银纳米颗粒/多孔硅复合材料的制备与气敏性能研究

采用双槽电化学腐蚀法以电阻率为10-15 Ω·cm的p型<100>晶向的单晶硅片制备了孔径约为1.5 μm, 孔深约为15-20 μm的p型多孔硅, 并以此多孔硅作为基底采用无电沉积法通过调控沉积时间在其表面沉积了不同厚度的银纳米颗粒薄膜. 采用扫描电子显微镜和X 射线衍射仪表征了银纳米颗粒/多孔硅复合材料的形貌和微观结构, 结果表明银纳米颗粒较均匀的分布于多孔硅的表面上且沉积时间对产物的形貌有重要影响. 采用静态配气法在室温下研究了银纳米颗粒/多孔硅复合材料对NH₃的气敏性能. 气敏测试结果表明沉积时间对产物的气敏性能影响较大. 当沉积时间较短时, 适量银纳米颗粒掺杂的多孔硅复合材料由于其较高的比表面积以及特殊的形貌和结构, 对NH₃气体表现出较高的灵敏度、优良的响应/恢复性能. 室温下, 其对50 ppm 的NH₃气体的气敏灵敏度可以达到5.8左右.     

First-principles study on the geometric and electronic structures and phase transition of PbZr1-xTixO3 solid solutions

With first-principles virtual-crystal approximation calculations, we systematically investigate the geometric and elec- tronic structures as well as the phase transition of lead zirconate titanate (PbZr1-xTixO3 or PZT) as a function of Ti content for the whole range of 0 ≤ x Ti ≤ 1. It can be found that, with the increase of the Ti content, the PbZr1-xTixO3 solid solu- tions undergo a rhombohedral-to-tetragonal phase transition, which is consistent with the experimental results. In addition, we also show the evolution in geometric and electronic structures of rhombohedral and tetragonal PbZr1-x TixO3 with the increasing content of Ti.     

NbB2（0001）表面性质的第一性原理研究

应用密度泛函理论的第一性原理的方法分析了两种不同终端的NbB2(0001)表面的几何结构和电子结构。结果表明:两种不同终端的(0001)表面结构弛豫主要发生在前三层,并且硼终端的表面弛豫程度小于铌终端表面的弛豫。表面能分析结果表明,终止于硼终端的(0001)表面结构在更宽的范围内具有较低的表面能,即硼终端的(0001)表面比铌终端的表面更稳定。进一步分析NbB2(0001)两种终端表面的电子结构表明:在金属铌和硼之间发生了电子转移,加强了化学键的相互作用,导致第一间层向内弛豫。对于铌终端的表面第一层铌转移到第二层的电子数比硼终端表面第二层铌转移到第一层的电子数多,这是导致铌终端表面弛豫程度大于硼终端表面的主要原因。     

四方和正交以及单斜相K0.5Na0.5NbO3的结构稳定性和电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理超原胞方法和虚晶近似方法, 在局域密度近似和广义梯度近似下, 对四方和正交以及单斜相K_0.5Na_0.5NbO₃的能量和原子结 构以及电子结构进行了系统的研究. 计算结果表明三种K_0.5Na_0.5NbO₃相的能量差别较小, 这与实验上它们之间容易发生相转化是一致的. 进一步发现单斜相的能量比四方相和正交相低, 说明单斜相结构更加稳定, 并且理论计算的结构参数与实验值符合得很好. 电子结构结果也表明单斜相的键合作用比四方相和正交相键合作用更强, 进一步说明单斜相结构更加稳定. 关键词： 铌酸钾钠 四方相 单斜相 密度泛函理论     

压强下TaB和TaB2力学和超导性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法, 在广义梯度近似下研究了TaB和TaB2在不同压强下的弹性常数、原子结构、电子结构以及超导性质及其对两者物理性质不同进行了比较. 计算结果表明随着压强的增加, 弹性常数和体弹模量随之增加, 而相对晶格常数a/a0, b/b0, c/c0和相对体积V/V0随压强增加而减小. 在高压下, TaB沿着a轴方向的压缩性要比b轴方向大, 而b轴方向的压缩性要比c轴方向大; TaB2是沿着c轴方向的压缩性要比a轴方向的压缩性大. 电子结构分析表明TaB2的原子态杂化程度比TaB的原子态杂化程度要高, 这与TaB2的体弹模量比TaB的体弹模量高的结果相一致. 依据Bardeen-Cooper-Schrieffer超导理论, TaB和TaB2费米能级处态密度的值随着压强的增加而降低, 说明它们的超导转变温度Tc随着压强的增加而降低.     

氧原子在体心立方难熔金属中的占位行为的第一性原理研究

通过第一性原理超晶胞方法研究了氧(O)原子在体心立方(BCC)难熔金属Nb,Ta,Mo,W中不同间隙位置的占位稳定性和原子结构以及电子结构.杂质形成能结果表明,O原子占据在Nb,Ta的八面体间隙最稳定;与之相反,O原子占据在Mo,W的四面体间隙位置最稳定.进一步的,O原子在BCC难熔金属的杂质形成能由低到高的顺序为Nb＜Ta＜Mo＜W,这表明金属中溶解氧容易顺序为Nb＞Ta＞Mo＞W.此外,分析了O对难熔金属Nb,Ta,Mo,W原子结构的影响.利用电子结构态密度解释了氧原子在Nb,Ta八面体间隙和Mo,W四面体间隙的最稳定性原因.