添加不同硼源时金刚石的高温高压合成

在压力6.5 GPa、温度1290～1350℃实验条件下,研究了合成体系中分别添加单质硼、六角氮化硼(h-BN)时金刚石的合成.由于合成体系中添加剂的存在,导致所合成的金刚石颜色发生了明显的改变.傅里叶显微红外光谱(FTIR)测试表明,当合成体系中h-BN添加量较少时,所合成金刚石中含有替代式的氮杂质,且金刚石中有sp2杂化的硼-氮、硼-氮-硼结构存在.当合成体系中h-BN添加量达到2 wt;时,金刚石中的氮仅以硼-氮-硼的结构存在.此外,霍尔效应测试结果表明,硼掺杂金刚石具有p型半导体特性,而合成体系中添加h-BN所制备的金刚石表现为绝缘体.     

氧空位缺陷对PbTiO_3铁电薄膜漏电流的调控

基于非平衡格林函数及密度泛函理论第一性原理计算方法,计算了Fe, Al, V和Cu四种阳离子掺杂对氧空位缺陷引起的PbTiO_3铁电薄膜漏电流的调控.研究表明:Fe和Al离子掺杂将会增大由其中氧空位缺陷导致的铁电薄膜的漏电流,而Cu和V离子掺杂对该漏电流的大小具有明显抑制作用.这是因为Cu和V掺杂对氧空位缺陷有明显的钉扎作用.相比于半径更大的Cu离子,由于V的离子半径更小,且更接近于PbTiO_3铁电薄膜中Ti的离子半径,可以预言V离子更可能被掺杂进入薄膜,从而抑制氧空位缺陷引起的漏电流.研究结果对铁电薄膜器件的电学性能控制和优化有一定的理论指导意义.     

硼硫协同掺杂金刚石的高压合成与电学性能研究

FeNiMnCo-C体系中,在压力6.5 GPa、温度1280—1300℃的极端物理条件下,采用温度梯度法成功合成了硼(B)、硫(S)协同掺杂金刚石大单晶.通过傅里叶红外光谱测试对高温高压所制备金刚石中的杂质进行了表征.借助霍尔效应对典型金刚石样品的电输运性能进行了测试,测试结果表明:硼硫协同掺杂有利于提高p型金刚石的电导率,而且硼硫在合成体系中的添加比例可以决定金刚石的p, n特性.此外,第一性原理计算结果表明,合成体系中不同比例的硼硫协同掺杂对金刚石的p, n特性以及电导率有着直接的影响,计算结果与实验测试结果相吻合.     

锗烯在金属衬底上的结构及电子性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算,我们系统的研究了锗烯在Pt(111)、Au(111)和Al(111)表面的几何和电子结构.在这三种金属衬底上寻找到了9种结构,其中Al(111)-a、Au(111)-b和Pt(111)-c结构就是目前实验上已经成功制备的结构.我们还发现了其余6种目前理论和实验均没有提出,此外,Al(111)-b、Au(111)-a和Pt(111)-b结构的Dirac态仍保留,这些结构的形成能均大于范德瓦尔斯作用,因此非常有希望在实验上制备出来,应用于量子自旋霍尔效应的研究.本文的研究为锗烯在半导体衬底上的制备及应用奠定了理论基础.     

Electronic and magnetic properties of semihydrogenated,fully hydrogenated monolayer and bilayer MoN_2 sheets

Based on density functional theory, we investigate the electronic and magnetic properties of semi-hydrogenated, fully hydrogenated monolayer and bilayer MoN_2. We find that the AB stacking bilayer MoN_2 exhibits ferromagnetic coupling of intralayer and antiferromagnetic coupling of interlayer, however, the ground states of the semi-hydrogenated, fully hydrogenated monolayer and AA stcaking bilayer MoN_2 are nonmagnetic. The fully hydrogenated system has a quasidirect band-gap of 2.5 eV, which has potential applications in light-emitting diode and photovoltaics. The AB stacking bilayer MoN_2 shows the Dirac cone at K point in BZ around Fermi energy. Furthermore, the interlayer of the AB stacking bilayer MoN_2 is subjected to a weak van der Waals force, while the interlayer of the AA stacking forms N-N covalent bond.