Sr掺杂对CaMnO_3基氧化物电子性质及热电输运性能的影响

采用密度泛函理论计算分析的方法研究了Ca位Sr掺杂的CaMnO_3基氧化物的电子性质和电性能;采用柠檬酸溶胶-凝胶法结合陶瓷烧结制备工艺制备了Ca位Sr掺杂的CaMnO_3基氧化物块体试样,分析研究了所得试样的热电传输性能.结果表明,Sr掺杂CaMnO_3氧化物仍然呈间接带隙型能带结构,带隙宽度由0.756 eV减小到0.711 eV.Sr掺杂CaMnO_3氧化物费米能级附近的载流子有效质量均得到调控,载流子浓度也有所增大.Sr比Ca具有更强的释放电子能力,其掺杂在CaMnO_3氧化物中表现为n型.Sr掺杂的CaMnO_3基氧化物材料电阻率大幅度降低,Seebeck系数绝对值较本征CaMnO_3基氧化物材料有一定程度的增大,Sr掺杂量为0.06和0.12的Ca_(1-x)Sr_xMnO_3(x=0.06,0.12)试样,其373 K的电阻率分别降低至本征CaMnO_3基氧化物材料的25%和21%,其373 K的Seebeck系数绝对值分别是本征CaMnO_3基氧化物材料的112.9%和111.1%,Sr掺杂有效提高了CaMnO_3基氧化物材料的热电性能.     

ZnS电子结构及电性能应力效应的研究

基于广义梯度近似平面电子波函数密度泛函理论计算的方法研究了无压力下和在1GPa外压应力下闪锌矿结构ZnS的能带结构、电子状态密度、结合状况和介电性能。结果表明在外加1GPa压力时闪锌矿结构ZnS晶格常数由2.7605Å减小到2.7049Å,对称性不变。在外压1GPa应力下ZnS仍呈直接带隙的能带结构,带隙宽度较未加压力时减小到1.698eV。在外加1GPa压应力下ZnS费米能附近的载流子浓度大大增加,更容易发生跃迁而产生电迁移和光电现象。外加1GPa压力时Zn-S键长由2.3905Å减小到2.3405Å,Zn-S成键数量由1.820个增加到1.860个。ZnS硫化物在紫外和可见光波段主要存在四个介电吸收峰,外加1GPa压应力下位于170nm和210nm附近的直接跃迁介电吸收峰强度降低。     

声化学-SPS制备Nd2Fe14B/α-Fe双相复合磁体的结构与性能

利用超声波分解Fe(CO)5,分解产物通过非均相沉淀获得Nd2Fe14B/Fe双相复合磁粉,采用放电等离子烧结技术(Spark Plasma Sintering,SPS)制备出致密的Nd2Fe14B/α-Fe双相复合磁体.研究发现,伴随着软磁相Fe名义含量的增加,硬磁相Nd2Fe14B颗粒表面包覆的纳米Fe颗粒明显增加,包覆更加均匀,双相复合磁体的最大磁能积(BH)m和剩磁Br逐渐增大,在Fe名义含量为15%时获得最佳磁性能:(BH)m=128.2 kJ·m-3(16.1 MGOe),Br=0.92 Hcj=607.35 kA·-1.当Fe名义含量超过15%时,纳米Fe在Nd2Fe14B颗粒表面团聚现象加剧,致使磁能积和剩磁下降.     

MnGa二元合金等静压电子结构与磁性质的研究

为了研究等静压下非稀土磁性材料MnGa合金的电子结构和磁性质,本文在密度泛函理论计算的基础上系统研究了四方MnGa合金在500 MPa等静压下的晶格结构、生成、自旋电子结构和磁性质。结果表明,四方MnGa合金在500 MPa等静压下更容易生成,呈各向异性压缩性质。合金中异类原子之间的距离较小,同类原子之间的距离较大。四方MnGa合金在500 MPa等静压下的能带结构呈金属性导体型。与Ga的d电子相比,四方MnGa合金中Mn的d电子呈现较高的净磁矩,贡献了体系的剩磁。四方MnGa合金呈现弱的亚铁磁性,在500 MPa等静压下净有效磁矩减小。     

Tb掺杂CaMnO3氧化物材料热电输运性能的研究

采用溶胶-凝胶法结合陶瓷烧结工艺制备了Tb掺杂CaMnO3基氧化物热电材料,系统研究了Tb掺杂材料物相组成、微观组织和和电输运性能.结果表明,Tb掺杂试样均为单一物相的CaMnO3晶体材料.随着Tb掺杂量的增加,试样晶粒逐渐细化.所得CaMnO3基材料内部晶粒互连,试样结构较为致密.所有Tb掺杂试样电阻率随温度升高而降低,呈明显的半导体传输特性,其中Tb掺杂量为0.14的试样电阻率最低.Tb掺杂试样Seebeck系数绝对值随掺杂量的增加而降低,这是由于Tb掺杂引入的电子型载流子造成的.所有试样功率因子均随温度升高而逐渐增加,并且所有Tb掺杂试样的功率因子均大于未掺杂试样.其中Tb掺杂量为0.08的块体试样功率因子在测试温度最高点973 K时达到最大值2.0×10-4 W·m-1·K-2,远高于未掺杂试样,通过稀土元素Tb掺杂可以优化CaMnO3基过渡金属氧化物材料的电性能.     

Synthesis,thermionic emission and magnetic properties of （NdxGdl-x）B6

Polycrystalline rare-earth hexaborides （NdxGdl-x）B6 （x = 0, 0.2, 0.6, 0.8, 1） were prepared by the reactive spark plasma sintering （SPS） method using mixed powder of GdH2, NdH2 and B. The effects of Nd doping on the crystal structure, the grain orientation, the thermionie emission and the magnetic properties of the hexaboride were investigated by X-ray diffraction, electron backscattered diffraction and magnetic measurements. It is found that all the samples sintered by the SPS method exhibit high densities （〉95%） and high values of Vickers hardness （2319 kg/mm2）. The values are much higher than those obtained in the traditional method. With the increase of Nd content,the thermionic emission current density increases from 11 to 16.30 A/cm2 and the magnetic phase transition temperature increases from 5.85 to 7.95 K. Thus, the SPS technique is a suitable method to synthesize the dense rare-earth hexaborides with excellent properties.     

放电等离子固相烧结制备高密度LaB6阴极性能

采用放电等离子烧结（SPS）技术,以碳化硼还原法制备的LaB6粉末为原料,制备了高致密LaB6多晶块体阴极,并系统研究了烧结温度、压力对LaB6烧结样品的物相、结构和性能的影响。确定了SPS烧结LaB6的最佳工艺为：压力50 MPa,烧结温度1 650 ℃,保温时间10 min。实验结果表明：与其它LaB6多晶制备方法相比,SPS制备得到的LaB6烧结块体的力学及发射性能均有大幅提高,样品相对密度达到96.2％,维氏硬度达到1 720 kg/mm2,抗弯强度达到203.2 MPa。样品在1 520 ℃温度下发射电流密度达到17.41 A/cm2,功函数为2.40 eV。SPS制备法显著降低了LaB6的烧结温度,缩短了烧结时间。     

Mo-La2O3阴极热电子发射稳定性研究

本文研究了碳化工艺及其对Mo La2 O3阴极热电子发射性能的影响 ,同时探讨Mo La2 O3阴极FU 6 0 5 1电子管在不同温度下的发射性能和发射电流稳定性。研究结果表明 :在低温时 ,随碳化温度升高 ,碳化度增加 ,在 172 3K碳化度最高 ,为 19 7%。当碳化温度超过 172 3K后 ,碳化温度升高 ,碳化度反而下降。在碳化初期 ,Mo La2 O3阴极碳化度随碳化时间的延长而增加 ,刚开始时 ,碳化度增加幅度较大 ,随着碳化时间的增加 ,碳化增加越来越少。当碳化时间超过 6min后 ,碳化时间增加 ,Mo La2 O3阴极的碳化度基本不变。苯压强较低时随着苯压强增加 ,Mo La2 O3阴极碳化度随之提高 ;而当苯压强达到 1 5× 10 - 2 Pa时 ,得到阴极的碳化度最高 ,为 19 7% ,当苯压强超过 1 5× 10 - 2 Pa以后 ,随着苯压强进一步增加 ,碳化度反而降低 ,Mo La2 O3阴极电子管FU 6 0 5 1在 170 0～ 180 0K温度范围内工作时 ,才具有良好稳定的发射电流。碳化度为 18 7%的Mo La2 O3阴极FU 6 0 5 1在 1773K工作温度下 ,具有优异的稳定发射电流 ,其寿命超过30 0 0h。     

[Ca_(24)Al_(28)O_(64)]~(4+):4e~-电子化合物的制备及其电输运特性

金属氧化物电子化合物[Ca_(24)Al_(28)O_(64)]~(4+):4e~-(C12A7:e~-)因其天然的纳米尺度笼腔结构带来的新奇物理化学特性而在阴极电子源材料、超导和电化学反应等领域有着独特的应用价值.本文系统研究了以CaCO_3和Al_2O_3粉末为原料,采用固相反应-放电等离子烧结-活性金属Ti还原相结合的方法制备C12A7:e~-的工艺条件及其电输运特性.实验结果表明:在封装石英管真空度为10~(-5)Pa,还原温度为1100?C,还原时间为10—30 h条件下,成功制得载流子浓度为约10~(18)—10~(20)cm~(-3)的C12A7:e~-块体材料.第一性原理计算得到的C12A7:e~-能带结构和态密度表明,笼腔内的O~(2-)完全被e-取代后,C12A7:e~-费米能级明显穿过笼腔导带,说明位于笼腔内自由运动的电子使C12A7从绝缘体转变成导体,同时费米面附近的笼腔电子易于从笼腔导带跃迁至框架导带,在电场或热场的作用下电子更容易逸出,这也是C12A7:e~-逸出功低的主要原因.