CeO2基固体电解质材料研究进展

用稀土或碱土氧化物掺杂的Ce02在较低的温度下(600-800℃)具有较高的氧离子电导率,是用作中低温固体氧化物燃料电池(SOFC)最合适的电解质材料之一。本文综述了近年来对以掺杂的CeO2作电解质的SOFC的性能的研究现状,分析了单掺杂和双掺杂两类情况,并对掺杂时应注意的问题进行了讨论。     

共掺杂效应对Y2O3:Eu3+和Gd2O3:Eu3+发光影响的理论研究

通过在Y2O3:Eu3 和Gd2O3:Eu3 发光材料中掺入Li ,Mg2 ,Al3 等离子能有效地提高材料的发光强度,根据分子动力学和密度泛函计算的结果,认为这些离子多倾向于形成C2格位附近的间隙缺陷对,导致部分Y(Gd)-O的键长增加,提高了材料的量子效率的同时使得激发峰位出现红移,是引起材料发光增强的一个原因.     

Mg2+、Al3+离子增强SrTiO3:Pr3+荧光体发光性能的研究

采用溶胶凝胶法成功制备了SrTiO3:Pr3+、SrTiO3:Pr3+, Mg2+及SrTiO3:Pr3+,Al3+荧光粉.通过XRD、PL谱及第一性原理计算对样品的晶体结构、光谱特性及发光增强机制进行了研究.研究结果表明:共掺杂后,SrTiO3:Pr3+荧光粉为单一组成的SrTiO3立方相,主发射锋位于617 nm,对应于Pr3+离子的1D2→3H4跃迁发射.SrTiO3:Pr3+,Mg2+ 及SrTiO3:Pr3+, Al3+荧光粉的发光强度分别是SrTiO3:Pr3+荧光粉发光强度的7倍和2倍,但主要发光机制没有改变.Mulliken布局分析表明,Mg2+、Al3+离子的掺入使SrTiO3:Pr3+荧光粉中Ti-O及Pr-O键的化学键增强、键长变短,SrTiO3:Pr3+基质向Pr3+离子发光中心的能量传递效率提高,导致SrTiO3:Pr3+,Mg2+ 及SrTiO3:Pr3+,Al3+荧光粉的发光效率提高.     

Ni-C共掺杂AgSnO2触头材料电性能第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理分析方法的CASTEP软件,计算了Ni、C单掺杂和共掺杂SnO₂的晶格参数、能带结构、电子态密度和布局,结果表明:单掺杂和共掺杂均使得晶胞体积略微增大,禁带减小,且仍属于直接带隙半导体,在价带顶和导带底产生杂质能级,其中Ni-C共掺杂时禁带最小,杂质能级最多,电子跃迁需要的能量更小,导电性也就最好.共掺杂时费米能级附近的峰值有所减小,局域性降低,原子间的成键结合力更强,使得SnO₂材料也更加稳定.     

In-2N高共掺位向对ZnO(GGA+U)导电性能影响的研究

目前,虽然In和2N共掺对ZnO导电性能影响的实验研究均有报道,但是,In和2N共掺在ZnO中均是随机掺杂,没有考虑利用ZnO的单极性结构进行择优位向共掺.第一性原理的出现能够解决该问题.因此,本文采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了未掺杂ZnO单胞、不同位向高共掺In-2N原子的Zn1-xInxO1-yNy(x=0.0625,y=0.125)两种超胞模型的能带结构分布、态密度分布和吸收光谱分布.计算结果表明,高共掺In-N原子沿c轴取向成键的条件下,掺杂浓度越低,体系更稳定、带隙越窄、有效质量越小、迁移率越增加、相对自由空穴浓度越增加、电导率越增加、导电性能越理想.计算结果与实验结果相一致.这对设计和制备导电功能材料有一定的理论指导作用.     

Sr掺杂对La_(1-x)Sr_xMnO_3/LaAlO_3/SrTiO_3界面电子结构的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统地研究了La_(1-x)Sr_xMnO_3层中Sr的掺杂方式和掺杂量对4La_(1-x)Sr_xMnO_3/3LaAlO_3/4SrTiO_3(LSMO/LAO/STO)异质结构原子和电子结构的影响.结果表明:对于相同的Sr掺杂量,掺杂方式的差异对体系电子结构的影响微弱,不会导致体系发生金属-绝缘体转变;掺杂量的不同对体系电子结构有着显著的影响,当Sr的掺杂量较少时,LAO/STO界面处存在着准二维电子气,当Sr的掺杂量高于1/3时,LAO/STO界面处准二维电子气消失.我们相信,Sr的引入以及通过Sr掺杂量的改变可以对LSMO覆盖层极化进行调控,这也是导致体系LAO/STO界面处金属-绝缘体转变的可能原因,进一步为极化灾变机制导致的界面处电子重构提供了证据.     

Al-N共掺杂3C-SiC介电性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法,建立了未掺杂,Al,N单掺杂和Al-N共掺杂3C-SiC的4种超晶胞模型,并分别对模型进行了几何结构优化,对比研究了其能带结构,态密度分布和介电常数.计算结果表明:Al掺杂会增大SiC的晶格常数,而N对SiC的晶格影响很小.Al掺杂会导致费米能级进入价带,使3C-SiC成为p型半导体,且带隙宽度略为加宽.N掺杂后的SiC其导带和价带均向低能端发生移动,带隙稍有减小.本征3C-SiC几乎不具备微波介电损耗性能.但是可以通过进行Al掺杂或N掺杂加以改善,Al掺杂后的效果尤为突出.计算发现Al-N共掺杂后的3C-SiC材料在8.2—12.4 GHz范围内其微波介电损耗性能急剧下降,与实验结果相符合,并对这一结果进行了讨论分析.     

第一性原理计算V-Al共掺杂CrSi_2的光电特性

采用第一性原理赝势平面波方法,对V-Al共掺杂CrSi2的几何结构、电子结构和光学性质进行了理论计算,并与未掺杂、V、Al单掺杂CrSi2的光电性能进行了比较。结果表明:V-Al共掺杂会增大CrSi2的晶格常数a和b,体积相应增大。V-Al:CrSi2是p型间接带隙半导体,带隙宽度为0.256eV,介于V、Al单掺杂CrSi2之间;费米能级附近的电子态密度主要由Cr-3d、V-3d、Si-3p、Al-3p轨道杂化构成。与未掺杂的CrSi2相比,V-Al:CrSi2的静态介电常数和折射率增大,εi(ω)在低能区有一个新的跃迁峰。在光子能量为5eV附近,εi(ω)的跃迁峰强度大幅减弱,吸收系数和光电导率明显降低,吸收边略有红移,平均反射效应减弱。V的掺入会削弱Al单掺杂的电子跃迁,V-Al共掺杂可以对CrSi2的能带结构和光学性质进行更精细的调节。     

Sb掺杂对透明SnO2薄膜导电性能影响的第一性原理计算

本文根据密度泛函理论（DFT），采用第一性原理平面波赝势方法，计算了Sb掺杂对透明导电薄膜SnO2电子结构及导电性能的影响，讨论了掺杂下SnO2晶体的结构变化、能带结构、电子态密度．计算结果表明，Sb掺杂的SnO2具有高的电导率，且随着掺杂浓度的增加，能带简并化加剧，浅施主杂质能级向远离导带底方向移动．     

B-Al共掺杂3C-SiC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法,计算了未掺杂,B,Al单掺杂和B-Al共掺杂的3C-SiC的晶格参数、能带结构、态密度、有效质量、载流子浓度和电阻率. 计算结果表明：掺杂后导带和价带都向高能端移动,价带移动速度更快一些,使得禁带宽度都有一定程度的减小,其中B-Al共掺杂的禁带宽度最窄,纯净3C-SiC的禁带宽度最宽;B掺杂会减小价带顶空穴的有效质量,Al掺杂则反之,B-Al共掺杂补偿了二者的差异,和未掺杂的3C-SiC价带顶空穴的有效质量很接近. B和Al作为受主杂质,会极大地提高价带顶空穴载流子的浓度,而且B-Al共掺杂的3C-SiC的价带空穴浓度是B,Al单掺杂时的3倍. 4种体系中,B-Al共掺杂得到的电阻率是最低的,同单掺杂相比具有明显的性能优势. 关键词： 3C-SiC B-Al共掺杂 电阻率 第一性原理     

A higher conductivity Bi2O3-based electrolyte

We have developed a Bi₂O₃ electrolyte doped with Dy₂O₃ and WO₃ (DyWSB) that exhibits a higher conductivity than that of 20 mol% erbia stabilized bismuth oxide (20ESB), thus, giving it the highest conductivity of any known solid oxide electrolyte. Electrical conductivity results of the Dy–W stabilized bismuth oxide system are presented. The dopants were selected based on their polarizability and its effect on structural stability and conductivity. At 800 °C, the conductivity of (BiO_1.5)_0.88(DyO_1.5)_0.08(WO₃)_0.04 is 0.57 S/cm (1.5 times as high as that of 20ESB), and at 500 °C, the conductivity is 0.043 S/cm (2 times as high as that of 20ESB).     

石英基掺Yb3+光纤中Al3+共掺特性的研究

基于实验测试结果分析了用于大功率光纤激光器的石英基包层抽运掺Yb³⁺光纤中Al³⁺共掺的特性.揭示出在高掺Yb³⁺的石英基光纤中,共掺Al³⁺的摩尔浓度为Yb³⁺摩尔浓度的9—11倍时既可以减小Yb³⁺的浓度猝灭概率,又可以获得高吸收系数,同时还可更好地满足数值孔径的要求的结论.在此基础上利用MCVD设备并结合湿法掺杂工艺制作出多根石英基掺Yb³⁺光纤预制棒,对拉丝后光纤的相关参数测试表明,通过精确控制疏松层的沉积温度,掺Yb³⁺光纤在976 nm波长的吸收系数可高达620 dB/m,且重复性好.这一结论为共掺Al³⁺的掺Yb³⁺光纤制作提供了良好的借鉴作用. 关键词： 3+光纤')" href="#">石英基掺Yb³⁺光纤 3+共掺')" href="#">Al³⁺共掺 吸收系数 浓度猝灭     

Electronic structures of halogen-doped Cu2O based on DFT calculations

In order to construct p–n homojunction of Cu2O-based thin film solar cells that may increase its conversion efficiency, to synthesize n-type Cu2O with high conductivity is extremely crucial, and considered as a challenge in the near future. The doping effects of halogen on electronic structure of Cu2O have been investigated by density function theory calculations in the present work. Halogen dopants form donor levels below the bottom of conduction band through gaining or losing electrons, suggesting that halogen doping could make Cu2O have n-type conductivity. The lattice distortion, the impurity formation energy, the position, and the band width of donor level of Cu2O1 xHx(H = F, Cl, Br, I) increase with the halogen atomic number. Based on the calculated results, chlorine doping is an effective n-type dopant for Cu2O, owing to the lower impurity formation energy and suitable donor level.     

Ce3+/Tb3+/Sm3+共掺CaO-B2O3-SiO2玻璃的光学性能调控

采用高温熔融法制备了Ce³⁺/Tb³⁺/Sm³⁺掺杂的CaO-B₂O₃-SiO₂（CBS）发光玻璃。通过傅利叶红外光谱仪、荧光光谱仪表征了该系列发光玻璃的微观结构和发光性质,并对Ce³⁺到Tb³⁺、Ce³⁺到Sm³⁺之间的能量传递机制进行了研究。结果表明,在339,378,407 nm激发下,单掺Ce³⁺、Tb³⁺和Sm³⁺的CBS玻璃分别发射紫蓝光、绿光和红光,恰好符合混合合成白光的条件。Ce³⁺/Tb³⁺和Ce³⁺/Sm³⁺双掺CBS玻璃的发射光谱以及Ce³⁺衰减寿命的变化证实了Ce³⁺→Tb³⁺和Ce³⁺→Sm³⁺之间存在能量传递,随Tb³⁺和Sm³⁺浓度增加,Ce³⁺的寿命减小,且传递效率由5.4%和5.7%分别增加至24.0%和27.1%。调节3种稀土离子的掺杂浓度并选择合适的激发波长,实现了发光颜色可调,并最终获得白光发射。     

Charge transfer excitation of the Nd3+, Sm3+, Dy3+, Ho3+, Er3+ and Tm3+ emission in CaGa2S4

The excitation spectra of the Nd³⁺, Sm³⁺, Dy³⁺, Ho³⁺, Er³⁺ and Tm³⁺ emission in the sodium-compensated CaGa₂S₄ host lattice, a sulfide with wide band gap, contain an intense band below the absorption edge. Comparison of the energy of its maximum with thermodynamic data and correlations to Jørgensen's refined spin-pairing theory predictions allow one to ascribe this band to a charge transfer transition ending onto 4f orbitals. The irregular variation within the rare earth series contrasts with the monotonic variation of the absorption edge in stoichiometric rare earth sulfides (e.g. NaLnS₂), associated with interband transitions.     

White light generation of glass ceramics containing Ba_2LaF_7：Eu~（2＋）,Tb~（3＋） and Sm~（3＋） nanocrystals

The Eu 2＋ /Tb 3＋ /Sm 3＋ co-doped oxyfluoride glass ceramics containing Ba2LaF7 nanocrystals are prepared in the reducing atmosphere.The X-ray difiraction results show that Eu 2＋ ,Tb 3＋ and Sm 3＋ ions are enriched into the precipitated Ba2LaF7 nanophase after the annealing process.It deduces efficient energy transfers from Eu 2＋ to Tb 3＋ and Sm 3＋ and intenses warm white luminescence of the glass ceramics. Comparing with the glass,the luminescence quantum yield of the glass ceramics is also enlarged by about 3 times.This demonstrates the potential white light-emitting diode application of the glass ceramics produced in this letter.     

Na_2CaSiO_4:Sm~(3+),Eu~(3+)荧光粉的发光特性和能量传递

利用高温固相法合成Na_2CaSiO_4:Sm~(3+),Eu~(3+)系列荧光粉末,研究了Sm~(3+)和Eu~(3+)掺杂对Na_2CaSiO_4晶体结构的影响、材料发光特性以及存在的能量传递现象.X射线衍射结果表明Sm~(3+)和Eu~(3+)单掺及共掺样品均为单相的Na_2CaSiO_4结构,晶体结构没有改变.Na_2CaSiO_4:Sm~(3+)荧光样品在404 nm激发波长下呈现峰峰值为602 nm的橙红色荧光,来源于~4G_(5/2)→~6H_(7/2)跃迁.Na_2CaSiO_4:Eu~(3+)荧光样品在395 nm激发波长下发射出峰峰值为613 nm的红色荧光.对光谱和荧光寿命的测试和分析结果表明Sm~(3+)与Eu~(3+)之间存在能量传递,通过理论计算得到Sm~(3+)和Eu~(3+)之间的能量传递临界距离为1.36 nm,相互作用形式为电四极-电四极相互作用.随着Eu~(3+)掺杂浓度的增加,能量传递效率也逐渐提高至20.6%.     

Structure and visible photoluminescence of Sm3+, Dy3+ and Tm3+ doped c-axis oriented AlN films

Visible photoluminescence (PL) has been observed from rare earth (Tm, Sm and Dy)-doped AlN films grown by radio-frequency magnetron reactive sputtering. X-ray diffraction indicates that the films are c-axis-oriented hexagonal wurtzite type structure with an average crystal size of about 80--110nm. Room-temperature PL spectra indicate that the blue emission is due to the transition of ¹D₂ to ³F₄ and ¹G₂ to ³H₆ intra 4f electron of Tm³⁺, the yellow emissions of AlN:Sm are due to ⁴G_5/2 to the ⁶H_J (J = 5/2, 7/2, 9/2, 11/2) and the reddish emissions of AlN:Dy correspond to the ⁴F_9/2 to ⁶H_J (J = 15/2, 13/2, 11/2 and 9/2) and ⁶F_11/2 transitions.     

Sm3+掺杂的SnNb2O6粉体的光谱特性

采用熔盐法制备了Sm³⁺掺杂的SnNb₂O₆粉体, 利用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜对其物相和形貌进行了表征, 用激发、发射光谱和荧光寿命对样品的发光性能进行了研究.结果表明:所得样品为单斜晶系的SnNb₂O₆, 在407 nm的激发下, 有较强的橙红色发射, 最强峰位于599 nm, 属于Sm³⁺的⁴G_5/2→⁶H_7/2跃迁.     

Sr位Nd掺杂对SrBi$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;Nb$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;O$lt;sub$gt;9$lt;/sub$gt;性能的影响及机理研究

采用传统固相法制备了（Sr_1-3x/2A_x/2Nd_x）Bi₂Nb₂O₉（x=0,0.05,0.1和0.2）陶瓷,并系统研究了Nd离子取代Sr离子对SrBi₂Nb₂O₉性能的影响及其作用机理.研究结果表明：Sr_1-3x/2A_x/2Nd_xBi₂Nb₂O₉的介电常数和介电损耗随温度变化的行为具有明显的离子松弛极化特征.Nd³⁺对Sr²⁺的部分取代,导致Sr_1-3x/2A_x/2Nd_xBi₂Nb₂O₉剩余极化强度P_r稍有下降,但其压电系数d₃₃却有所增加,根据铁电热力学理论,这是Nd³⁺对Sr²⁺取代导致材料介电常数增大所致.Sr_1-3x/2A_x/2Nd_xBi₂Nb₂O₉的居里温度（T_C）没有随Nd含量的增加而变化,拉曼光谱技术分析表明这是其NbO₆八面体畸变程度没有发生变化所致.Nd³⁺取代Sr²⁺提高了材料的介电常数ε_r、压电系数d₃₃、机电耦合系数K_p,同时降低了机械品质因数Q_m,但是谐振频率温度系数C值没有改变. 关键词： 压电陶瓷 介电性能 压电性能 拉曼光谱