La掺杂和空位对ZnS磁性和光学性能影响的第一性原理研究

利用密度泛函理论框架下的平面波超软赝势法,通过第一性原理对La掺杂与Zn空位(V_(Zn))及La掺杂与S空位(V_S)共存的ZnS体系的电子结构、磁性机理、形成能及吸收光谱进行了研究.结果表明, La掺杂与空位(V_(Zn)或V_S)的空间位置最近时,掺杂体系的形成能最低,体系最稳定.另外,La掺杂与Zn空位共存时,体系具有磁性,且体系的净磁矩与La原子与Zn空位的相对位置有关;La掺杂与S空位共存时,掺杂体系无磁性,但此时体系的禁带宽度最窄且吸收光谱红移最显著.     

全电离氢等离子体的电导率

主要研究了全电离等离子体的散射相移、传输截面和电导率.相移应用WKB方法计算,且计算结果与使用精确计算方法得到的结果非常一致,证明了所用计算方法的正确性和准确性.在对传输截面的计算中,观察到了形状共振,这种共振是由于半束缚态的消失产生的.电导率的计算应用了Chapman-Enskog方法,并与其它理论和实验结果进行了比较.     

Ce掺杂与O空位对锐钛矿相TiO2磁学和光学性能影响的第一性原理研究

基于第一性原理计算,建立了含有不同Ce与O空位配比的锐钛矿TiO2模型.对各个体系的稳定性、磁性、电子结构及吸收光谱进行了计算.结果表明:Ce与近邻O空位间的自旋电子交换是锐钛矿TiO2净磁矩的来源,因此体系的磁性与Ce和O空位的相对位置有关.Ce或O空位浓度增加在费米能级附近形成的施主能级使得带隙宽度进一步减小,因此体系对可见光的吸收系数进一步增加.与局域性更强的Ce-4f电子相比,Ti-3d电子更易受激参与光催化反应,因此Ce掺杂引起的O空位及其浓度是影响锐钛矿TiO2光催化性能的主要因素.     

高温高压退火对碳化硅性能的影响

以CVD生产的碳化硅为原料在高温高压下进行退火处理,探究退火温度对碳化硅性能的影响。实验结果表明:随着退火温度的增加,碳化硅的颜色由浅绿色变为无色;体积有明显的缩小、密度增加;退火后碳化硅的抗压强度显著增强,机械强度有所增加;退火后的SiC结构并没有发生变化,15R-SiC在798.6 cm~(-1)处拉曼峰强度减少,4H-SiC在970 cm-1拉曼峰强度有所增强。     

Mg,O共掺杂实现p型AlN的第一性原理研究

采用密度泛函理论下的第一性原理平面波超软赝势方法研究了纤锌矿本征AlN,Mg单掺杂AlN和Mg,O共掺杂AlN体系的晶格参数、能带结构、电子态密度、差分电荷密度及电子布居数.计算结果显示:在Mg,O共掺杂AlN体系中,激活施主O原子的引入能使受主能级降低,形成浅受主掺杂.同时,体系的非局域化特征显著,受主能带变宽.因而提高了Mg原子的受主掺杂浓度和系统的稳定性.Mg,O共掺杂更有利于制备p型AlN.     

锌添加对大尺寸硼掺杂金刚石生长的影响

采用高温高压法在NiMnCo体系下,通过添加低熔点金属锌合成出硼掺杂金刚石晶体.探究锌添加剂对硼掺杂金刚石晶体合成条件、形貌、颜色的影响.实验结果表明在NiMnCo体系中,随着锌添加量增加,硼掺杂金刚石的合成压强和温度明显提高,晶体的颜色逐渐变黑;红外吸收光谱显示,随着锌添加量的增加,氮杂质特征吸收峰1130 cm-1和1344 cm-1逐渐消失,氮杂质含量降低至消失;1290 cm-、2460 cm-1、2800 cm-1硼相关吸收峰增强,即硼杂质的含量逐渐增多.在传统NiMnCo触媒体系下,锌的添加有利于硼原子进入金刚石晶格中去,本工作为合成高质量硼掺杂金刚石提供新的思路.     

Sc掺杂SnO2稀磁半导体的第一性原理研究

采用第一性原理方法,对Sc掺杂SnO2以及含有O空位的Sc掺杂SnO2的电子结构和磁学性质进行了计算。结果表明SnO2晶格中存在两种本征磁性来源,分别为Sc掺杂诱导的未配对O-2p态电子的自旋极化和O空位诱导的未配对Sn-5p态电子的自旋极化。由于两种未配对的弱束缚电子分别由电离施主和受主诱导产生,因此二者之间存在电荷补偿效应,在特定配比下能够使SnO2晶格出现磁性猝灭。     

TiN/TiB2纳米复合材料的合成与性能

 结合高能球磨和高温高压实验技术，制备了块体TiN/TiB₂纳米复合材料。通过X射线衍射和拉曼光谱对材料的微观结构进行了研究。结果表明，采用金属Ti和六方BN为原料，在球磨过程和高温高压实验过程中，TiN先于TiB₂形成，球磨70 h后有少量的纳米晶TiN开始形成。在高温高压实验中，在样品腔的合成温度低于1 300 ℃时，没有TiB₂出现；当温度达到1 300 ℃后，合成出了TiN和TiB₂的复合材料。对所合成的块状材料的热膨胀性和导电性能进行了测试。     

退火温度对Li:ZnO薄膜紫外发射性能影响

利用溶胶-凝胶法在Si衬底上制备不同退火温度的Li∶ZnO薄膜。借助X射线衍射(XRD)、X射线光电子谱(XPS)、扫描电镜(SEM)和光致发光(PL)谱研究样品结晶质量、成分、表面形貌和发光特性。结果表明:所有样品均高度c轴择优取向生长;随退火温度升高,样品结晶性变好,紫外发射增强。LiOH在退火温度超过700℃分解,使Li、H进入到ZnO晶格,在ZnO薄膜中形成LiZn-H复合缺陷,这种复合缺陷使H被困在ZnO薄膜中,形成H施主,显著提高ZnO薄膜紫外发光强度,抑制ZnO薄膜绿光发射。     

高压结晶PA1010/SWNT纳米复合材料的热性能及形貌特征

采用六面顶压机制备了尼龙1010(PA1010)/单壁碳纳米管(SWNT)复合材料在350℃、不同压力下处理30min后的高压结晶样品,通过DSC、TGA、SEM、TEM等手段研究了高压结晶样品的结晶行为、热稳定性以及形貌特征。研究结果表明,在实验研究范围内2.0GPa下获得的高压结晶样品的熔点和结晶度最高,分别达到208.5℃和64.6%。SEM结果表明,与常压结晶样品相比高压结晶样品内部显示出更加致密的质地结构。此外,在样品断面还观察到了规则块状晶体的生成。TGA结果显示高压结晶样品的热稳定性显著高于纯PA1010。密度测试结果显示,高压结晶样品的密度几乎均高于纯PA1010,而且高压熔体结晶样品的密度随着压力的升高而增大。