发生明显改变.本文还计算了在不同掺杂位点,(3,0)金属性碳纳米管的形成能和能带结构,发现B/P共掺杂也是可行的,B和P趋于形成B/P对,并且B/P的掺入使(3,0)金属性碳纳米管的能带打开,由金属性变成半导体性.     

第一性原理计算Ti掺杂CrSi2的光电特性简

采用第一性原理方法对Ti掺杂CrSi2的几何结构、电子结构、复介电函数、吸收系数、反射谱、折射率和光电导率进行了计算,对Ti置换Cr原子后的光电特性变化进行了分析.结果表明:Ti置换Cr原子后,晶格常数a,b和c均增大,体积变大;Ti的掺入引入了新的杂质能级,导致费米能级插入价带中,Cr11TiSi24变为p型半导体,带隙宽度由未掺杂时的0.38eV变为0.082eV,价带顶和导带底的态密度主要由Cr-d和Ti-d层电子贡献;与未掺杂CrSi2相比,Cr11TiSi24的介电峰发生了红移,仅在1.33eV处有一个峰,而原位于4.53eV处的峰消失;吸收系数,反射率和光电导率明显降低.     

Mn与非金属元素N，C，S共掺锐钛矿型TiO2电子性质和光学性质研究

金属与非金属共掺TiO2半导体以提高对可见光的利用率是近期研究的一个热点。本文通过基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,计算了Mn-N共掺杂、Mn-C共掺杂、Mn-S共掺杂TiO2晶体的能带、态密度、分态密度和光学性质。通过对比Mn-N共掺杂、Mn-C共掺杂、Mn-S共掺杂,这三种掺杂都在一定程度上改善了锐钛矿型二氧化钛对可见光的利用率,但Mn-C共掺杂相比于另外两种掺杂来说,对可见光的响应效果更好,电子从杂质能级跳跃到导带需要1.94eV能量,该能量恰好对应可见光吸收光谱中的吸收峰。并且Mn-C共掺杂对可见光的的吸收率,反射率都远高于其它两种掺杂体系。     

稀土La掺杂CrSi_2电子结构与光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对稀土La掺杂CrSi2的几何结构,电子结构和光学性质进行了计算与分析.结果表明,La掺杂后,CrSi2的晶格常数a,b和c均增大,晶格体积增大.La掺杂导致费米面进入价带,带隙明显变窄仅为0.07eV;在费米面附近,La原子的5d层电子态密度只占总态密度很小的一部分,而总态密度仍然由Si的3p层和Cr的3d层电子的分波态密度决定;La掺杂后CrSi2的静态介电常数ε1(0)由28.98增大为91.69,ε2(ω)的两个介电峰均向低能方向偏移且增强,光学吸收边向低能方向移动,吸收峰减小.计算结果为CrSi2材料掺杂改性的实验研究提供了理论依据.     

纳米晶硅的掺杂及表面改性研究(英文)

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法(DMOL3程序),在广义梯度近似(GGA)下,计算了硅纳米晶(Si75H76)在B和P掺杂和乙基(—CH2CH3)、异丙基(—CH(CH3)2)表面改性等情形下态密度、结合能及能隙的变化。结果表明:掺杂对体系的禁带宽度(约3.12eV)几乎没有影响,但会引入带隙态;三配位的B掺杂,在禁带中靠近导带约0.8eV位置引入带隙态,三配位的P掺杂在禁带中靠近价带0.2eV位置引入带隙态;四配位的B掺杂,在禁带中靠近价带约0.4eV位置引入带隙态,四配位的P掺杂在禁带中靠近导带约1.1eV位置引入带隙态;且同等掺杂四配位时体系能量要低于三配位;适当的乙基或异丙基表面覆盖可以降低体系的总能量,且表面覆盖程度越高体系能量越低,但在表面嫁接有机基团过多将导致过高位阻,计算时系统不能收敛。     

以PVP纳米纤维为模板采用原子层沉积法制备MgxZn1-xO纳米纤维及其光学性质研究

采用静电纺丝方法制备聚乙烯吡咯烷酮(PVP)纳米纤维,并以其为模板采用原子层沉积(ALD)方法制备不同Mg掺杂浓度的MgxZn1-xO纳米纤维。研究了不同Mg掺杂浓度对复合纳米纤维结构和光学性质的影响。利用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、光致发光(PL)和紫外-可见光(UV-Vis)吸收谱对样品测试并进行表征分析。结果表明,Mg元素的掺入并没有改变ZnO纳米纤维的形貌,所有样品的表面形貌极其相似,只是掺杂后纤维直径有所增大;随着Mg掺杂浓度的增加吸收边逐渐发生蓝移,表明所制备MgxZn1-xO纤维的带隙具有可调节性。与此同时,在PL谱中可以观察到样品的紫外(UV)发光峰从377nm移动至362nm,且与不掺杂的样品相比,MgxZn1-xO纳米纤维的UV发光强度明显增强。通过这种方法可以合成组分可控的MgxZn1-xO纳米纤维。在ZnO中掺入Mg元素可以有效地提高ZnO-PVP纳米纤维的禁带宽度以及UV发射强度。     

掺钽钨青铜的制备及光学性能

以TaCl5和Na2WO4为原料, 采用水热法在170 ℃制备性能良好的掺钽钨青铜(TaxWO3)纳米线。利用Ｘ射线衍射技术(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)及拉曼光谱(Raman)等分析手段, 对该材料的结构、形貌及光谱性能进行表征。XRD结果表明: TaxWO3纳米材料为六方相结构氧化钨, 当TaxWO3中Ta/W摩尔比小于0.04时, 晶胞参数随着掺杂量的增大而逐渐增大, 当掺杂量达到大于0.04后保持基本不变。UV-Vis光谱表明, 随着钽掺杂量的增大, 紫外吸收峰发生红移, 即能隙逐渐减小。Raman光谱显示: 随钽掺杂量的增大, Raman峰位逐渐向低波数方向移动, 同时振动峰逐渐宽化, 进一步证明了钽掺杂对氧化钨结构的影响。光催化降解罗丹明B的实验显示, 制备的TaxWO3具有较高的光催化活性。