Bi-2223/Ag异质结的光生电压效应研究

在50 ～ 340 K不同温度下,利用紫色激光(λ=405 nm)对银/铋锶钙铜氧2223异质结界面进行辐照,观测到明显的光生电压效应,发现光生电压的极性分别在超导转变温度TC与320 K附近发生了反转,排除了激光产生的热电势是产生光生电压的原因,分析表明银/铋锶钙铜氧2223异质结界面处存在内建电场:光生电压由异质结界面处的内建电场分离光生电子-空穴对产生的.超导转变温度TC之下以及320 K以上,内建电场方向从超导体指向金属电极;超导转变温度TC与反向温度320 K之间,内建电场从金属指向超导体.     

WO3薄膜的电致变色与响应时间机理研究

采用直流反应磁控溅射方法制备了纳米WO3薄膜,研究了溅射气压对WO3薄膜的表面形貌和微结构的影响.利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对WO3的微结构进行了表征.采用紫外-可见分光光度计和循环伏安测试系统对样品的电致变色及响应时间性能进行了研究.结果表明,纳米WO3薄膜的微孔结构特征具有较大的比表面积,有利于改善其电致变色性能.当溅射气压为4Pa时,WO3薄膜在可见光区的电致变色平均调色范围达到了71.6％,并且其着色响应时间为5 s,漂白响应时间为16 s.     

Ca~(2+)掺杂对SmFeO_3的介电、铁磁特性及磁相变温度的影响

采用固相反应法制备Sm_(1-x)Ca_xFeO_3(x=0,0.1,0.2,0.3)样品,研究Ca~(2+)掺杂对SmFeO_3介电性能、铁磁性及磁相变温度的影响.X射线衍射图谱分析表明:所有样品的主衍射峰与SmFe03相符合且具有良好的晶体结构.随着x的增加,SmFeO_3样品的晶粒尺寸由原来的0.5μm逐渐增大到2μm.当f=1 kHz时,Sm_(1-x)Ca_xFeO_3(x=0.1,0.2,0.3)样品的ε_r分别是SmFe03的5倍、3倍和2.6倍,而tgσ增大一个数量级.在3T磁场作用下,SmFe03样品的M-H呈线性,随着x的增加,M-H逐渐趋向饱和,Sm_(1-x)Ca_xFeO_3(x=0.1,0.2,0.3)样品的M_r分别是SmFeO_3的20倍、31倍和68倍.X射线光电子能谱分析表明:Fe~(2+)和Fe3+共存于Sm_(1-x)Ca_xFeO_3样品中,Fe~(2+)/Fe~(3+)比例随着x的增加而增大,证明Ca~(2+)掺杂增加了Fe~(2+)的含量,形成Fe~(2+)—O~(2-)—Fe~(3+)超交换作用,增强SmFe03的铁磁特性.测量了Sm_(1-x)Ca_xFeO_3样品在外加磁场为1000 Oe(1 Oe=79.5775 A/m)的M-T变化关系,观测到其自旋重组温度(T_(SR))和尼尔温度(T_N)分别为438 K和687 K,发现SmFe03样品的T_(SR)和T_N均随着x的增加向低温方向移动,当x=0.3时,自旋重组现象消失.这主要是SmFeO_3样品磁结构的稳定性和Fe~(3+)—O~(2-)—Fe~(3+)及Sm~(3+)—O~(2-)—Fe~(3+)超交换三者共同作用的结果.     

Dy,Co共掺杂对BiFeO3陶瓷磁特性和磁相变温度Tc的影响

采用快速液相烧结法制备BiFeO₃和Bi_0.95Dy_0.05Fe_1-xCo_xO₃ (x=0, 0.05, 0.1, 0.15)陶瓷样品. 实验结果表明: 所有样品的主衍射峰与纯相BiFeO₃相符合且具有良好的晶体结构, 随着Co³⁺掺杂量的增大, Bi_0.95Dy_0.05Fe_1-xCo_xO₃样品的主 衍射峰由双峰(104)与(110)逐渐重叠为单峰(110), 当掺杂量x>0.05时, 样品呈现正方晶系结构; SEM形貌分析可知: Dy³⁺, Co³⁺共掺杂使BiFeO₃晶粒尺度由原来的3—5 μ减小到约1 μ. 室温下, BiFeO₃样品表现出较弱的铁磁性, 随着Dy³⁺和Co³⁺掺杂, BiFeO₃样品的铁磁性显著提高. 在外加磁场为30 kOe的作用下, Bi_0.95Dy_0.05Fe_1-xCo_xO₃ (x=0.05, 0.1, 0.15)的M_r分别为0.43, 0.489, 0.973 emu/g; M_S分别为0.77, 1.65, 3.08 emu/g. BiFeO₃和Bi_0.95Dy_0.05Fe_1-xCo_xO₃样品磁矩M随着温度T的升高而逐渐减小, Dy掺杂使BiFeO₃样品的T_N由644 K升高到648 K, 而T_C基本没有变化. Dy和Co共掺杂导致BiFeO₃样品磁相变温度T_C由870 K降低到780 K, 其T_C变化主要取决于Fe-O-Fe反铁磁超交换作用的强弱和磁结构的相对稳定性. 关键词： 铁磁电材料 磁滞回线 磁相变温度     

超导-高分子复合材料介电性质的研究

采用固相反应法制备高温超导材料Bi2Sr2Ca2Cu2O3(Bi-2223),以高温超导材料为基体加入聚乙丙烯橡胶(EPR)高分子绝缘材料,通过不同温度退火处理,制备一系列超导.高分子复合材料,运用X射线衍射技术(XRD)和扫描电镜(SEM)对样品进行物相分析;采用低温循环系统测量样品电阻随温度变化关系;利用HP4294A型阻抗分析仪测量样品的介电特性,并对样品的电输运性质和介电特性进行了探讨.     

氧含量对BiFeOδ多晶陶瓷介电特性的影响

采用固相反应法制备了不同含氧量的BiFeO_δ多晶陶瓷样品，利用HP4294A阻抗分析仪测量了样品的介电特性随频率和氧含量的变化，用正电子湮没寿命谱学的方法研究了样品中因氧含量的变化所引起的结构缺陷. 实验结果表明：引入氧空位和氧填隙离子缺陷都会使介电常数减小，而介电损耗则随氧含量的增加而增加，二者的变化范围均在10%—35%之间；对不同氧含量的BiFeO_δ样品，介电常数和介电损耗随测量频率的增加而减小. 氧空位的引入使得局域电子密度变小，正电子平均寿命τ_m增加. 在氧含量δ=2.99时电子密度最大(n_e=3.90×10²³/cm³)，继续增加氧含量对正电子寿命与局域电子密度的影响不大. BiFeO_δ样品的介电常数和介电损耗随氧含量的变化可以在空间电荷限制电导的框架下来理解.     

多铁材料Bi1-xCaxFeO3的介电、铁磁特性和高温磁相变

采用溶胶凝胶法制备Bi_1-xCa_xFeO₃ (x=0, 0.05, 0.1, 0.15, 0.2)陶瓷样品. X衍射图谱表明所有样品的主衍射峰均与纯相BiFeO₃相符合且具有良好的晶体结构. 随着x的增大, Bi_1-xCa_xFeO₃样品的主衍射峰由双峰(104)与(110) 逐渐重叠为单峰(110), 当x ≥0.15时, 样品呈现正方晶系结构; 扫描电镜形貌分析可知, 晶粒由原来的0.5 μm逐渐增大到2 μm. Bi_1-xCa_xFeO₃样品介电常数和介电损耗随着x 的增加先增大而后减小. 当f=1 kHz, Bi_0.9Ca_0.1FeO₃ 的介电常数达到最大值, 是BiFeO₃的7.5倍, 而Bi_0.8Ca_0.2FeO₃的介电常数达到最小值, 仅仅是BiFeO₃的十分之一. Bi_1-xCa_xFeO₃样品所呈现的介电特性是由偶极子取向极化和空间电荷限制电流两种极化机理共同作用的结果. 随着Ca²⁺ 的引入, BiFeO₃ 样品的铁磁性显著提高. X射线光电子能谱图表明Fe²⁺和Fe³⁺ 共存于Bi_1-xCa_xFeO₃ 样品中, Fe²⁺/Fe³⁺比例随着Ca²⁺ 掺杂量的增加而增大, 证明Ca²⁺掺杂增加了Fe²⁺的含量, 增强BiFeO₃的铁磁特性. 从M-T曲线观察到BiFeO₃样品在878 K附近发生铁磁相变, 示差扫描量热法测试再次证明BiFeO₃ 在878 K发生相变. Ca²⁺掺杂使BiFeO₃样品的T_N略有变化而T_M基本不变, 其主要原因是Fe-O-Fe反铁磁超交换作用的强弱和磁结构相对稳定.     

科研与实验教学相结合的探索与实践

大学物理实验课程包括基础性实验、综合性实验、设计性实验等从低到高、从基础到前沿、从传授知识到能力培养的完整教学体系,在培养学生科研素质与能力等方面有着其他课程教学不可替代的作用.本文探索教学与科研的结合,更好地培养学生的实践能力、创新能力以及科学研究的思想与方法.     

Al，Ga掺杂ZnO电子结构和光电特性的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似(GGA)的PBE平面波超软赝势方法,计算了本征ZnO,Al掺杂ZnO(ZnAlO)和Ga掺杂ZnO(ZnGaO)的能带结构、态密度、复介电函数和复电导率. 其中Al或Ga是以替位杂质的形式进入ZnO晶格. 计算结果表明纤锌矿型ZnO,ZnAlO和ZnGaO都是直接带隙半导体材料,掺杂后ZnO的带隙变小,且ZnAlO的带隙略大于ZnGaO. 掺杂后ZnO的电子结构发生变化,费米能级由本征态时位于价带顶上移进入导带,ZnO表现为n型掺杂半导体材料,掺杂后在导带底出现大量由掺杂原子贡献的自由载流子—电子,明显提高了电导率和介电函数,改善了ZnO的导电性能,并且ZnAlO的导电性能要略好于ZnGaO.     

平面型给-受体共轭聚合物的合成及在体异质结聚合物太阳能电池中的应用

设计合成了主链为聚2,8-{5,11-二烷基吲哚[3,2-b]咔唑}-4,7-二[2,5-噻吩]-5,6-二烷氧基-2,1,3-苯并噻二唑,具有不同侧链的2种平面型给-受体共轭聚合物(QP-2和QP-3),研究了其热学、光物理和光伏性质.用聚合物-PC71BM([6,6]-苯基C71丁酸甲酯)共混物作为活性层构筑了本体异质结聚合物太阳能电池.其中以QP-3为给体、以PC71BM为受体的光伏电池能量转换效率最高达到2.59%,开路电压为0.72 V,短路电流为9.24 mA/cm2,填充因子为0.38.XRD结果表明,平面型共轭聚合物具有较好的结晶性,原子力显微镜(AFM)显示平面型共轭聚合物易于发生微观相分离.