Sn自溶剂含量对Al掺杂Ⅷ型Sn基单晶笼合物电传输特性的影响

通过Sn自熔剂法制备了Al掺杂Ⅷ型Sn基单晶笼合物Ba8Ga10Al6Snx(x=40,50,60;Sn40,Sn50,Sn60),并研究Ba8Ga10Al6Snx单晶笼合物的结构和电传输特性对自熔剂Sn初始含量的依赖性.结果表明,Al的实际含量随Sn自熔剂含量的增加而基本保持不变,说明Sn的起始含量对Al在该笼合物中固溶度的影响较小;室温下Sn60样品的载流子浓度较高,这可能是因Al在笼合物Ga8 Ga16Sn30中的占位不同而导致费米能级附近能带色散关系发生变化所引起;另一方面,在300～600 K的温度范围内,获得较高功率因子的是Sn初始含量为50的样品,在488 K处获得最大值1.82×10-3 W·m-1·K-2;获得较低功率因子的是Sn初始含量为40的样品,而功率因子较低主要是由于该样品电导率较低.     

Al掺杂Ⅷ型Sn基单晶笼合物载流子调制对其热电传输特性的影响

本文采用Sn自熔剂法,通过调节Ga的起始含量(Ba∶ Ga∶ Al∶ Sn =8∶x∶6∶50;x=10,20,30)实现对载流子进行调制,制备出具有p型和n型传导的Ⅷ型Sn基单晶笼合物,并对其结构和热电特性进行研究.研究结果表明,随着Ga起始含量的增加,Al在化合物中的固溶度减小,材料的晶格常数也随之减小;x=10的样品Seebeck系数全部为负值,x=30的样品Seebeck系数全部为正值,而x=20的样品在450 K后由于本征激发Seebeck系数显著降低,在550 K附近由p型传导转变为n型传导;室温下具有p型传导的化合物具有较高的载流子浓度,但其迁移率显著降低,从而导致其相应的化合物具有较高的电阻率,因此通过对Ga起始含量的改变能够对化合物的载流子实现有效调控;此外,在300 ～600 K内均具有p型传导的样品室温下的载流子有效质量较n型样品的高;通过估算的热导率κ、实测电阻率和Seebeck系数,计算出x=30的p型单晶样品在457 K处获得最大ZT值0.86.     

Sn掺杂Ⅰ型单晶笼合物Sr8Ga16Si30的能带及电子结构研究

Ⅰ型Sr填充Si基单晶笼合物为具有较高热电性能的热电材料.基于第一性原理分别对Sr填充Si基笼合物Sr8Ga16Si30-xSnx(x=0、1、5、10)的能带结构和态密度进行计算,结果表明随着Sn原子含量的增加,笼合物晶格常数变大,带隙变小,Sn原子和Si原子的共同作用使得材料能带结构发生改变,Sn掺杂使得材料的带边结构不对称性加剧,表明其因具有较为优越的热电性能.     

光学浮区法生长掺锡氧化镓单晶及性能研究

作为垂直结构的GaN基LED新型衬底材料,β-Ga2 O3单晶已经引起了人们的广泛关注.β-Ga2O3单晶的导电性是通过掺杂来实现的,Sn4掺入是其中一种很好提高-Ga2O3导电性的方法.利用光学浮区法生长了尺寸为5×20 mm2,掺杂浓度为10;的掺锡氧化镓单晶(Sn∶ β-Ga2O3),并对Sn∶ β-Ga2O3单晶的缺陷密度、导电和荧光光谱特性进行了研究.结果表明:实验制得Sn∶β-Ga2O3样品的线缺陷约为6.51×105/cm2,掺入Sn4+杂质后β-Ga2 O3的电导率增加,样品的最高电导率为2.210 S/cm,同时Sn4+的掺入会抑制β-Ga2O3的红绿光发射.     

n型Ge基Ba_8Ga_(16-x)Zn_xGe_(30) I-型笼合物的制备及电传输特性

用熔融法结合放电等离子体烧结技术,采用Zn掺杂制备了具有半导体传导特性的n型Ba_8Ga_(16-x)Zn_xGe_(30) I-型笼合物,研究了Zn部分置换Ga对化合物电传输特性的影响.研究表明所制备的化合物为单相的具有空间群Pm3-n的I-型笼合物.Zn掺杂前对应化合物表现为金属传导特性,Zn掺杂后对应化合物表现为典型的杂质半导体传导特性.室温下,随Zn掺杂量的增加,化合物的载流子浓度和载流子有效质量逐渐降低;Zn掺杂对室温载流子迁移率无明显影响.在300～900 K温度范围内,随Zn掺杂量的增加对应化合物的电导率逐渐降低,Seebeck系数逐渐增加.Zn掺杂后对应化合物的功率因子与掺杂前相比有所降低,且达到最大值的温度都向低温方向偏移.     

退火工艺对水热合成SnSe多晶材料热电性能的影响

单晶SnSe是一种具有优异热电性能的新型中温热电材料,但是具有更广阔应用前景的多晶SnSe热电性能较低.采用水热法结合放电等离子烧结技术制备了p型SnSe多晶块体热电材料,利用XRD、FE-SEM、ZEM-3热电测试系统等研究了不同退火温度对SnSe多晶材料物相组成、微观结构和热电性能的影响.结果 表明,合适的退火温度可以通过促进晶粒生长,减少晶格缺陷来调整载流子浓度和迁移率,提高材料的电导率,从而获得功率因子的显著提升.经过600℃退火处理后,SnSe多晶材料的电导率在773 K时最大值为3.83 μW/(cm·K2),但其热导率几乎保持不变,与未退火样品相比ZT值(773 K)从0.56提高到0.63.     

cBN单晶合成效果与合成后Li基触媒组织结构的相关性研究

采用锂基触媒(Li3N)和六方氮化硼(hBN)为原料,在静态高温高压条件下加入(270/325目)籽晶批量合成出了大颗粒立方氮化硼(cBN)单晶(＞70目).通过X射线衍射仪(XRD)对触媒层内物相进行标定,采用K值法、绝热法、RIR值等理论方法,计算出样品触媒层内各物相的质量分数,比较了单晶合成效果好与差的触媒层内物相含量的差别;利用扫描电子显微镜(SEM)对样品触媒层的形貌进行观察,比较了单晶合成效果好与差的触媒层形貌的差别.结果表明:cBN单晶合成效果不同,其触媒组织结构有着明显的差异.当单晶合成效果较好时,触媒层中Li3BN2的含量为49;,cBN的含量为5;,hBN的含量为46;,触媒层内存在较均匀的熔融球状组织和管状组织,且离单晶表面越近管状组织越多;当单晶合成效果较差时,触媒层中Li3BN2的含量为10;,cBN的含量为49;,hBN的含量为41;,触媒层内只存在熔融球状组织.分析认为,触媒层中的cBN和Li3BN2的含量是影响大颗粒cBN单晶合成效果的主要因素.     

红外LED用掺硅HB-GaAs单晶纵向载流子浓度分布研究

GaAs单晶作为一种重要的LED衬底材料在光电器件中应用十分广泛,但载流子浓度(C.C.)分布不均、杂质浓度过高等缺陷会严重影响相关器件的性能.为制备纵向载流子浓度分布均匀的掺硅HB-GaAs单晶,本文探讨了单晶生长过程中熔区长度对纵向载流子浓度分布的影响.以高纯GaAs多晶为原料,设定不同的拉晶温度曲线,采用窄熔区技术进行晶体生长研究,最终生长出C.C.值分布更均匀、位错密度低(EPD≤10 000 cm-2)的<111>向N型掺硅GaAs单晶.利用辉光放电质谱法(GDMS)和范德堡法霍尔效应测试对晶体进行了表征,单晶纯度达到5N且无硼杂质沾污.     

Ce3+单掺和Ce3+,Eu3+共掺杂CaF2晶体生长与光学特性研究

采用Bridgman方法在氩气氛保护的单晶炉内生长出了Ce3+掺杂的以及Ce3+和Eu3+共掺的CaF2晶体,利用Ce2O3和E2O3分别与氢氟酸反应合成了CeF3和EuF3掺杂试剂,对掺杂晶体生长的起始原料-特定组成的CaF2、CeF3、EuF3混合物进行了高温氟化处理,确定了掺杂晶体的物相,讨论了掺杂浓度对晶体紫外波段透过率的影响.此外,还初步分析了Ce3+和Eu3+共掺的CaF2晶体作为紫外滤光材料的可行性.     

γ-LiAlO2基红色荧光粉溶胶-共沉淀合成与表征

采用溶胶-共沉淀方法合成了γ-LiAlO2基红色荧光粉,用TG-DSC、XRD、SEM、FL等检测手段对样品进行了表征.结果表明:样品为具有四方晶系结构的γ-LiAlO2晶型,粒度分布均匀,粒径为2～3 μm.其荧光性能与热处理温度及Eu,Li的掺杂浓度密切相关,掺杂的γ-LiAlO2荧光粉呈现出Eu的特征发射,其发射主峰位于613 nm处,对应于Eu的5D0→7F2跃迁.     

以1-(2-甲基-苯并咪唑基)-1,4,7-三氮杂环癸烷为配体的铜(Ⅱ)配合物的晶体结构和理论计算

以1,4,7-三氮杂环癸烷和氯甲基苯并咪唑为起始原料,一步反应合成了一种新的N-功能化的四齿配体,并用X射线衍射法测定了其铜(Ⅱ)配合物([CuClL]·[ClO4])的晶体结构.结果表明,该配合物由阳离子单元[CuClL]+和阴离子单元ClO4-组成,中心铜原子与一个氯离子、大环配体的三个氮原子和苯并咪唑基的一个氮原子配位,形成扭曲的四方锥结构.为了揭示配合物的配位性质与电子结构之间的关系,基于密度泛函理论,利用DFT-B3LYP/6-31G(d)研究了配合物的前沿分子轨道分布(HOMO,LUMO),Mulliken原子电荷和能带.计算结果表明,2-甲基苯并咪唑基侧基的N(4)原子比N(5)原子具有更强的电荷转移能力,因为N(4)的HOMO和LUMO组分比N(5)的大,证明了Cu和N(4)之间形成了配位键.此外,配合物的前线分子轨道能分别为-0.18722 a.u.(HOMO)和-0.10239 a.u.(LUMO).配合物的能级差ΔE(ELUMO-EHOMO)值为0.08483 a.u.,较小,说明其在光照条件下容易激发,不稳定.     

793nm光激发下GdVO4∶Eu3+上转换发光性能的研究

用水热法制备出GdVO4:Eu3上转换发光材料.对合成样品的发光性能进行研究,探讨了Eu3+掺杂量、pH值及乙二胺四乙酸二钠掺杂量对样品上转换发光性能的影响.结果表明:样品的结构为四方晶系,在793 nm近红外光的激发下,Eu3浓度为12;、pH值为3、乙二胺四乙酸二钠与稀土离子Eu3+掺杂比例为1:1时,GdVO4:Eu3+样品的上转换发光性能最好;且样品的发射光谱由四个发射峰组成,分别位于596 nm、619 nm、650 nm和698 nm处,归属于Eu3的5D0→7(J=1,2,3,4)电子跃迁.     

原子层沉积Sn掺杂ZnO薄膜结构及光电性能的研究

采用原子层沉积方法以臭氧为氧源,分别在Si和K-9玻璃衬底沉积Sn掺杂ZnO薄膜.系统研究了Sn掺杂浓度对ZnO薄膜成分、晶体结构及光电性能的影响.XRD分析表明:所制备SnZO薄膜具有垂直于衬底表面的c轴择优取向.XPS分析表明:在ZnO中掺杂离子以Sn4+形式存在.Hall分析表明Sn是一种有效的施主掺杂元素,其通过置换Zn2+位置释放导电电子.当Sn掺杂浓度为1.8at;时,Hall测试表明ZnO薄膜具有最低电阻率为9.5×10-4Ω·cm,载流子浓度达到最高值为3.2×1020 cm-3,进一步增加Sn浓度使得ZnO薄膜电学性能变差.SnZO薄膜在可见光区域的光透过率超过85;,光学带隙值由未掺杂ZnO的3.26 eV增加到5.7at; Sn掺杂时3.54 eV.     

以1-(2-甲基-苯并咪唑基)-1,4,7-三氮杂环癸烷为配体的铜(Ⅱ)配合物的晶体结构和理论计算（英文）

以1,4,7-三氮杂环癸烷和氯甲基苯并咪唑为起始原料,一步反应合成了一种新的N-功能化的四齿配体,并用X射线衍射法测定了其铜(Ⅱ)配合物([CuC lL]·[ClO 4])的晶体结构。结果表明,该配合物由阳离子单元[CuC lL]+和阴离子单元ClO-4组成,中心铜原子与一个氯离子、大环配体的三个氮原子和苯并咪唑基的一个氮原子配位,形成扭曲的四方锥结构。为了揭示配合物的配位性质与电子结构之间的关系,基于密度泛函理论,利用DFT-B3LYP/6-31G(d)研究了配合物的前沿分子轨道分布(HOMO,LUMO),Mulliken原子电荷和能带。计算结果表明,2-甲基苯并咪唑基侧基的N(4)原子比N(5)原子具有更强的电荷转移能力,因为N(4)的HOMO和LUMO组分比N(5)的大,证明了Cu和N(4)之间形成了配位键。此外,配合物的前线分子轨道能分别为-0. 18722 a. u.(HOMO)和-0. 10239 a. u.(LUMO)。配合物的能级差ΔE(ELUMO-EHOMO)值为0. 08483 a. u.,较小,说明其在光照条件下容易激发,不稳定。     

氮掺杂对氢终端金刚石射频器件特性的影响

采用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术,通过改变气源中的氮含量,得到不同结晶质量的单晶金刚石,通过激光切割以及抛光控制样品尺寸为5 mm×5 mm×0.5 mm,然后对样品进行表面氢化处理并研制了金刚石射频器件,系统研究了氮含量对金刚石材料晶体质量和金刚石射频器件性能的影响。随着氮含量的增加,虽然单晶金刚石生长速率有所增加,但是其拉曼半峰全宽(FWHM)、XRD摇摆曲线半峰全宽也逐渐增加,光致发光光谱中对应的NV缺陷逐渐增多,晶体结晶质量逐渐变差,不仅导致沟道载流子的迁移率出现退化,而且也使金刚石射频器件出现了严重的电流崩塌和性能退化问题。通过降低氮浓度,提升材料的结晶质量,沟道载流子迁移率得到显著提升,金刚石射频器件的电流崩塌得到有效抑制,电流增益截止频率f_T和功率增益截止频率f_max分别从17 GHz和22 GHz大幅度提升至32 GHz和53 GHz。     

超声喷雾热解法制备稀磁掺杂ZnO薄膜的研究

近年来,基于ZnO稀磁半导体在自旋电子器件方面的潜在应用价值,过渡金属掺杂的ZnO材料被广泛研究.但由于p型ZnO材料的制备非常困难,获得具有室温以上居里温度的Mn掺杂p型ZnO基稀磁半导体仍然是个难题.在N-In共掺杂成功实现ZnO薄膜p型掺杂的前期研究基础上,本研究采用超声喷雾热解(USP)法在Si基底上制备了Zn1-x,MnxO系列薄膜样品.X射线衍射表明所有ZnO薄膜样品都具有纤锌矿结构,没有发现其他物相的衍射峰存在.薄膜形貌研究发现,样品中的颗粒分布均匀.磁性测量表明N-Mn-In掺杂的样品显示出室温铁磁性.对N-Mn共掺杂和N-Mn-In掺杂的样品进行热处理后,发现薄膜的铁磁性能与薄膜中的空穴载流子具有直接的关联,这一现象与Mn掺杂的p型ZnO会显示室温铁磁性的理论预测是一致的,并用束缚磁性极化子模型解释了ZnO薄膜的铁磁性来源.     

高温扩散法制备B-S共掺杂单晶金刚石

利用高纯度的硼粉和硫粉,在1 300℃的高温真空环境下,通过扩散装置制备出硼(B)、硫(S)共掺杂单晶金刚石。扫描电子显微镜、X射线能谱、拉曼光谱等测试结果表明,随着两种元素的掺入,金刚石的形貌和晶体质量发生变化。掺杂后的金刚石形貌复杂,蚀坑和沟壑内部形貌呈阶梯状,随着掺杂量的增加出现断层,并在蚀坑处检测出较高的硼原子和硫原子含量,掺杂B-S质量比为0.5的金刚石蚀坑处的硼原子和硫原子含量最高。随着杂质原子的渗入,拉曼半峰全宽值增大,金刚石的晶体质量下降。室温下进行霍尔检测结果表明,掺杂后的金刚石电阻率降低。B-S质量比为1和2的样品导电类型表现为p型;B-S质量比为0.5时,样品的霍尔系数为负值,导电类型为n型。     

Cs4Sn5S12的溶剂热合成与表征

利用溶剂热法合成了硫代锡酸铯Cs4Sn5S12,单晶X-射线衍射结果表明Cs4Sn5S12属正交晶系,Pbca空间群,a=1.4232(4)nm,b=1.3161(4)nm,c=1.6372(5)nm,α=90°,Z=4。化合物Cs4Sn5S12中含有由八面体Sn S6和三角双锥Sn S5连接形成的层状阴离子[Sn5S12]4-∞。[Sn5S12]4-∞结构中有两种类型硫原子:连接六配位锡原子和五配位锡原子的硫原子以及只与两个五配位锡原子相连的硫原子。紫外-可见漫反射光谱表明Cs4Sn5S12为半导体,禁带宽度为2.3 e V。     

掺Sn金红相TiO2纳米晶的水热制备

本文采用水热法,以TiCl3和SnCl4·5H2O水溶液为前驱物,在180℃温度下反应24h.X能谱(EDS)显示:当前驱物中Ti3+、Sn4+离子比为4:1时,所得复合半导体纳米晶体中掺入的Sn的原子百分比为1;;当前驱物中Ti+、Sn4+离子比为1:1时,掺入Sn的原子百分比为2.8;.实验结果表明在TiO2金红相中进行晶格替代掺杂是比较困难的.     

合成工艺对2SrO·3Al_2O_3:Eu~(2 ),Dy~(3 )磷光粉性能的影响

本文研究了B2O3的摩尔含量和合成温度两个因素对名义组成为2SrO.3Al2O3:Eu2 ,Dy3 长余辉发光材料性能的影响,实验表明,当B2O3加入量较少且合成温度适当时,可以观察到一个新物相的X射线衍射峰,此时Eu2 的发射峰在460nm附近;当B2O3加入量较多或合成温度较高时,合成样品的主要物相是Sr4Al14O25:Eu2 ,Dy3 ,此时Eu2 的发射主峰在490nm附近。当合成温度为1250℃,B2O3加入量为15%摩尔分数时,样品的发光亮度较高,仪器可测的余辉时间达16h以上,肉眼可见的余辉时间达到24h,具有一定的实用价值。