层状钙钛矿结构铁电薄膜SrBi2Ta2O9的掺杂改性研究

研究了Nb掺杂对层状钙钛矿结构铁电薄膜SrBi₂Ta₂O₉(SBT)的改性，分析了其改性机理.利用光声光谱技术对不同含量Nb掺杂SBT薄膜的可见光吸收进行了分析.结果表明掺杂SBT薄膜在580nm处的吸收带随Nb含量的增加发生红移，这暗示掺杂SBT薄膜的能隙与Nb含量有关.对掺杂SBT薄膜的铁电性质研究表明，薄膜的剩余极化值依赖于薄膜中的Nb含量，这与薄膜存在相界有关. 关键词：     

CdTe太阳电池前电极SnO2:F/SnO2复合薄膜性能分析

减薄CdS窗口层是提高CdS/CdTe太阳电池转换效率的有效途径之一,减薄窗口层会对器件造成不利的影响,因此在减薄了的窗口层与前电极之间引入过渡层非常必要.利用反应磁控溅射法在前电极SnO₂:F薄膜衬底上制备未掺杂的SnO₂薄膜形成过渡层,并将其在N₂/O₂=4 ∶1,550 ℃环境进行了30 min热处理,利用原子力显微镜、X射线衍射仪、紫外分光光度计对复合薄膜热处理前后的形貌、结构、光学性能进行了表征,同时分析了复     

无机非铅钙钛矿Cs3Bi2I9的电子和光学性质

有机-无机卤化钙钛矿材料因具有优异的光电性质而被广泛应用于太阳电池中,然而材料及器件的稳定性及含铅问题却严重制约其生产发展.与杂化钙钛矿相比,无机非铅钙钛矿Cs₃Bi₂I₉因具有更强的稳定性和环境友好性受到人们的广泛关注.Cs₃Bi₂I₉具有单斜、三角和六方3种晶型,目前,对Cs₃Bi₂I₉的理论和实验研究主要集中在六方相.本文基于密度泛函理论的第一性原理对Cs₃Bi₂I₉单斜、三角和六方相的电子性质、载流子有效质量(m~*)、稳定性和光学性质进行了理论研究.结果表明,3种晶相具有相近的稳定性,三角相因具有较小的直接带隙(1.21 eV)性质成为最具研究潜力的对象.3种晶相的m~*均具有沿a,b方向相同和沿c方向不同的特点,三角相的电子有效质量最小、且沿a方向的电子有效质量小于c方向.相比单斜和六方相,三角相Cs_3<...     

Cs掺杂FAPbBr3薄膜变温光学特性及光伏器件设计

甲脒(FA)基钙钛矿比甲胺(MA)基钙钛矿具有更高的内在稳定性,而无机Cs离子掺杂可以进一步提高钙钛矿的湿度、热和结构稳定性。通过一步反溶剂法制备了Cs掺杂的FA_1-x Cs_xPb Br₃ (x=0,0.05,0.10,0.15)钙钛矿薄膜,采用椭圆偏振光谱研究了材料的复介电函数并以此进行外量子效率(EQE)模拟。EQE模拟结果显示掺杂比例为0.05时,钙钛矿薄膜具有最高的功率转换效率(PCE),可达23.47%。进一步对FA_0.95Cs_0.05Pb Br₃进行变温椭偏分析,发现：随着温度升高,材料带隙增大,在393 K左右,从变温复介电函数的二阶导谱中可观察到相变现象,钙钛矿材料由正交相转变为四方相。对基于FA_0.95Cs_0.05Pb Br₃的太阳能电池进行变温EQE模拟,结果表明：温度对器件的最高PCE影响不大,其效率可以稳定在23.47%左右,但是高温会导致器件近红外区的外量子效率降低...     

醋酸纤维素提高CsPbIBr2无机钙钛矿薄膜质量及其太阳能电池光电性能

由于具有适合的带隙和较高的稳定性,CsPbIBr₂无机钙钛矿被认为是一种较有前景的太阳能电池光吸收材料.但是目前报道的CsPbIBr₂钙钛矿太阳能电池效率还偏低,主要原因是制备的CsPbIBr₂钙钛矿膜质量差、缺陷多.本文通过将醋酸纤维素(CA)加入CsPbIBr₂钙钛矿前驱体溶液中改善CsPbIBr₂钙钛矿结晶过程,从而制备高质量的CsPbIBr₂钙钛矿膜.实验结果表明,CA中的C=O基团与前驱体溶液中的Pb²⁺间存在明显的相互作用,这种相互作用结合CA加入引起的前驱体溶液粘度增加,使CsPbIBr₂钙钛矿的结晶速率明显降低,从而制备了致密、结晶度高、晶粒尺寸大、晶界和缺陷少的高质量CsPbIBr₂钙钛矿膜.同时,CA的保护作用显著提高了CsPbIBr₂钙钛矿膜的稳定性.用碳材料层作为空穴传输层和背电极,制备结构为FTO/TiO₂/CsPbIBr...     

离子注入掺杂锐钛矿TiO2薄膜的光学性能

在玻璃基体上,采用射频磁控溅射方法在不同的基体温度下制备了TiO2薄膜,然后在薄膜中注入注量分别为5×1016, 1×1017和5×1017/cm2的N离子以制备N掺杂的TiO2薄膜。X射线衍射结果表明：制备出的TiO2薄膜为锐钛矿型。X射线光电子能谱研究结果表明：注入的N离子与TiO2晶粒相互作用,形成了含氮的TiOxN2-x化合物,从而改变了TiO2薄膜的吸收边;随N离子注量增加,吸收边移动更明显;同时,由于氮离子注入产生的辐照缺陷使TiO2薄膜在紫外和可见光区的吸收也明显增强。     

沉积参数对铯铅溴钙钛矿薄膜中CsPb2Br5相结构演变和发光特性的影响

基于化学气相沉积(CVD)法制备的铯铅溴钙钛矿薄膜具有优异的光电特性,然而薄膜通常存在CsPbBr₃和CsPb₂Br₅两个不同的相结构区域。本文通过CVD法制备了铯铅溴钙钛矿薄膜,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)及荧光光谱仪研究了反应气压与N₂流量对其中的CsPb₂Br₅相结构的影响。实验结果表明,反应气压的变化对CsPb₂Br₅相结构无影响;与此不同,随着N₂流量的减少,薄膜中部分CsPb₂Br₅相结构逐渐转变为CsPbBr₃相结构,其发光也由以～630 nm为主的宽带发射转变为以～530 nm为主的窄带发射。实验表明,N₂流量是调控CsPb₂Br₅相结构和发光特性的有效手段。     

N2流量对N掺杂MgZnO薄膜结构和性能的影响

利用射频磁控溅射方法,使用Mg_{0. 04}Zn_0.96O 陶瓷靶材,选用不同流量比的氮气和氩气混和气体作为溅射气体,在石英基片上生长N掺杂Mg_xZn_1-xO合金薄膜。研究了氮流量比对薄膜组分、结构、形貌、电学性质和拉曼光谱的影响。结果显示：随着溅射气氛中氮流量比的增加,薄膜中Mg含量增加,薄膜表面颗粒尺寸减小,结晶质量变差,电阻率逐渐增大,导电类型发生转变。在氮流量比为20%时,获得了最好的p型导电薄膜。另外,随着氮流量比的增加,拉曼光谱中与N_O相关的位于272 cm^-1、642 cm^-1左右的振动峰逐渐增强,表明N_O的浓度随着氮流量比的加大而有所增加。     

O2掺杂对SiCOH低k薄膜结构与电学性能的影响

以十甲基环五硅氧烷(D5)和氧气(O₂)作为反应气体，采用电子回旋共振等离子体化学气相沉积(ECR-CVD)方法制备了k＝2.62的SiCOH薄膜.研究了O₂掺杂对薄膜结构与电学性能的影响.结果表明，采用O₂掺杂可以在保持较低介电常数的前提下极大地降低薄膜的漏电流，提高薄膜的绝缘性能，这与薄膜中Si-O立体鼠笼、Si-OH结构含量的提高有关. 关键词： SiCOH薄膜 2掺杂')" href="#">O₂掺杂 介电性能 键结构     

离子注入掺杂锐钛矿TiO2薄膜的光学性能

 在玻璃基体上,采用射频磁控溅射方法在不同的基体温度下制备了TiO₂薄膜,然后在薄膜中注入注量分别为5×1016, 1×1017和5×1017/cm2的N离子以制备N掺杂的TiO₂薄膜。X射线衍射结果表明：制备出的TiO₂薄膜为锐钛矿型。X射线光电子能谱研究结果表明：注入的N离子与TiO₂晶粒相互作用,形成了含氮的TiO_xN_2-x化合物,从而改变了TiO₂薄膜的吸收边;随N离子注量增加,吸收边移动更明显;同时,由于氮离子注入产生的辐照缺陷使TiO₂薄膜在紫外和可见光区的吸收也明显增强。     

低温生长Cu(InGa)Se2薄膜吸收层的掺钠工艺研究

在柔性聚酰亚胺衬底上低温制备Cu(In,Ga)Se₂薄膜太阳能电池, Na的掺入会改善电池特性, 但不同的掺Na工艺对Cu(In,Ga)Se₂薄膜和器件特性的改善机理不同. 本实验通过对比前掺NaF和后掺NaF工艺发现, 在前掺Na工艺下, 由于Na始终存在于Cu(In,Ga)Se₂薄膜生长过程中, Na存在于多晶 Cu(In,Ga)Se₂ 薄膜晶界处, 起到了扩散势垒的作用, 导致晶粒细碎、加剧两相分离, 同时减小了施主缺陷的形成概率; 而在后掺Na工艺下, 掺入的Na对薄膜的结构及生长不产生影响, 仅仅起到了钝化施主缺陷、改善薄膜缺陷态的作用. 同时, 研究表明, 后掺Na工艺中, NaF必须依靠外界能量辅助才能扩散进Cu(In,Ga)Se₂内部, 实验结果证实, 只有衬底温度达到350 ℃以上时, 掺入的NaF才能较好地改善薄膜特性. 最终经掺Na工艺的优化, 得到低温工艺制备的柔性聚酰亚胺衬底器件效率达10.4%.     

拓扑绝缘体(Bi0.5Sb0.5)2Te3薄膜中的线性磁阻

本文报道了拓扑绝缘体(Bi_0.5Sb_0.5)₂Te₃薄膜中线性磁阻问题的系统性研究工作. 此体系中, 线性磁阻在很宽的温度和磁场范围内出现: 磁场高达18 T时磁阻仍没有饱和趋势, 并且当温度不高于50 K时, 线性磁阻的大小对温度的变化不敏感. 栅压调控化学势可明显改变线性磁阻的大小. 当化学势接近狄拉克点时, 线性磁阻最为显著. 这些结果说明电荷分布的不均匀性是引起该材料线性磁阻的根源.     

蓝宝石衬底上Gd2O3掺杂CeO2氧离子导体电解质薄膜的生长及电学性能

采用反应磁控溅射方法,在(0001)蓝宝石单晶衬底上,制备了纳米多晶Gd₂O₃掺杂CeO₂(GDC)氧离子导体电解质薄膜,采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)对薄膜物相、结构、粗糙度、表面形貌等生长特性进行了表征,利用交流阻抗谱仪测试了GDC薄膜不同温度下的电学性能;实验结果表明,GDC薄膜为面心立方结构,在所研究的衬底温度范围内,均呈强(111)织构生长;薄膜表面形貌随衬底温度发生阶段性变化：衬底温度由室温升高到300℃时, 关键词： 2O₃掺杂CeO₂电解质薄膜')" href="#">Gd₂O₃掺杂CeO₂电解质薄膜 反应磁控溅射 生长特性 电学性能     

衬底对Cu(In,Ga)Se2薄膜织构的影响

分别在苏打石灰玻璃、Mo箔、无择优取向的Mo薄膜以及(110)择优取向的Mo薄膜四种不同衬底上，采用共蒸发工艺沉积约2 μm厚的Cu(In,Ga)Se₂薄膜，用X射线衍射仪测量薄膜的织构，研究衬底对Cu(In,Ga)Se₂薄膜织构的影响.在以上四种衬底上沉积的Cu(In,Ga)Se₂薄膜的(112)衍射峰强度依次逐渐减弱，(220/204)衍射峰从无到有且强度逐渐增强.在苏打石灰玻璃和Mo箔衬底上的Cu(In,Ga)Se_{2关键词： 择优取向 Cu(In 2}薄膜')" href="#">Ga)Se₂薄膜 太阳电池     

Na3Sc2(BO3)3：Tb3+反热猝灭荧光粉制备及其发光性能

采用高温固相法制备了一系列新型Na₃Sc₍2(1-x))(BO₃)₃∶xTb³⁺荧光粉,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光光谱(PL)、真空紫外荧光光谱(VUV)、高温荧光光谱和荧光衰减寿命等表征手段对其结构、形貌、成分、发光性能进行了系统研究。结果表明,在242 nm紫外光激发下,Na₃Sc₍2(1-x))(BO₃)₃∶xTb³⁺荧光粉发出主峰位于553 nm的明亮绿光,当掺杂浓度x=0.025时,发光强度达到最大。真空紫外荧光光谱显示这些荧光粉也可以被187 nm的深紫外光有效激发。在环境温度上升过程中,Na₃Sc_1.95(BO₃)₃∶0.025Tb³⁺表现出了反热猝灭行为;当温度达到473 K时,样品的发光强度达到最高,为室温(2...     

准二维电荷密度波导体磷酸钨青铜(PO2)4(WO3)2 m(m=6)的磁电阻研究

对准二维电荷密度波导体磷酸钨青铜(PO₂)₄(WO₃)_2m(m=6)在2—300K温区内的磁电阻及在2K时的Δρ/ρ_０-B关系进行了 实验研究.利用电子磁击穿模型对其低温端的磁阻增强行为进行了分析解释,理论和实验相 符合,并估算出高温端第一个Peierls能隙的大小为3.0meV,电子在低温下的迁移率为0.0 42m²V^-1s^-1 关键词： 低维导体磁电阻 电荷密度波     

A位掺杂对La5/8(PrxCa1-x)3/8MnO3（x=0.25,0.5,0.75）相分离及输运性质的影响

采用固相反应法制备La5/8(PrxCa1-x)3/8MnO3(x=0.25,0.5,0.75)多晶样品,研究其磁性质和电磁输运特性.X射线衍射表明,La5/8(PrxCa1-x)3/8MnO3(x=0.25,0.5,0.75)多晶样品室温的晶体结构呈Pnma空间群的正交结构.磁化强度-电阻(M～T)关系显示,La5/8(PrxCa1-x)3/8MnO3(x=0.25,0.5,0.75)的居里温度TC随Pr掺杂量增加而逐渐降低,三种样品分别为160K、150K、100K.此外,随着Pr3+掺杂量增加,样品晶格畸变程度增大,铁磁相互作用减弱,并且三种成分均形成自旋玻璃态,其自旋冻结温度分别为150K、75K、70K.电阻-温度(ρ～T)关系表明,样品在x=0.25时出现电阻的双峰现象,这是由于样品中铁磁相与反铁磁相相互竞争造成的.结果表明,通过对钙钛矿锰氧化物的A位稀土掺杂,可对其CMR效应进行有效调控.     

二维VOBr2单层的结构畸变及其磁性和铁电性

借助第一性原理计算,对VOBr₂单层的结构、磁性以及铁电性进行了系统研究.计算结果表明低温下VOBr₂会产生自发铁电极化,从高对称顺电相转变为铁电相结构.与同族姊妹材料VOI₂不同的是,V的二聚化现象不仅无法在VOBr₂中稳定存在,还会导致局域磁_矩淬灭.此外,VOBr₂易磁化轴在面内a轴方向,面内a,b轴上近邻磁矩均为反铁磁耦合.VOBr₂中的铁电极化主要由V在a轴方向V—O—V链上的铁电位移产生,大小约为40μC/cm~2.与铁电同步翻转相比,通过分步翻转不同链上的铁电极化,可以有效降低铁电翻转能垒,从而有望通过低能外场实现部分或个别链上的铁电翻转,为低能耗高密度铁电存储器件设计提供新的思路和方向.     

过渡金属原子X(X=Mn,Tc,Re)掺杂二维WS2第一性原理研究

二维材料由于具有独特的电子结构和量子效应、丰富的可调控特性而受到凝聚态物理和材料科学的广泛关注,其中通过过渡金属掺杂二维WS2形成的半金属铁磁性材料在自旋电子学领域中发挥着重要的作用.采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法计算了过渡金属原子X (X=Mn, Tc, Re)掺杂二维WS~2的电子结构、磁性和光学性质.研究表明:被过渡金属原子X掺杂的WS~2体系在S-rich条件下比在W-rich条件下更稳定.在Mn掺杂后,自旋向上通道中出现杂质能级,导致WS~2体系从自旋向上和自旋向下态密度完全对称的非磁性半导体转变为磁矩1.001μB的铁磁性半金属.在Tc, Re掺杂后,体系均转变为非磁性N型半导体.所有掺杂体系杂质态均发生自旋劈裂现象,且自旋劈裂程度逐渐减小.同时发现Mn, Tc, Re掺杂后,表现出优异的光学性质,它们的介电常数和折射系数与未掺杂WS~2的体系相比明显增强,吸收系数在低能量区域(0—2.0 eV)均出现红移现象.     

添加Fe(C5H5)2合成氢掺杂金刚石大单晶及其表征

在Ni₇₀Mn₂₅Co₅-C体系中添加含氢化合物Fe(C₅H₅)₂作为新型氢源, 利用温度梯度法, 在压力为5.5-6.0 GPa、温度为1280-1400 ℃的条件下, 成功合成出氢掺杂的宝石级金刚石大单晶. 通过傅里叶显微红外光谱发现, 随着Fe(C₅H₅)₂添加量的增加, 合成晶体中与氢相关的对应于sp³杂化C-H键的对称伸缩振动和反对称伸缩振动的红外特征峰2850和2920 cm^-1逐渐增强, 而晶体中氮含量却逐渐减少. 通过合成晶体的拉曼光谱分析发现, 金刚石的拉曼峰伴随Fe(C₅H₅)₂的添加向高频偏移, 这表明氢的进入在金刚石内部产生了压应力. 观察扫描电子显微镜图像发现, 在低含量Fe(C₅H₅)₂添加时晶体表面平滑, 而高含量添加时晶体表面缺陷增多, 且呈现出气孔状. 使用新的添加剂Fe(C₅H₅)₂作为氢源, 合成出含氢宝石级金刚石单晶, 丰富了金刚石单晶中对氢的研究内容, 也可为理解天然金刚石的形成机理提供帮助.