Y3Al5O12的热输运性质的第一性原理研究

基于密度泛函微扰理论（DFPT）结合模守恒赝势方法进行晶格动力学模拟.得到了钇铝石榴石（YAG）的声子态密度、分波声子态密度和声子的色散谱.利用第一Brillouin区的特殊点取样方法,计算了YAG的比热容和布局数平均的声子群速度.在非谐相互作用下,利用Fermi黄金公式结合第一Brillouin区的特殊点取样方法,得出了YAG非谐声子平均自由程.综合考虑了两种声子散射机制,得到了YAG陶瓷的热导率.结果表明,对于YAG陶瓷,在低温时,晶界散射将对热阻起主要作用;在高于一定温度时,三声子相互作用对热阻的贡献将占主导地位.同时也从理论上证明了Sato等提出的在室温以上,YAG陶瓷与单晶的热导率的差异可以忽略的观点.所得到的热导率、比热容随温度的变化与实验结果很好地符合.     

Dy3Al5O12磁热性质研究

用量子理论计算了Dy₃Al₅O₁₂的晶场能谱、Zeeman劈裂能级和波函数. 在外磁场H_e为0<H_e<9 T, 温度为3<T<42 K 范围内, 计算了该晶体的磁矩、磁熵变, 计算结果与相关实验数据吻合较好. 该计算结果表明, Dy₃Al₅O₁₂内磁性离子间的交换作用非常微弱, 可以忽略. 从理论上给出了绝热退磁过程中温度变化ΔT与T的关系, 并与Gd₃Ga₅O₁₂晶体进行了比较, 发现不同外磁场下, Dy₃Al₅O₁₂和Gd₃Ga₅O₁₂的低温制冷性能在不同温区有差别. 在进行低温(T<10 K)制冷时, 若外磁场较低, 选择Dy₃Al₅O₁₂作为磁制冷材料较好; 若外磁场较高, 选择Gd₃Ga₅O₁₂作为磁制冷材料较好.     

蓝光激发的Y2.93Al5O12∶0.07Ce3+黄色荧光粉的制备及光致发光

以Al₂(SO₄)₃·18H₂O、尿素为原料,采用水热-热解法制备了球形α-Al₂O₃粉体。以自制α-Al₂O₃、Y₂O₃及CeO₂为原料,固相法制备了白光LED用Y_2.93Al₅O₁₂∶0.07Ce3+黄色荧光粉,通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、X射线能谱（EDS）及荧光光谱（PL）等对产物的物相、形貌及光致发光性能进行了表征。结果表明：水热-热解法制备出了物相纯净、分散性良好的球形α-Al₂O₃粉体,以该α-Al₂O₃为原料,合成出可被460 nm蓝光有效激发,发射光谱为峰值在550 nm宽带的Y_2.93Al₅O₁₂∶0.07Ce3+荧光粉,色坐标为（0.453,0.531 9）,采用GSAS软件对Y_2.93Al₅O₁₂∶0.07Ce3+荧光粉的XRD图进行了Rietveld结构精修,精修图与XRD测试图完全吻合,Y,Al,Ce,O四元素均匀地分布在黄色荧光粉产物中,Y_2.93Al₅O₁₂∶0.07Ce3+黄色荧光粉的激发光谱由两个部分组成,在340和460 nm处有两个非常明显的吸收峰,Ce3+的4f能级由于自旋-耦合而劈裂为两个光谱支项2F_7/2和2F_5/2,其中2F_5/2为基谱项。340 nm的激发峰对应于2F_5/2→5D_5/2的跃迁,460 nm的激发峰属于2F_7/2→5D_3/2的跃迁,并且460 nm处的激发强度强于340 nm处激发强度。以460 nm为监测波长得到的发射光谱,最强发射峰位于550 nm,Y_2.93Al₅O₁₂∶0.07Ce3+荧光粉是一种适用于白光LED的高性能黄色荧光粉。     

Rb2TeW3O12电子结构及光学性质的第一性原理研究

采用平面波超软赝势法对Rb2TeW3O12基态的几何结构、能带结构和光学特性等进行了系统的研究.几何结构研究不仅对基态平衡时的几何参量进行了优化计算，还对内部坐 标做了优化，其结果和实验测量值符合得很好.电子结构的研究表明，Rb2TeW3O12 属于宽禁带直接带隙半导体，禁带宽度为223eV，W 5d和O 2p轨道之间强烈杂化形成W— O共价键.计算了光学性质，给出了Rb2TeW3O12的介电函数实部ε1、虚部ε 2及相关光学参量，理论计算的静态介电常数为529 关键词： Rb2TeW3O12 电子结构 介电函数 密度泛函理论     

白光LED用球形Y2.96Al5O12:0.04Ce3+荧光粉的制备及光致发光

采用水热-热解法制备了可用于实现白光LED的Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+荧光粉,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)及荧光光谱(PL)等对Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+荧光粉的物相、形貌及光致发光性能进行了表征。结果表明:水热-热解法制备出了物相纯净、分散性良好的球形Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+粉体,该荧光粉可被460nm蓝光有效激发,发射光谱为峰值在550nm的一宽带,且水热-热解法得到的YAG∶Ce3+粉体发射强度优于传统高温固相法合成的YAG:Ce3+荧光粉;通过积分球耦合荧光光谱仪对荧光粉与蓝光芯片配合所得白光LED的量子效率进行了测试,结果表明:水热-热解法制备的Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+荧光粉绝对量子效率为88.40%,外量子效率为78.64%,色坐标为(0.453 8,0.531 8),色温为358 4K,该方法制备的Y2.96Al5O12∶0.04Ce3+荧光粉稳定性及数据测定的重现性较好,是一种适用于暖白光LED的高性能黄色荧光粉。     

12CaO·7Al2O3/5CaO·3Al2O3：Sm3+新型红色荧光粉的制备及发光性质

采用自蔓延燃烧法制备了不同Sm³⁺掺杂浓度的12CaO·7Al₂O₃（C12A7：x%Sm³⁺）荧光粉。在404 nm近紫外光激发下,观察到了位于565,599,648 nm附近的3个光发射峰,分别归属于Sm³⁺的⁴G_5/2→⁶H_J/2（J=5,7,9）能级跃迁。随着Sm³⁺掺杂浓度增加,红光发射强度呈现了先增大后减小的规律,优化的Sm³⁺掺杂摩尔分数为1.5%,发光的浓度猝灭效应可归因于Sm³⁺之间发生了交叉弛豫过程。采取混相策略,通过降低初始粉体的煅烧温度至900℃获得了12CaO·7Al₂O₃/5CaO·3Al₂O₃：1.5%Sm³⁺（C12A7/C5A3：Sm³⁺）混相荧光粉,进一步提高了红光发射强度。利用变温光致发光谱计算得到混相样品的热激活能约为200 meV,结果表明该混相荧光粉具有良好的热稳定性。     

Li+掺杂浓度对Y2O3：Eu3+发光影响的理论

在团簇近似的基础上,利用分子动力学和密度泛函计算相结合的手段,在Y₂O₃:Eu³⁺中研究了随Li⁺掺杂浓度的变化,缺陷形成情况以及C₂位处Y-O键长的变化对电子态密度的影响.结果表明,随着Li⁺掺杂浓度的增加,与C₂格位相关团簇的Y-O键平均键长出现了增加-减小-增加的变化趋势,这可能是引起此类材料发光强度随Li⁺浓度出现类似变化的原因.     

Cu-N共掺β-Ga2O3的光电性质的第一性原理计算

基于密度泛函理论,本文通过OTFG赝势方法计算了本征β-Ga₂O₃以及Cu-N共掺后β-Ga₂O₃的晶格常数、电子结构以及光学特性.计算结果表明本征β-Ga₂O₃的禁带宽度为4.5 eV;Cu和N掺入β-Ga₂O₃后属于受主杂质,并且引入了深受主能级,这表明Cu-N共掺后β-Ga₂O₃变为p型半导体材料;光学性质计算结果表明本征β-Ga₂O₃的静介电函数为2.5,掺杂后β-Ga₂O₃的静介电函数增大,对电荷的存储能力增强;此外,Cu-N的共掺对β-Ga₂O₃的吸收系数、反射率在能量较低的区域的影响较大,而对能量较高的区域影响较小.     

荧光粉Y3Mg2AlSi2O12∶Ce3+的合成及光谱性能研究

采用溶胶-凝胶法合成了Y₃Mg₂AlSi₂O₁₂∶Ce³⁺荧光粉。用X射线粉晶衍射(XRD)仪对其进行了物相分析,用电子扫描电镜(SEM)观察了该荧光粉的形貌,同时测定了激发光谱及发射光谱。结果表明,Y₃Mg₂AlSi₂O₁₂∶Ce³⁺的晶体结构与Y₃Al₅O₁₂(钇铝石榴石)一致,形貌也表现出等轴粒状的特点。发射谱为峰值位于580 nm处的宽带发射,是Ce³⁺的 4f⁶5d¹-4f⁷特征跃迁发射。激发谱表现为340 nm和468 nm的双峰带,可以被蓝光有效的激发。Ce³⁺的浓度对发光强度有明显的影响,当Ce³⁺的摩尔分数为0.06时,发光强度最大。最后考察了成分取代而导致的Y₃Mg₂AlSi₂O₁₂∶Ce³⁺的物相转变和对发光性能的影响。     

Si掺杂β-Ga2O3的第一性原理计算与实验研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势(USPP)法, 在广义梯度近似(GGA)下计算了本征β-Ga₂O₃和Si掺杂β-Ga₂O₃的能带结构、电子态密度、差分电荷密度和光学特性. 在蓝宝石衬底(0001)晶面上用脉冲激光沉积(PLD)法制备了本征β-Ga₂O₃和Si掺杂β-Ga₂O₃薄膜, 测量了其吸收光谱和反射光 关键词： 第一性原理 超软赝势 密度泛函理论 2O₃')" href="#">Si掺杂β-Ga₂O₃     

蓝宝石Al_2O_3晶体的高压热传导系数研究

对蓝宝石Al2O3晶体在高压下的热传导系数这一在的理论和实验仍处于探索中的问题,本文从较严格的固体理论出发,考虑到晶格声子的最小平均自由程、Debye温度、Gruneisen参数以及冲击温度在冲击压缩状态下的变化,进而对在高压实验中最常用的窗口材料蓝宝石Al2O3晶体的导热系数进行了理论分析,计算结果较好解释了实验结果.     

Y_3Al_5O_(12)∶Ce~(3 )的合成及真空紫外发光性质

采用高温固相反应及共沉淀法合成Y3-xAl5O12∶Ce3x (x=0.01,0.03,0.05,0.07,0.09)黄色系列粉末状发光材料。经X射线衍射分析产物为单相,属立方晶系,其结果与JCPDS标准卡(88-2047)相符。分析了两种方法合成的粉末样品的SEM照片,发现共沉淀法不仅能降低合成温度,对细化粉体晶粒粒度也有较大作用。检测了材料的真空紫外激发光谱和发射光谱。发现,Y3Al5O12∶Ce3 的真空紫外激发光谱,在100~300nm范围内呈三个带状峰,峰值分别在126,177,230nm附近。随着Ce3 含量x由0.01增加到0.05,YAG∶Ce3 发射强度逐渐增加到最大值,之后随着x继续增加其发射强度逐渐下降,呈现明显的浓度猝灭现象。     

Dy3+和Ce3+共掺Y3Al5O12荧光粉的制备及发光性质

用高温固相法制备了YAG:5%Dy^3+以及(Ce 0.01 Dy y Y 0.99-y)3A15O12(y=0%,1%,3%,5%,7%,9%)荧光粉。XRD结果表明,NH 4Cl、LiCl、H3BO3三种助熔剂比较,添加H3BO3可有效降低YAG晶体的结晶温度,有效阻止中间相YAlO 3的形成。H3BO3做助熔剂在1450℃煅烧6 h制备的Dy^3+和Ce^3+掺杂Y 3Al 5O 12荧光粉具有单一YAG立方相结构,且随Dy^3+掺杂浓度增加,(420)衍射峰逐渐向小角度偏移。在583 nm监测下;与单掺1%Ce^3+样品比较,Ce^3+与Dy^3+共掺样品在342 nm处的吸收均减弱;与单掺5%Dy^3+样品比较,Ce^3+与Dy^3+共掺样品在351 nm处的吸收明显增强。351 nm激发下,随Dy^3+掺杂浓度增加,Ce^3+与Dy^3+共掺样品中Ce^3+在526 nm处的发射强度逐渐减小,而在583 nm处的发射强度先增加后减弱,这说明351 nm激发下,Ce^3+与Dy^3+共掺样品中存在Ce^3+向Dy^3+的部分能量传递。465 nm激发下,Ce^3+与Dy^3+共掺杂样品中只出现Ce^3+的发射峰,且随Dy^3+浓度增加,Ce^3+发光减弱。当Dy^3+离子浓度为3%时,Ce^3+与Dy^3+共掺样品中Dy^3+相对光强达到最大,此时Ce^3+→Dy^3+能量传递效率为15.7%。405 nm激发下,随Dy^3+掺杂浓度增加,合成粉体中Ce^3+的寿命逐渐减小。经计算,Ce^3+→Dy^3+能量传递临界距离为3.464 nm,为电四极-电四极相互作用的共振能量传递。     

3d过渡金属元素掺杂Al12N12纳米线几何结构和电子性能的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统地研究了不同3d过渡金属元素(Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni)掺杂Al₁₂N₁₂纳米线的几何结构、稳定性和电子结构.结果表明：所有掺杂体系均是热力学稳定的;掺杂Ni时体系保留了原有的非磁性间接带隙半导体特性;当掺杂其它原子(Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co)时体系仍然保持为半导体,但带隙明显减小.掺杂过渡金属原子对于Al₁₂N₁₂纳米线的电子结构具有明显的调控作用,在能带调控和光电方面有潜在的应用前景.     

Y12TM（TM=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn）团簇的电子结构与磁性研究

基于第一性原理,在密度泛函理论框架下,用广义梯度近似(GGA)研究了二十面体Y12TM(TM=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn)团簇的电子结构和磁性,计算了它们的束缚能(BE)、中心原子到表面原子的间距、最高占据轨道(HOMO)、最低占据轨道(LUMO)及其能隙.研究表明:Y13、Y12Sc、Y12Ti、Y12V、Y12Cr团簇的主体原子和杂质原子呈现出铁磁性作用,而Y12Mn、Y12Fe、Y12Co、Y12Ni、Y12Cu、Y12Zn团簇的主体原子和杂质原子呈现出反铁磁作用.     

Solid solubility and photoluminescence of Y_3Al_5O_(12):Ce~(3+)prepared by using(Y_(1-x)Ce_x)_2O_3 as precursor

Trivalent cerium-doped yttrium aluminum garnet(YAG:Ce3+) phosphors are synthesized by solid-state reaction method through using(Y1-xCex)2O3 solid solutions as precursors. Solid solubility limits of Ce3+replacing Y3+in Y2O3and YAG are determined to be 40% and 7.5%, respectively, based on the relationship between the lattice parameter and chemical composition. Using(Y1-xCex)2O3 as precursors we synthesize YAG:Ce3+single phase at 1450°C and N2atmosphere. However, under the same conditions using CeO2there exists a second phase YAlO3as impurity. The photoluminescence intensity of YAG:Ce3+increases monotonically with the increase of Ce concentration until it reaches a maximum at solid solubility limits of Ce3+in YAG.     

钽硅团簇电子输运性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论和非平衡格林函数的第一性原理方法,对位于两段半无限长铝导线之间的TaSi₃团簇的电子输运性质进行了研究.研究表明：该团簇分子投影自洽哈密顿量的8态和9态决定着系统在小偏压下的输运特性.TaSi₃团簇的平衡态电导对团簇与电极间距离的变化十分敏感,当距离小于0.35 nm时,平衡态电导随之剧烈的振荡;当距离大于0.35 nm后,平衡态电导迅速减小.在-1—1 V偏压下,团簇表现出一定的电压-电流非对称整流特性,在0.3—0.4 V的偏压下,观察到了该团簇的负微分电导特性. 关键词： 铝/钽硅混合团簇/铝分子结 电子输运 密度泛函理论 非平衡格林函数     

Effect of co-doped metal caions on the properties of Y_2O_3:Eu~(3+) phosphors synthesized by gel-combustion method

Y_2O_3:Eu~(3+) phosphors co-doped with different metal cations(Li~+, Na~+, K~+, Mg~(2+), Ca~(2+)) are prepared by the gelcombustion method with Y_2O_3, Eu_2O_3, and R(NO3)x(R = Li, Na, K, Mg, Ca) serving as raw materials and glycine as fuel,calcined at 1000?C for 2h. The synthesized Y_2O_3:Eu~(3+) phosphors doped with different metal cations and doping ratios are characterized by x-ray diffractometry(XRD), fluorescence and phosphorescent spectrophotometer. The co-doping metal cations are advantageous to the development of Y_2O_3:Eu~(3+) lattice. All the samples can emit red light peaked at 611 nm under 254-nm excited. The luminescence intensities of co-doping samples are increased because the cations increase the electron transition probability of Eu~(3+) from ~5D_0 level to ~7F level. The fluorescence lifetime of Eu~(3+)(~5D_0→~7F_2) is increased by doping metal cations.