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1.
采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法对Sc、Ce单掺和共掺后CrSi2的几何结构、电子结构、复介电函数、吸收系数和光电导率进行了计算。结果表明:Sc、Ce掺杂CrSi2的晶格常数增大,带隙变小。本征CrSi2的带隙为0.386 eV,Sc、Ce单掺及共掺CrSi2的禁带宽度分别减小至0.245 eV、0.232 eV、0.198 eV,费米能级均向低能区移动进入价带。由于Sc的3d态电子和Ce的4f态电子的影响,Sc、Ce掺杂的CrSi2在导带下方出现了杂质能级。掺杂后的CrSi2介电函数虚部第一介电峰峰值增加且向低能方向移动,说明Sc、Ce掺杂使得CrSi2在低能区的光跃迁强度增强,Sc-Ce共掺时更明显。Sc、Ce掺杂的CrSi2吸收边在低能方向发生红移,在能量大于21.6 eV特别是在位于31.3 eV的较高能量附近,本征CrSi2几乎不吸收光子,Sc单掺和Sc-Ce共掺CrSi2吸收光子的能力有所增强,并在E=31.3 eV附近形成了第二吸收峰。说明掺杂Sc、Ce改善了CrSi2对红外和较高能区光子的吸收。在小于3.91 eV的低能区掺杂后的CrSi2光电导率增加。在20.01 eV<E<34.21 eV时,本征CrSi2光电导率为零,但Sc、Ce掺杂后的体系不为零,掺杂拓宽了CrSi2的光响应范围。研究结果为CrSi2基光电器件的应用与设计提供了理论依据。  相似文献   
2.
WS2由于其优异的物理和光电性质引起了广泛关注。本研究基于第一性原理计算方法,探索了本征单层WS2及不同浓度W原子替位钇(Y)掺杂WS2的电子结构和光学特性。结果表明本征单层WS2为带隙1.814 eV的直接带隙半导体。进行4%浓度(原子数分数)的Y原子掺杂后,带隙减小为1.508 eV,依旧保持着直接带隙的特性,随着Y掺杂浓度的不断增大,掺杂WS2带隙进一步减小,当浓度达到25%时,能带结构转变为0.658 eV的间接带隙,WS2表现出磁性。适量浓度的掺杂可以提高材料的导电性能,且掺杂浓度增大时,体系依旧保持着透明性并且在红外光和可见光区对光子的吸收能力、材料的介电性能都有着显著提高。本文为WS2二维材料相关光电器件的研究提供了理论依据。  相似文献   
3.
4.
The massive discharge of biomass wastes not only causes waste of resources, but also pollutes the environment. Therefore, converting biomass wastes into carbon materials is an effective way to solve the above problems. Here, using biomass waste pig nails as raw materials and K2CO3 as chemical activators, the N-doped porous carbon(KPNC) is prepared by direct pyrolysis. As an electrode for supercapacitors, the electrochemical tests of KPNCs showed that they exhibited good electrochemical performance and excellent cycling stability. When the current density is 0.2 A/g, the specific capacitance is up to 344.6 F/g. Moreover, it still maintains 97.6% initial capacitance retention after 2000 cycles at a high current density of 5 A/g. Above exceptional electrochemical performances may be ascribed to an appropriate porous structure(Smicro/Stotal=80.31%, Vmicro/Vtotal=76.19%), high nitrogen contents(4.44%, atomic fraction), oxygen contents(9.13%, atomic fraction) as well as small internal resistance. The above experimental results show that the conversion of pig nails to porous carbon can reduce the waste of resources and alleviate environmental pollution.  相似文献   
5.
0.5 mol% Nd-doped (Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Hf0.1)O3 (BCTH-Nd) lead-free ceramics were prepared by a solid-phase twin crystal method, where the effects of sintering condition on structure, electrical and optical properties were studied. All the sintered BCTH-Nd ceramics exhibit pure perovskite structure, dense microstructure with several micron grain size, which tends to increase with elevating sintering temperature. All synthesized ceramics have complex dielectric behavior, which presents normal ferroelectrics characteristic with slight dispersion phenomenon. The BCTH-Nd ceramics exhibit excellent piezoelectric and ferroelectric properties and acceptable dielectric performance when sintered at 1480 °C for 2 h. Under 269 nm light excitation, several fluorescent emission peaks are excited with a whole indigo fluorescence, where the strongest emission peak is emitted at 473 nm, corresponding to the 4G3/2 → 4I9/2 energy level transition of Nd3+. Multifunctional performance is fulfilled in the lead-free BCTH ceramics via rare earth doping, which can broaden the application fields of piezoelectric-based materials.  相似文献   
6.
本研究采用水热法,以柠檬酸为螯合剂,通过控制n(Sn4+)/n(Sn2+)的数值,合成了由具有丰富氧空位的SnO2纳米晶体组装成的微球。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)及UV-Vis漫反射光谱对SnO2纳米微球进行表征分析,结果表明:在酸性水热条件和柠檬酸的螯合作用下,二氧化锡纳米晶体聚集形成微球;在Sn4+/Sn2+摩尔比例为3:7时,其微球尺寸最小,整体分散性较好;同时适量二价锡离子的掺杂使得该样品氧空位浓度达到最佳,氧空位的存在将使得样品光吸收范围拓展至可见光,因而该样品显示出较强的可见光催化效率,在8 min内完全降解甲基橙。  相似文献   
7.
Hong Wang 《中国物理 B》2022,31(9):98104-098104
We report on the fabrication and characterization of InAs/GaAs chirped multilayer quantum-dot superluminescent diodes (CMQD-SLDs) with and without direct Si doping in QDs. It was found that both the output power and the spectral width of the CMQD-SLDs were significantly enhanced by direct Si doping in the QDs. The output power and spectral width have been increased by approximately 18.3% and 40%, respectively. Moreover, we shortened the cavity length of the doped CMQD-SLD and obtained a spectral width of 106 nm. In addition, the maximum output power and spectral width of the CMQD-SLD doped directly with Si can be further increased to 16.6 mW and 114 nm, respectively, through anti-reflection coating and device packaging. The device exhibited the smallest spectral dip of 0.2 dB when the spectrum was widest. The improved performances of the doped CMQD-SLD can be attributed to the direct doping of Si in the QDs, optimization of device structure and device packaging.  相似文献   
8.
D-木糖为炭源,月桂酸钠为模板剂,硼酸为掺杂剂,通过水热炭化方法制得硼掺杂分级多孔炭球(BPCS)。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附-脱附测试、X射线光电子能谱(XPS)、顺磁共振波谱(EPR)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、X射线粉末衍射(XRD)、热重(TG)分析对样品进行表征。结果表明:月桂酸钠作为介孔造孔剂的同时,通过与D-木糖间的氢键作用使有机-有机自组装过程自发进行并形成窄尺寸分布(2~5 μm)规整炭球;硼酸在水热中催化炭源脱水降解,并以BC3、BCO2和BC2O的形式掺杂在炭球上,掺硼后炭球与水表面接触角降低,润湿性提高。经CO2活化、月桂酸钠高温分解以及胶质炭球的堆积分别产生微孔(0.5~1.2 nm)、介孔(3.14~35.00 nm)和大孔(60~146 nm)并形成分级结构。当硼酸加入量为0.927 5 g时多孔炭球(BPCS-1)的电化学性能最佳,在6 mol·L-1 KOH三电极体系中电流密度为0.5 A·g-1时,比电容达287.12 F·g-1;两电极体系中电流密度为0.5 A·g-1时比电容达151.34 F·g-1,能量密度达5.3 Wh·kg-1;电流密度为5 A·g-1时进行1 000次充放电循环,电容保持率仍达96.43%。  相似文献   
9.
二维材料MXene纳米片由于具有较大的比表面积和较高的电子迁移率而受到广泛的关注。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对单层MXene纳米片Ti2N电磁特性的过渡金属(Sc、V、Zr)掺杂效应进行了系统研究。结果表明,所有过渡金属掺杂体系结合能均为负值,结构均稳定;其中Ti2N-Sc体系的形成能为-2.242 eV,结构更易形成,且保持稳定;掺杂后Ti2N-Sc、Ti2N-Zr体系磁矩增大;此外,Ti2N-Sc体系中保留了较高的自旋极化率,达到84.9%,可预测该体系在自旋电子学中具有潜在的应用价值。  相似文献   
10.
沈荣晨  郝磊  陈晴  郑巧清  张鹏  李鑫 《物理化学学报》2022,38(7):2110014-41
随着化石燃料使用的增加和温室气体排放量持续上升,20世纪以来气温上升得更快。开发环境友好型能源取代传统化石燃料是当务之急。氢能源作为一种清洁、高效的能源,被认为是最有希望取代传统化石燃料的能源。光催化水分解水产氢作为为一种环保型技术被认为是最有前景的氢能生产方法。提高光生电子-空穴对分离效率是构建高效光催化剂的关键。然而,利用高度分散的助催化剂构建高效、稳定的产氢光催化剂仍然是一个挑战。本文首次成功地采用一步原位高温磷化法制备了高度分散的非贵金属三金属过度金属磷化Co0.2Ni1.6Fe0.2P助催化剂(PCNS-CoNiFeP)掺杂P的石墨相氮化碳纳米片(PCNS)。有趣的是,PCNS-CoNiFeP与传统氢氧前驱体磷化法制备的CoNiFeP相比,没有聚集性,分散性高。X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、元素映射图像和高分辨率透射电镜(HRTEM)结果表明,PCNS-CoNiFeP已成功合成。紫外-可见吸收光谱结果表明,PCNS-CoNiFeP在200–800 nm波长范围内较PCNS略有增加。光致发光光谱、电化学阻抗谱(EIS)和光电流分析结果表明,CoNiFeP助催化剂能有效促进光生电子-空穴对的分离,加速载流子的迁移。线性扫描伏安法(LSV)结果还表明,负载CoNiFeP助催化剂可大大降低CNS的过电位。结果表明,以三乙醇胺溶液为牺牲剂的PCNS-CoNiFeP最大产氢速率为1200 μmol·h-1·g-1,是纯CNS-Pt (320 μmol·h-1·g-1)的4倍。在420 nm处的表观量子效率为1.4%。PCNS-CoNiFeP在光催化反应中也表现出良好的稳定性。透射电镜结果表明,6–8 nm的CoNiFeP高度分散在PCNS表面。高度分散的CoNiFeP比聚集的CoNiFeP具有更好的电荷分离能力和更高的电催化析氢活性。由此可见,聚合的CoNiFeP-PCNs (300 μmol·h-1·g-1)的产氢速率远低于PCNS-CoNiFeP。此外,CNS的P掺杂可以改善其电导率和电荷传输。  相似文献   
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