镱掺杂的Ca_(1-x)Yb_xMnO_3(x=0～0.2)化合物的Rietveld结构精修和热电性能

采用溶胶-凝胶和无压烧结的方法制备了Yb掺杂的钙钛矿型Ca1-xYbxMnO3(x=0~0.2)系列固溶体,并结合X射线R ietveld精修、扫描电子显微镜及热电性能测试,系统研究了Yb掺杂量对产物相组成、晶体结构、显微结构和热电性能的影响。结果表明,Yb的掺杂引起了CaMnO3的晶格畸变,导致Mn-O2-Mn键角(氧八面体在水平方向的扭转)随着Yb的增加而减小;Yb的掺杂大幅度降低了样品的电阻率,并改变了电传输特性:Seebeck系数绝对值显著降低,同时随着掺杂量的增加,进一步减小。Yb的掺杂明显抑制了晶粒长大,此外,其重原子特性和少量第二相的生成显著降低了材料的热导率。其中x=0.1的样品Ca0.9Yb0.1MnO3在T=700℃时,ZT值达到0.093,较单相的CaMnO3提高了120%。     

Li掺杂ZnO的电子结构与电性能的研究

采用密度泛函理论平面波超软赝势方法研究了p型Li掺杂的纤锌矿结构ZnO的能带结构、态密度和电荷分布,并分析了Li掺杂ZnO的电输运性能.结果表明,Li掺杂ZnO具有1.6eV的直接带隙,且为p型半导体,体系费米能级附近的态密度大大提高,在导带和价带中都出现了由Li电子能级形成的能带,其费米能级附近的能带主要由Li的s态、Zn的p态、Zn的d态和O的p态电子构成,且他们之间存在着强相互作用.电输运参数和电输运性能分析结果表明,Li掺杂的ZnO氧化物价带和导带中的载流子有效质量均较大;其载流子输运主要由Li的s态、Zn的p态和O的p态电子完成;Li掺杂有望改善ZnO的电输运性能.     

氧化锌的高压电子结构、光学性质与电性能的理论研究北大核心CSCD

基于密度泛函理论从头计算法,研究了500GPa外压力条件下纤锌矿结构ZnO氧化物的晶格结构、电子结构、光学性质和导电性能。计算分析结果表明,在500GPa外压力下,ZnO氧化物的晶格对称性保持不变,晶格参数减小,Zn—O键长和O—Zn—O键角均减小,但不同方向上材料的可压缩性不同;ZnO氧化物的带隙类型仍为直接带隙,其宽度增加到1.65eV;费米能级附近的能级数量减少,态密度降低,电子在不同能量区域的局域化趋势明显;ZnO氧化物的光吸收向高能量范围扩展,低能量光学吸收降低,高能量光吸收增强。分析结果表明,500GPa的外压力下,ZnO氧化物费米能级附近的载流子浓度、有效质量和迁移速率均降低,其电性能降低。     

稀土硼化物LaB6晶体材料的弹性性质和力学性能

利用密度泛函理论和Birch-Murnaghan物态方程,系统分析了LaB6晶体材料的弹性常数参数、体弹性模量、剪切弹性模量及其他力学性能。结果表明:LaB6晶体具有较大的弹性常数参数C11,说明在此主轴应力方向上具有较大的弹性常数;同时它还具有较大的体弹性模量,并且体弹性模量具有各向同性,剪切弹性模量具有各向异性;LaB6晶体的杨氏模量为227.85 GPa,泊松比为0.26,体剪弹性模量比值达到1.44,表明其脆性较强,不易发生弹性形变;LaB6晶体的硬度达到11.56 GPa,平均弹性波速达4.87 km/s。LaB6的带隙宽度为0.20 eV,呈金属性,内部电子具有较强的局域性,La和B之间具有较强的共价键成分。     

Ca掺杂ZnO氧化物的电子结构与电性能研究

基于密度泛函理论广义梯度近似第一性原理计算的方法,系统研究了Ca掺杂ZnO氧化物的晶格结构和电子结构,在此基础上分析了其电学性能.结果表明,Ca掺杂ZnO晶胞减小.Ca掺杂氧化物仍为直接带隙半导体材料,带宽达1.5 eV.掺杂体系费米能级附近的能带主要由Cas态、Cap态、Znp态和Op态电子构成,其中p态电子对价带态贡献最大,且Cas态、Znp态和Op态电子之间存在着更强的相互作用.Ca掺杂ZnO氧化物费米能级EF附近载流子浓度增加,运动速度减小,有效质量增加,导电机构为Cas态、Znp态和Op态电子在价带与导带的跃迁,具有更高的电导率,较高的Seebeck系数和综合电性能.     

Ca掺杂对ZnO氧化物热学性能的影响

在密度泛函理论和线性响应的密度泛函微扰理论基础上的第一性原理计算的方法研究了Ca掺杂对纤锌矿结构氧化物ZnO热学参数和热学性能的影响。研究结果表明,Ca掺杂ZnO氧化物晶格a,b,c轴均有所增大;在计算温度区间,纯的ZnO和Ca掺杂的ZnO的晶格热容均随温度升高不断增大;Ca掺杂的ZnO具有较高的晶格热容;纯的ZnO和Ca掺杂的ZnO的晶格热容在最高温度900K分别达到16.5 Cal.mol-1K-1和31.7Cal.mol-1K-1。纯的ZnO和Ca掺杂的ZnO的德拜温度 均随温度升高不断增大,Ca掺杂的ZnO的德拜温度 均高于纯的ZnO。Ca掺杂在ZnO中引入了新的振动模式。Ca掺杂ZnO氧化物应该具有较高的晶格热导率。     

Ba/Ag双掺杂对Ca3Co4O9基热电氧化物热传输性能的影响

采用溶胶-凝胶结合放电等离子烧结的方法制备了Ba, Ag双掺杂的Ba_xAg_yCa_2.8Co₄O₉块体热电氧化物材料, 利用X射线衍射仪, 扫描电子显微镜和热参数测试仪分析了所得样品的物相、微观组织结构和热输运性能. 结果表明, 通过Ba, Ag双掺杂有效调制了Ca₃Co₄O₉的热传输性能, 增加Ba掺杂量能有效降低其热导率. 分析结果表明, Ba, Ag双掺杂对热导率的调制来源于对晶格热导率的调制, 其中Ba, Ag等量掺杂所得样品热导率最低, 其总热导率和晶格热导率在973 K时分别达到了1.43 W/mK和1.10 W/mK. 关键词： 3Co₄O₉')" href="#">Ca₃Co₄O₉ 双掺杂 热导率     

纳米结构碲化铋合金的制备及电热输运特性

采用惰性气体保护蒸发-冷凝法制备了纳米Bi及Te粉末, 结合机械合金化和放电等离子烧结技术, 在不同烧结温度下制备出了单一物相且具有纳米层状结构及孪晶亚结构的n型Bi₂Te₃块体材料, 并系统研究了块体材料的晶粒尺度、微结构及其对电热传输特性的影响. SEM, TEM分析结果表明, 以纳米粉末为原料, 通过有效控制工艺条件, 可以制备出具有纳米层状结构Bi₂Te₃合金块体材料, 同时纳米层状结构中存在孪晶亚结构; 热电性能测试结果表明, 具有纳米层状结构及孪晶亚结构的块体试样与粗晶材料相比, 热导率大幅度降低, 在423 K附近, 热导率由粗晶材料的1.80 W/mK降至1.19 W/mK, 晶格热导率从1.16 W/mK降至0.61 W/mK, 表明纳米层状结构与孪晶亚结构共存, 有利于进一步提高声子散射, 降低晶格热导率. 其中在693 K放电等离子烧结后的试样于423K附近取得最大值的无量纲热电优值(ZT), 达到0.74.     

Ca2．9M0．1Co4O9（M=Ag，La，Ba）复合氧化物体系的制备及电输运性能

采用柠檬酸溶胶-凝胶结合放电等离子烧结方法制备了p型Ca位掺杂的Ca2.9M0.1Co4O9(M=Ag,La,Ba)复合氧化物块体试样,对其进行X射线衍射(XRD)分析,表明产物为单一物相,Ca位掺杂原子可以改变Ca2.9Co4O9多晶体的取向度,掺杂试样取向度随着掺杂原子电负性的降低而提高;对其进行扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明,试样呈层状结构,且层状结构随掺杂原子电负性降低而逐渐明显;电性能分析结果表明,测试温度范围内掺杂试样各温度点的电阻率随着掺杂原子电负性的降低而升高,所有试样的载流子传输层未受影响,导电机理未发生变化.其中掺杂电负性最高的Ag原子的烧结体保持最低取向度的同时具有最低的电阻率,在973 K时达6.87 mΩ·cm,而掺杂电负性最低的Ba原子的烧结体具有高的取向度的同时具有较高的电阻率,在973 K时达8.22 mΩ·cm.     

p型Na掺杂各向异性ZnO的电子性质与热电输运性质

采用密度泛函理论的第一性原理计算研究了p型Na掺杂各向异性ZnO的能带结构、光学性质、介电性质、总态密度和不同原子的分态密度,并系统分析了其热电输运性质。计算分析结果表明,p型Na掺杂ZnO为p型直接带隙半导体,其带隙增大到1.3eV,其对于光子的吸收限向低能量光子移动,体系费米能级附近的态密度大幅度提高,这主要是p态电子贡献的;在费米能级附近的导带和价带中都出现了新的能级,这些新的能级主要由Nas、Nap、Znp、Znd和Op电子形成,且他们之间存在着强耦合相互作用。Na掺杂ZnO的电输运性质具有各向异性;其价带和导带中的载流子有效质量均较大;载流子输运主要由Nas、Nap、Znp和Op电子完成。