4π△E_β探测器的建立及其在丰中子核素研究中的应用

建立了一台４π△Ｅβ探测器，它具有很好的时间响应性能，它的上升时间为８ｎｓ．利用４π△Ｅβ－γ符合的技术使缺中子核素中来自电子俘获的γ线强度受到了很大的抑制，而对以１００％β－方式衰变的丰中子Ｈｇ同位素的γ线具有６０％的符合探测效率．将该探测器用于１８Ｏ十２０８Ｐｂ的实验中，使康普顿本底水平大大降低．     

γ-Si3N4在高压下的电子结构和物理性质研究

采用基于密度泛函平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA-PW91)，计算了不同压强下γ-Si₃N₄的电子结构、光学性质和力学性质.基于计算结果，分析讨论了γ-Si₃N₄各物理参数随外压力的变化规律.计算表明，γ-Si₃N₄是一种适合于在高压条件下工作的材料.     

非线性光学晶体HgGa2S4 和 Hg0.5Cd0.5Ga2S4的能带结构、化学键及光学性质研究

用密度泛函理论和非谐振子模型计算了晶体HgGa₂S₄和Hg_0.5Cd_0.5Ga₂S₄的能带结构、态密度、化学成键及线性、非线性光学性质。结果表明：HgGa₂S₄的价带顶部主要是Ga-S成键态的贡献，导带底部主要是Ga-S反键态的贡献; Hg_0.5Cd_0.5Ga₂S₄的价带顶部主要由S-3p轨道组成，导带底部主要是Ga-S反键态的贡献。布居分析表明Ga-S键主要是共价成分，而Hg-S和Cd-S键主要是离子成分。HgGa₂S₄的折射率计算值与实验值在低能量区很好吻合。另外，HgGa₂S₄的能隙计算值比Hg_0.5Cd_0.5Ga₂S₄小，而二阶非线性极化率比Hg_0.5Cd_0.5Ga₂S₄大。     

压力对纳米CoFe2O4/SiO2复合材料结构的影响

 采用溶胶-凝胶工艺和高温高压实验技术,制备了纳米CoFe₂O₄/SiO₂复合材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和振动样品磁强计,对样品的结构、微观形貌和磁性进行了研究,并对CoFe₂O₄中阳离子的占位情况进行了讨论。结果表明,随着处理压力的升高,样品的晶粒尺寸增大,晶格常数减小,比饱和磁化强度增大。通过计算结果可以推断,压力的升高导致CoFe₂O₄中的部分Fe³⁺从A位移向了B位,而部分Co²⁺则从B位移向了A位。     

Simulation of near-infrared photodiode detectors based on β-FeSi2/4H-SiC heterojunction

In this paper, we propose the near-infrared p-type β-FeSi₂/n-type 4H-SiC heterojunction photodetector with semiconducting silicide (β-FeSi₂) as the active region for the first time. Optoelectronic characteristics of the photodetector are simulated using a commercial simulator at room temperature. The results show that the photodetector has a good rectifying character and a good response to the near-infrared light. Interface states should be minimized to obtain a lower reverse leakage current. The response spectrum of the β-FeSi₂/4H-SiC detector, which consists of a p-type β-FeSi₂ absorption layer with a doping concentration of 1×10¹⁵ cm^-3 and a thickness of 2.5 μm, has a peak of 755 mA/W at 1.42 μm. The illumination of the SiC side obtains a higher responsivity than that of the β-FeSi₂ side. The results illustrate that the β-FeSi₂/4H-SiC heterojunction can be used as a near-infrared photodetector compatible with near-infrared optically-activated SiC-based power switching devices.     

丰中子核18N的β衰变研究

用壳模型方法研究了丰中子核¹⁸N的β衰变. 在psd模型空间使用不同的相互作用进行理论计算, 对不同相互作用得到的B(GT)值进行对比和讨论, 给出了最吻合的计算结果. 讨论了¹⁸N核的Gamow-Teller型衰变的特性, 理论计算对近期的实验观测给出了合理的解释: 粒子的激发主要存在于psd空间; 另外预言出9.5MeV附近存在一个B(GT)峰值, 这些计算对氮同位素的β衰变的实验研究将很有意义.     

掺稀土元素(Y，La)的γ-Si3N4的电子结构和光学性质

采用基于密度泛函的平面赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA)，计算了未掺杂和掺杂稀土(Y，La)的γ-Si₃N₄中N-Y(La)键的布居值和它们的键长、掺杂后能带结构和态密度.发现掺杂后的带隙要减小，并且可能形成新的半导体，这将为找到新的半导体提供一个方向.还进一步研究了掺杂稀土(Y，La)后的光学性质，掺杂后有更高的静态介电常数，可以作为新的介电材料和好的折射材料，这对于一定的光学元件有潜在的应用前景.     

β-Si3N4电子结构和红外和拉曼频率的第一性原理研究

分别用PW91，B3LYP两种密度泛函方法和全电子高斯基组对β-Si₃N₄的几何结构进行全优化(包括晶格参数和原子坐标)，结果和实验值符合良好. 同时计算了能带结构和态密度.在此基础上分别用上述两种方法计算了Γ点拉曼振动频率，并按对称性进行分类，将得到的11种拉曼活性模式的频率值与实验值以及其他文献值进行了比较，进一步确定了A_g模式为中等频率，值约459cm^-1. 计算结果表明     

79Kr中Kπ=5－/2转动带的带交叉及其形状演化

通过⁵⁵Mn(³⁰Si,αpn)反应研究了⁷⁹Kr的高自旋态. 利用GASP阵列配以由40个△E-ESi(Au)望远镜所组成的带电粒子球实现γγγ-带电粒子符合测量,在K^π=5－/2转动带上发现了由10条新γ跃迁所构成的9条新能级,将其中(a=+1/2)和(a=－1/2)伴带分别推位于(37－/2)8992keV和(59－/2)20132keV能级. 并用推转壳模型作了分析讨论.     

Fe3O4/β-CD的高压电学性质研究

 高压下的电学性质测量是获得材料物理性质的有效手段。利用集成在金刚石对顶砧上的薄膜微电路,测量了高压下Fe₃O₄/β-CD（β-糊精）的电导率,并分析了电导率随压力的变化关系。在0～39.9 GPa范围内,Fe₃O₄/β-CD的电导率随压力的增加而逐渐增大,并呈半导体的特征;而在17.0 GPa处其电导率发生突变,表明样品发生了高压相变。在卸压过程中,电导率随压力的变化呈线性关系,并且卸压后样品的电导率不能回到最初的状态,推测这是一个不可逆的高压结构相变。     

超声强化合成MgFe2O4纳米颗粒及其机理研究

用超声水解方法制备MgO纳米颗粒,用化学沉淀法制备α-Fe₂O₃纳米颗粒,将MgO/α-Fe₂O₃混合体常温下超声活化2h,400℃固相合成制备出MgFe₂O₄纳米颗粒.通过X射线衍射和透射电子显微镜测试产品的化学成分、晶体结构和形貌尺寸,分析声化学反应机理及其影响因素.研究结果表明:所制备的MgFe₂O₄为尖晶石铁氧体,颗粒尺寸分布在20-30nm之间,粒度分布均匀;超声空化效应提高了化学反应活性、增加反应物的比表面积和反应物之间的接触面积,促进固相合成反应速度,降低反应温度,实现了一般条件下难以完成的化学反应.     

高比表面积TiO2与g-C3N4复合材料的光催化性能及机理研究

本文通过简单的溶剂热法制备了g-C₃N₄与高比表面积的TiO₂复合材料,该方法操作简单且能耗低. 甲基橙降解实验结果表明,高比表面积的TiO₂有效提高了光催化活性. 光电化学测试结果表明,与g-C₃N₄复合后,TiO₂的电荷载流子迁移速率得到明显改善. g-C₃N₄/高比表面积-TiO₂的光催化活性很强,在100分钟内,6%-g-C₃N₄/高比表面积-TiO₂对甲基橙的降解程度可达92.44%. 6%-g-C₃N₄/高比表面积-TiO₂不仅具有良好的光催化降解性能,还具有较高的稳定性. 本文对6%-g-C₃N₄/高比表面积-TiO₂的光催化机理也进行了系统的研究.     

Al掺杂的尖晶石型LiMn2O4的结构和电子性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 在广义梯度近似(GGA)和GGA+U方法下对尖晶石型LiMn₂O₄及其Al掺杂 的尖晶石型LiAl_0.125Mn_1.875O₄晶体的结构和电子性质进行了计算. 结果表明: 采用GGA方法得到尖晶石型LiMn₂O₄是立方晶系结构, 其中的Mn离子为+3.5价, 无法解释它的Jahn-Teller 畸变. 给出的LiMn₂O₄能带结构特征也与实验结果不符. 而采用GGA+U方法得到在低温下的LiMn₂O₄和其掺杂 体系LiAl_0.125Mn_1.875O₄的晶体都是正交结构, 与实验一致. 也能明确地确定Mn的两种价态Mn³⁺/Mn⁴⁺的分布并且能够说明Mn³⁺O₆的z方向有明显的Jahn-Teller 畸变, 而Mn⁴⁺O₆则没有畸变. LiMn₂O₄的能带结构与实验比较也能够符合. 采用GGA+U方法对Al掺杂体系的LiAl_0.125Mn_1.875O₄的研究表明, 用Al替换一个Mn不会明显地改变晶体的电子性质, 但可以有效地消除Al³⁺O₆ 八面体的Jahn-Teller畸变, 从而改善正极材料LiMn₂O₄的性能, 这与电化学实验的观察结果相一致.     

使用发射光谱对H2稀释情况下的感应耦合H2/C4F8等离子体中碳氟基团的研究

在射频输入功率为400W，气压为0.8Pa的条件下，使用光强标定的发射光谱方法研究了感应耦合H₂/C₄F₈等离子体中CF, CF₂, H和F基团的相对密度随流量比R=H₂/(H₂+C₄F₈)的变化情况，而HF基团相对密度的变化由四级质谱仪探测得到。结果表明等离子体活性先随着R的增加而升高，然后随着R的进一步增加而下降。在流量比从0逐渐上升到0.625的过程中，CF和CF₂基团的相对密度不断降低。实验中测得的CF基团的相对密度[CF]与理论计算得到的[CF]有很好的一致性说明了电子与CF2基团的碰撞反应是CF基团产生的主要原因。文中还讨论了HF基团。     

C3N4的高温高压同步辐射研究

利用激光加热金刚石对顶砧技术在高温高压条件下合成了纯beta相和立方相C₃N₄beta相C₃N₄所属对称群为P63/M (176).对石墨相与beta相C₃N₄的X射线衍射结果进行了精确分析, 得到优化晶胞参数.原位高压同步辐射X射线衍射分析表明, 在6GPa时由beta相到立方相C₃N₄的相转变已经发生, 之后两相共存直到19GPa时相变结束得到纯立方相C₃N₄.     

聚对苯撑/LiNi0.5Fe2O4纳米复合热电材料的制备及其性能研究

本文以流变相反应法原位合成了聚对苯撑/LiNi_0.5Fe₂O₄纳米复合热电材料,并对其热电性能进行表征,研究了放电等离子烧结时保温时间对其热电性能的影响.结果发现,复合材料铁氧体颗粒粒径为100---300nm,其外部被一层聚对苯撑膜包覆.电子在Fe²⁺和Fe³⁺之间的跳跃机理在铁氧体电导中占主导作用,因此聚对苯撑/LiNi_0.5Fe₂O₄复合材料具有n型导电特性.随着保温时间增加,复合材料电导率基本不变,但热导率逐渐增大且Seebeck系数逐渐减小,导致热电优值系数降低.由于结合了有机物高电导率和低热导率以及无机材料高赛贝克系数的优点,所制备的复合材料热电性能较单一材料有较大提高.     

Sr2CeO4电荷迁移发光的光谱结构规律研究

利用高温固相反应法分别合成了不同物相形成机理的Sr₂CeO₄，Sr ₂CeO₄∶Ca ²⁺和Sr₂CeO₄∶Ba²⁺样品，并对其光谱特性进行 了研究.结果发现，对于由SrO和CeO₂直接反应生成的Sr₂CeO₄(Ⅰ)，激发主峰位于256nm 左右；而对于SrCeO₃和SrO反应生成的Sr₂CeO₄(Ⅱ)，激发主峰位于279nm左右.在Sr₂CeO₄(Ⅰ)中掺入Ca²⁺，其激发光谱随着Ca²⁺离子浓度的增加逐渐接近于Sr₂CeO_{4(Ⅱ)的激发光谱.激发主峰带应属于CeO6八面体终端Ce⁴⁺—O^2-键的电荷迁移 带.对于激发光谱中340nm左右的弱激发峰，其峰值波长不受形成机理及Ca²⁺掺杂的影响，只是其强度 随着 激发主峰的红移而增加，它可能属于CeO6八面体平面上Ce⁴⁺—O2-键的电荷 迁移带.形成机理及Ca²⁺掺杂对发射光谱没有影响.Ca²⁺在Sr 2CeO 4(Ⅱ)与Ba²⁺在Sr2CeO4(Ⅰ)和(Ⅱ)中均难 于替代Sr²⁺的位置.}     

Sn3InSb4合金嵌Li性能的第一性原理研究

采用第一性原理超软赝势平面波方法计算了Sn₃InSb₄的嵌Li性能,得到各种嵌Li相的嵌Li形成能、理论质量比容量、体积膨胀率、能带结构、态密度和差分电荷密度等.从能量角度分析,Li在嵌入时,优先占据晶胞的四面体间隙位置,然后逐步挤出处于节点位置的Sn原子和In原子.在嵌Li过程中,材料表现出较大的体积膨胀率(11.74%-43.40%),这是导致Sn₃InSb₄作为Li离子电极材料循环性能差的重要原因.态密度计算表明,体系的导电性能首先随嵌Li量的增加而增加,当所有的间隙位置被Li填满,发生Sn的替换反应时,富Li态合金相的导电性反而下降.     

Al2O3钝化及其在晶硅太阳电池中的应用

介绍了Al₂O₃的材料性质及其原子层沉积制备方法, 详细阐述了该材料的钝化机制(化学钝化和场效应钝化), 并从薄膜厚度、热稳定性及叠层钝化等角度阐释其优化方案. 概述了Al₂O₃钝化在晶体硅太阳电池中的应用, 主要包括钝化发射极及背面局部扩散电池和钝化发射极及背表面电池. 最后, 对Al₂O₃钝化工艺的未来研究方向和大规模的工业应用进行了展望.     

Zn掺杂β-Ga2O3薄膜的制备和特性研究

β-Ga₂O₃是一种宽带隙半导体材料,能带宽度E_g≈5.0eV,在光学和光电子学领域有广泛的应用。用射频磁控溅射方法在Si衬底和远紫外光学石英玻璃衬底制备了本征β-Ga₂O₃薄膜及Zn掺杂β-Ga₂O₃薄膜,用紫外 可见分光光度计、X射线衍射仪、荧光分光光度计对本征β-Ga₂O₃薄膜及Zn掺杂β-Ga₂O₃薄膜的光学透过、光学吸收、结构和光致发光进行了测量,研究了Zn掺杂和热退火对薄膜结构和光学性质的影响。退火后的β-Ga₂O₃薄膜为多晶结构,与本征β-Ga₂O₃薄膜相比,Zn掺杂β-Ga₂O₃薄膜的β-Ga₂O₃(111)衍射峰强度变小,结晶性变差,衍射峰位从35.69°减小至35.66°。退火后的Zn掺杂β-Ga₂O₃薄膜的光学带隙变窄,光学透过降低,光学吸收增强,出现了近边吸收,薄膜的紫外、蓝光及绿光发射增强。表明退火后Zn掺杂β-Ga₂O₃薄膜中的Zn原子被激活充当受主。