Mg1-xAlxB2-yCy的结构与超导电性

本文利用固相反应法制备了一系列Mg1-xAlxB2-yCy样品．X射线粉末衍射结果表明，铝的掺入使其晶格常数减小，但层间晶格常数c变化明显而层内晶格常数α基本不变．当铝的掺杂量为0．25时，样品的超导转变温度随着碳的掺入量的增加而呈现增大趋势．这种现象可能是由于同时掺杂引起样品内部载流子浓度的变化或微观结构变化引起的．     

MgB2中Mn元素掺杂引起的无序

我们合成了Mn掺杂的MgB2的多晶样品Mg1-xM2xB2(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04),并测量了相关的超导电性,发现超导转变温度随着Mn含量的增加急剧下降.晶格常数a、b基本上保持不变,而晶格常数c却随着掺杂量的增加而减小,通过对比Mn、Fe、Al掺杂引起的晶格常数c的变化,我们得出Mn是以三价的形式进人MgB2晶格,Mn掺杂引入的无序导致Raman峰宽随着Mn掺杂量的增加而增大,同时也抵消了Mn3 引入的电子填充效应,从而使Raman峰位并没有随Mn掺杂量的增加而发生明显移动.     

不同反应温度对Hg掺杂MgB2样品的影响

利用固相反应法分别在700℃和850℃制备了Mg1.05-x(Hg)xB2多晶样品,其中x=0,1%,2.5%,5%,7.5%,10%.X射线衍射结果显示,随着掺入量的增加,700℃制得的样品杂相较多,且MgB2的量随x的增大而减少.而在850℃下制备的样品只出现了少量的氧化镁和高硼相.与Ag和Pb掺杂样品不同,晶格常数随掺杂量的增大而增大.Hg掺杂导致MgB2晶格常数变大的同时,也使得MgB2的超导转变温度下降,从而使得其超导临界电流密度下降.     

C、Cu掺杂对MgB_2超导电性的影响

本文利用固相烧结法制备了一系列碳(C)、铜(Cu)掺杂的二硼化镁(MgB2)样品,并对样品进行细致的分析.X射线衍射图表明随着C掺杂量的增加c轴方向晶格常数几乎不变,a轴方向晶格常数略有减小,c/a随C掺杂量的增加逐渐增大,由此估算出了C的实际替代量,推测出此条件下C在MgB2中溶解度在12.5%和15%之间.电阻随温度变化关系(R～T)表明在Cu的掺杂量确定时,转变温度(Tc)随C的掺杂量的增大而降低。     

磁性和非磁性元素掺杂的自旋梯状化合物Sr_(14)(Cu_(0.97)M_(0.03))_(24)O_(41)(M=Zn,Ni,Co)的结构和电输运性质

利用固相反应法制备了Sr14Cu24O41及其系列B位掺杂Sr14(Cu0.97M0.03)24O41(M=Zn,Ni,Co)的样品.X射线衍射分析显示,所有样品均为纯相,晶格常数a与c没有明显的变化;Zn掺杂样品晶格常数b没有明显变化,而Ni,Co掺杂样品晶格常数b分别稍有增加.选区电子衍射研究揭示:磁性元素Ni,Co及非磁性元素Zn掺杂,可能主要替代了Sr14Cu24O41结构中自旋链上的Cu原子,从而影响了自旋链上的dimer排列,破坏电荷有序超结构.电输运测量显示:Zn2+,Ni2+,Co3+离子掺杂样品的电阻率降低,但仍体现半导体行为,所有的掺杂样品都存在一个渡越温度Tρ,当TTρ时,其导电机理是以单空穴热激发导电占主要地位,在TTρ时,配对的局域化空穴的一维变程跳跃导电占主要优势;在相同的掺杂量下,非磁性元素Zn掺杂对电阻率值的影响大于磁性元素Ni,Co掺杂的影响,而磁性元素Ni,Co掺杂对渡越温度Tρ的影响大于非磁性元素Zn掺杂的影响.     

Ag掺杂对p型Pb0.5Sn0.5Te化合物热电性能的影响规律

采用熔融缓冷技术制备了不同Ag掺杂量的p型Ag_x(Pb_0.5Sn_0.5)_1-xTe化合物,系统地研究了Ag掺杂对所得材料的相组成、微结构及其热电传输性能.Ag的掺入显著增加了材料的空穴浓度,但是材料的空穴浓度远小于Ag作为单电子受主时理论空穴浓度,且在掺杂量为5%时未出现任何第二相,这表明Ag在可能进入晶格间隙位置而作为电子施主,起到补偿作用.随着Ag掺杂量的增加,样品的电导率逐渐增加,而Seebeck系数表现出复杂的变化趋势:在低于450 K时逐渐增加,而在温度大于450 K时逐渐降低,这主要源于材料复杂的价带结构.由于空穴浓度的优化和重空穴带的主导作用,1%Ag掺杂样品获得最大的功率因子,在750 K可达2.1 mW.m^-1.K^-2.此外,Ag的掺入引入的点缺陷大幅散射了传热声子,使得晶格热导率随着Ag掺量的增加逐渐降低.结果1%Ag掺杂样品在750 K时获得了最大的热电优值ZT=1.05,相比未掺样品提高了近50%,这一数值同商业应用的p型PbTe材料的性能相当.但是Sn取代显著降低了有毒重金属Pb的用量,这对PbTe基材料的商业化应用及其环境相适性具有重要意义.     

第一性原理研究Te-N共掺p型ZnO

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法对Te-N共掺杂ZnO体系的晶格结构、 杂质态密度和电子结构进行了理论分析.研究表明, N掺杂引起晶格收缩,而Te的掺入引起晶格膨胀, 从而减小晶格应力促进N的掺杂,并且Te由于电负性小于O而带正电, Te在ZnO中作为等电子施主而存在.研究发现, N掺杂体系中在费米能级附件形成窄的深受主能级, 而Te-N共掺体系中, N杂质带变宽,空穴更加离域,同时,空穴有效质量变小,受主能级变浅, 更有利于实现p型特性.因此, Te-N共掺有望成为一种更为有效的p型掺杂手段.     

镁离子电池正极材料VS_4掺杂改性的第一性原理研究

阳离子掺杂能够有效提高材料的电化学性能,而对掺杂材料结构和电化学性质的研究能从理论上解释产生这种变化的原因.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了过渡族金属掺杂的镁离子电池正极材料TM_(0.125)V_(0.875)S_4(TM=Mo、Fe、Co、Ni)的几何和电子结构变化,计算结果显示:通过采用范德华力修正的GGA+vdw-DF方法,获得了和实验结果相一致的晶格常数.阳离子掺杂后,a轴和b轴晶格常数减小,而c轴晶格常数增大.电子态密度分析表明离子掺杂能够有效降低带隙,提高材料的电子电导率.通过对镁离子扩散进行微动弹性带(NEB)计算,发现Fe掺杂能够有效降低扩散能垒,提高材料的离子迁移率.     

稀土（Ce,Gd）掺杂CdS的第一性原理研究

采用第一性原理赝势平面波法中的LDA+U的方法对稀土(Ce,Gd)掺杂CdS的光电性质进行了计算与分析. 结果表明: Ce, Gd掺杂后, CdS的晶格常数增大, 费米面附近的能带明显增多、变密, 禁带宽度有所增大. Ce和Gd的f态的强局域性使体系产生磁有序性. 稀土掺杂后CdS的静态介电常数增大而反射率明显降低. 以上结果表明稀土元素的掺入能有效调制CdS的光电性质.     

稀土(Ce,Gd)掺杂CdS的第一性原理研究

采用第一性原理赝势平面波法中的LDA+U的方法对稀土(Ce,Gd)掺杂CdS的光电性质进行了计算与分析.结果表明:Ce,Gd掺杂后,CdS的晶格常数增大,费米面附近的能带明显增多、变密,禁带宽度有所增大.Ce和Gd的f态的强局域性使体系产生磁有序性.稀土掺杂后CdS的静态介电常数增大而反射率明显降低.以上结果表明稀土元素的掺入能有效调制CdS的光电性质.