β-Si3N4电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函的平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA)，计算了β相氮化硅(β-Si₃N₄)的电子结构和光学性质，得到的晶格常数、能带结构等均与实验结果较好符合.进一步还研究了β-Si₃N₄的光吸收系数以及禁带宽度随外压力的变化规律，为β-Si₃N₄材料在高压条件下的应用提供了理论参考. 关键词： β相氮化硅 电子结构 能带结构 光学性质     

C3N4/TiN交替复合膜的微结构研究

采用双阴极封闭型非平衡磁场dc反应磁控溅射离子镀制备C₃N₄/TiN复合交替膜,用X射线光电子能谱法分析了薄膜的组成,测量了薄膜的X射线衍射谱和氮化碳的透射电子衍射图像.氮化碳经氮化钛的强迫晶化作用,生成了β-C₃N₄和c-C₃N₄. 关键词：     

微波等离子体化学气相沉积法制备C3N4薄膜的结构研究

采用微波等离子体化学气相沉积法,用高纯氮气(99.999%)和甲烷(99.9%)作反应气体,在单晶Si(100)基片上沉积C₃N₄薄膜.利用扫描电子显微镜观察薄膜形貌,表明薄膜由密排的六棱晶棒组成.X射线衍射和透射电子显微镜结构分析说明该薄膜主要由β-C₃N₄和α-C₃N₄组成,并且这些结果与α-C₃N₄相符合较好.由虎克定律近似关 关键词： 3N₄')" href="#">C₃N₄ 微波等离子体化学气相沉积法 薄膜沉积     

α和β-Si3N4的电子、光学及热力学性质的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了α-Si₃N₄和β-Si₃N₄的晶体结构、电子结构、光学性质和声子谱,并对结果进行了理论分析.计算结果表明两种相都含有较强的共价键,均为绝缘体,且α-Si₃N₄的禁带宽度略大于β-Si₃N₄.计算获得的光学吸收系数表明α-Si₃N₄和β-Si₃N₄主要吸收紫外光,并二者的能量损失峰在24.4 eV附近.α-Si₃N₄和β-Si₃N₄的声子谱中均无虚频,表明二者的结构是稳定的.在0～1000 K范围内,α-Si₃N₄的热容约为β-Si₃N₄的两倍.本文的计算结果可以为Si₃N₄     

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 关键词： 振动频率 密度泛函理论 电子结构 3N₄')" href="#">β-Si₃N₄     

高分辨电子显微镜研究α-Si3N4晶格缺陷

对于用MgO和LiF作为添加剂以热压法制备的α-Si₃N₄进行高分辨电子显微镜观察时,发现结构缺陷。观察到在三晶粒晶界处有分相现象,这表明晶界玻璃相化学成分不均匀。在晶粒中,由晶格变形和(100)晶面位移所引起应力区域时有发现。在有些区域晶格变形是如此严重,以致晶胞的六方对称性都失掉了。晶格的形变可借助于(100)晶面间距与正常值6.771?的偏离加以衡量。用高分辨电子显微镜,我们发现α-Si₃N₄存在辐射损伤,这可能 关键词：     

Cu掺杂β-Si3N4的力学性能和电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函的第一性原理方法研究了(Si_3-xCu_x)N₄(x=0,0.25,0.5,0.75,1)晶体的稳定性、力学性能和电子结构,分析了Cu掺杂对β-Si₃N₄力学性能的影响机制.结果表明,(Si_3-xCu_x)N₄为热力学稳定结构,Cu掺杂降低了β-Si₃N₄的稳定性.由弹性常数和Voigt-Reuss-Hill近似看出,(Si_3-xCu_x)N₄满足波恩力学稳定性判据,Cu掺杂使得β-Si₃N₄的体模量、剪切模量和杨氏模量降低,当x=0时,(Si_3-xCu_x)N₄的体模量、剪切模量和杨氏模量最大,分别为234.3 GPa、126.7 GPa和322.1 GPa.根据泊松比和G/B值判断出(...     

Si3N4在h-AlN上的晶体化与AlN/Si3N4纳米多层膜的超硬效应

采用反应磁控溅射法制备了一系列具有不同Si₃N₄层厚度的AlN/Si₃N₄纳米多层膜,利用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和微力学探针表征了多层膜的微结构和力学性能.研究了Si₃N₄层在AlN/Si₃N₄纳米多层膜中的晶化现象及其对多层膜生长结构与力学性能的影响.结果表明,在六方纤锌矿结构的晶体AlN调制层的模板作用下,通常溅射条件下以非晶态存在的Si₃N₄层在其厚度小于约1nm时被强制晶化为结构与AlN相同的赝形晶体,AlN/Si₃N₄纳米多层膜形成共格外延生长的结构,相应地,多层膜产生硬度升高的超硬效应.Si₃N₄随层厚的进一步增加又转变为非晶态,多层膜的共格生长结构因而受到破坏,其硬度也随之降低.分析认为,AlN/Si₃N₄纳米多层膜超硬效应的产生与多层膜共格外延生长所形成的拉压交变应力场导致的两调制层模量差的增大有关. 关键词： 3N₄纳米多层膜')" href="#">AlN/Si₃N₄纳米多层膜 外延生长 赝晶体 超硬效应     

AlN/Si3N4纳米多层膜的外延生长与力学性能

采用射频磁控溅射方法制备单层AlN, Si₃N₄薄膜和不同调制周期的AlN/Si₃N₄纳米多层膜.采用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜和纳米压痕仪对薄膜进行表征.结果发现,多层膜中Si₃N₄层的晶体结构和多层膜的硬度依赖于Si₃N₄层的厚度.当AlN层厚度为4.0nm、 Si₃N₄层厚度 关键词： 3N₄纳米多层膜')" href="#">AlN/Si₃N₄纳米多层膜 外延生长 应力场 超硬效应     

a-Si3N4纳米粒子的激光法制备及能级结构研究

给出激光化学汽相沉积法制备a-Si₃N₄纳米粒子的原理和经验公式,在特定工艺参数下获得平均粒径为6.5nm的优质a-Si₃N₄纳米粒子,用紫外光谱研究其能级结构,发现与小粒子有关的峰状光谱结构和能带分裂现象,描述了a-Si₃N₄纳米粒子的物理结构图象,确认硅错键≡Si—Si≡,硅悬挂键≡Si₃⁰在富硅a-Si₃ 关键词：     

B,P掺杂β-Si3N4的电子结构和光学性质研究

运用第一性原理方法, 计算了B, P两种元素单掺杂和共掺杂的β -Si₃N₄材料的电子结构和光学性质. 结果表明: B掺杂体系的稳定性更高, 而P掺杂体系的离子性更强; 单掺和共掺杂均窄化带隙, 且共掺在禁带中引入深能级, 使局域态增强; 单掺杂体系介电函数虚部、吸收谱和能量损失谱各峰均发生红移、幅值减小, 而共掺后介电函数虚部主峰出现蓝移、能量损失峰展宽、高能区电子跃迁大大增强, 且控制共掺杂的B, P比例可获得较低的带电缺陷浓度.     

Si3N4/Si表面Si生长过程的扫描隧道显微镜研究

利用原位扫描隧道显微镜和低能电子衍射分析了Si的纳米颗粒在Si₃N₄/Si(111)和Si₃N₄/Si(100)表面生长过程的结构演变.在生长早期T为350—1075K范围内,Si在两种衬底表面上都形成高密度的三维纳米团簇,这些团簇的大小均在几个纳米范围内,并且在高温退火时保持相当稳定的形状而不相互融合.当生长继续时,Si的晶体小面开始显现.在晶态的Si₃N₄(0001)/S 关键词： 氮化硅 扫描隧道显微镜 纳米颗粒     

电场对GaN/g-C3N4异质结电子结构和光学性质影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法研究了GaN/g-C₃N₄异质结的稳定性、电子结构、光学性质及功函数,同时考虑了电场效应.结果表明:GaN/g-C₃N₄范德瓦耳斯异质结的晶格失配率(0.9%)和晶格失配能极低(-1.230 meV/?~2,1?=0.1 nm),说明该异质结稳定性很好,且该异质结在很大程度上保留了GaN和g-C₃N₄的基本电子性质,可作为直接带隙半导体材料.同时,GaN/g-C₃N₄异质结在界面处形成了从GaN指向g-C₃N₄的内建电场,使得光生电子-空穴对可以有效分离,这有利于提高体系的光催化能力.进一步分析可知,外加电场使GaN/g-C₃N₄异质结的禁带宽度有着不同程度的减小,使得电子从价带跃迁至导带更加容易,有利于提高体系的光催化活性;此外,当外加电场高于0.3 V/A以及低于-0.4 ...     

Au在Si-Si3N4界面的电学效应

本文系统地研究了Au在Si-Si₃N₄界面的电学效应及其热处理行为,对MNS结构进行了电子能谱分析,并探讨了Au在界面处的作用机制。 关键词：     

ECR-PECVD制备Si3N4薄膜沉积工艺的研究

由偏心静电单探针诊断了电子回旋共振等离子体增强化学汽相沉积(ECR-PECVD)反应室内等离子体密度的空间分布规律．结果表明在轴向位置Z=50cm处,直径Φ12cm范围内等离子体密度分布非常均匀．分析了等离子体密度径向均匀性对沉积速率均匀性和薄膜厚度均匀性的影响．讨论了沉积制备一定薄膜厚度的Si₃N₄薄膜的工艺重复性．研究了各种沉积工艺参数与Si₃N₄薄膜沉积速率的相互关系．得到了ECR-PECVD技术在沉积薄膜时的工 关键词：     

(Ca3N2)n(n=1—4)团簇结构与性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)的杂化密度泛函B3LYP方法在6-31G^*基组水平上对(Ca₃N₂)_n(n=1—4)团簇各种可能的构型进行几何结构优化,预测了各团簇的最稳定结构.并对最稳定结构的振动特性、成键特性、电荷特性和稳定性等进行了理论分析.结果表明,(Ca₃N₂)_n(n=1—4)团簇最稳定构型中N原子为3—5配位,Ca—N键长为0.231—0.251nm,Ca—Ca键长为0.295—0.358nm;N原子的自然电荷在-1.553e—-2.241e之间,Ca原子的自然电荷在1.035e—1.445e之间,Ca和N原子间相互作用呈现较强的离子性,Ca₃N₂和(Ca₃N₂)₃团簇有相对较高的动力学稳定性. 关键词： 3N₂)_n(n=1—4)团簇')" href="#">(Ca₃N₂)_n(n=1—4)团簇 密度泛函理论 结构与性质     

共聚改性g-C3N4-N可见光催化降解RhB的研究

染料废水的排放对人类健康和生态系统构成严重威胁,光催化技术因其操作简单、绿色环保等优点在解决环境污染问题上已显示出巨大的潜力。类石墨相氮化碳（g-C₃N₄）由于成本低且具有良好的化学稳定性,被认为是光催化领域最有前景的新型光催化剂之一,但由于单一g-C₃N₄的比表面积小、可见光吸收能力低、光生电子-空穴复合率高影响了其光催化性能。以邻氨基苯甲腈和尿素为原料,通过高温共聚改性制备高催化活性的g-C₃N₄-N光催化剂,研究g-C₃N₄-N在不同pH值、g-C₃N₄-N投加量和RhB溶液浓度条件下对RhB光催化降解的影响,并结合红外光谱、XRD、BET、UV-Vis对g-C₃N₄-N光催化降解RhB的机理和染料降解路径进行解析。结果表明,经共聚改性制备的碳化氮为类石墨型纯相g-C₃N₄-N,具有稳定的光催化活性、大的比表面积和多孔结构,在初始pH值为3时,加入50 mg的g-C₃N₄-N在可见光条件下光催化降解10 mg·L-1 的RhB可达到最好的光催化降解效果,RhB在暗反应30 min内的吸附去除率可达30%左右,120 min的去除率达到97.7%。在光催化作用下,g-C₃N₄-N将吸附在光催化剂表面的罗丹明B分子通过快速N-脱乙基过程形成DER、EER和AR等大分子中间体,它们在空穴与·OH和·O-₂作用下,共轭结构裂解、开环,生成丁二酸、间苯二酚、丙酸等小分子,脱除的乙基被逐步氧化为乙二醇,这些小分子可以被转化为CO₂和H₂O。     

热压法制备多孔氮化硅陶瓷

以CaF₂作为α-Si₃N₄粉末的烧结助剂,同时充当多孔氮化硅陶瓷的造孔剂,采用热压烧结工艺在较低温度下制备多孔氮化硅陶瓷。研究烧结助剂的含量对多孔氮化硅陶瓷显气孔率、抗弯强度的影响,分析材料的组分并观察断口结构。结果表明：在温度1 450℃,压力0.55T的条件下,当CaF₂添加量为6.0wt%时,多孔陶瓷的性能较为优异,其孔隙率为38.8%,α-Si₃N₄→β-Si₃N₄的相变程度为38.5%,抗弯强度为137.1 MPa。     

Si基Si3N4/SiO2双层膜驻极体的电荷储存与输运

利用等温表面电位衰减及热刺激放电(thermally stimulated discharge,TSD)方法探讨了恒栅压电晕充电经常压化学气相沉积(APCVD)的Si基Si3N4和热生长SiO₂双层薄膜驻极体电荷的存储特性.结果表明:在常温环境中,300℃高温下,以及95%相对湿度时的60℃条件下,所有试样表现出极好的电荷储存稳定性.对于负电晕充电试样,其电荷输运受慢再捕获效应(slow retrapping effect)控制;用热离子发射模型来描述了正电晕充电Si₃N₄/SiO₂驻极体的正电荷输运特性. 关键词： 驻极体 薄膜 电荷储存 热离子发射     

Si3N4做电子加速层的聚［2-甲氧基-5-(2-乙基-己氧基)-1，4-苯撑乙烯撑］固态阴极射线发光

用Si₃N₄作为电子加速层制备了固态阴极射线发光器件,其中发光层为聚［2-甲氧基-5-(2-乙基-己氧基)-1,4-苯撑乙烯撑］(MEH-PPV).在交流电压的驱动下,实现了MEH-PPV的固态阴极射线发光.与SiO₂做电子加速层的器件进行了对比研究,两种器件在交流电场的驱动下都得到了波峰位于417nm的短波长发光峰,它来自有机物中电子从最低未占分子轨道到最高占据分子轨道的直接复合发光,这进一步证明了固态阴极射线理论的正确性.在交流高场下比 关键词： 固态阴极射线发光 3N₄')" href="#">Si₃N₄ 电子加速层 电致发光