HgCdTe红外探测器离子注入剂量优化研究

在中波响应波段的p型Hg_0.709Cd_0.291Te(MCT)分子束外延生长薄膜上,利用材料芯片技术获得叠加注入不同硼离子剂量的系列大光敏元面积(500μm×500μm)的n-op-p结.通过测量液氮温度下不同离子注入剂量单元的电流-电压特性和对零偏微分电阻R₀分析,观测到p-n结的性能与硼离子注入剂量明显的依赖关系.在另一片薄膜材料(镉组分值为0.2743)上通过该方法获得R₀A优于现有常规数值的探测器单元.关键词：p-n结离子注入碲镉汞薄膜     

二氯卡宾与甲醇及甲硫醇插入与氢抽提反应的量子化学计算

利用密度泛函和自然键轨道理论及电子密度拓扑分析方法,对单、三重态CCl2与CH3MH（M=O,S）中C—H和M—H键的插入反应及抽提氢反应进行了研究．在B3LYP／6-311G（d,p）水平上优化了势能面上构型,并以频率分析和内禀反应坐标法进行了确认．计算了各物种的CCSD（T）／6-211G（d,p）能量．结果表明,主反应通道主要发生在单重态势能面中,单重态CCl2既可以与C-H及M—H键发生插入反应,存在四条主反应通道,分别生成P1[CH3OCHCl2,反应Ⅰ（1）],P3[Cl2HCCH2OH,反应Ⅰ（2）]和PS[CH3SCHCl2,反应Ⅱ（1）],P7[Cl2HCCH2SH,反应Ⅱ（2）],也可以与CH3MH发生抽提氢反应,分别生成P4[CH2O＋CH2Cl2,反应Ⅰ（3）]和P8[CH2S＋CH2Cl2,反应Ⅱ（3）]．同时,存在三重态CCl2与CH3SH插入生成^3P4[CH3SCHCl＋Cl]的反应通道．进一步对反应通道上的关键点进行了自然键轨道和电子密度拓扑分析．     

2，7′-(乙烯基)-二-8-羟基喹啉及其金属有机配合物的密度泛函和自然键轨道理论计算

采用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31G水平上对2,7′-(乙烯基)-二-8-羟基喹啉(2,7′-Ethq₂)及其3种金属M(M=Zn,Mg,Be)有机配合物M(2,7′-Ethq₂)₂的结构进行了全优化,并用ZINDO和TDDFT方法计算了它们的吸收光谱。同时,利用自然键轨道理论(NBO)对分子内氢键进行了分析。结果表明,光谱计算值与实验值基本符合,该类化合物均具有较大的电子亲和能,改变中心金属原子对配合物吸收光谱性质影响不大。和2,7′-Ethq₂相比,M(2,7′-Ethq₂)₂的吸收光谱产生明显红移。2,7′-Ethq₂及其M(2,7′-Ethq₂)₂分子内存在较强的氢键,氢键与环上的碳原子形成五元环,分子内氢键的存在使分子的稳定性增加。     

硅桥红外辐射单元温度的显微拉曼测定

本文采用显微拉曼光谱实验的方法对红外目标模拟器中的重掺杂Si电阻微桥单元进行了绝对温度的测量 ,并根据斯托克斯与反斯托克斯强度与温度关系以及Raman峰位移动与温度依赖关系两种方法确定温度 ,保证了所测温度的可靠性。针对Si桥建立相应的Raman模型 ,选择合适的物理参数 ,最终得到了反映Si桥工作特性的电流 -温度关系。此外 ,通过对Si桥的空间分辨的测量实验 ,得到了Si桥上的温度分布状况 ,对了解其电阻、热导及氧化等特性十分有用。所有结果表明该方法是器件优化的有效途径。     

5,7'-(亚甲胺基)-二-8-羟基喹啉及其衍生物的密度泛函理论计算

在B3LYP/6-31G(d)水平上对5,7'-(亚甲胺基)-二-8-羟基喹啉及其5种衍生物进行了几何构型全优化,探讨了喹啉不同位H被吸电子基团CN及羟基O被S原子取代对分子电离势(Ip)、电子亲和势(EA)、电荷转移、前线轨道能量和电子光谱等性质的影响.用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算了分子在气相及液相的吸收光谱,计算结果与实验值基本符合.取代基对5,7'-(亚甲胺基)-二-8-羟基喹啉锌分子的性质有较大影响.电子亲和势计算表明,该类化合物的电子亲和势较大,都是较好的电子传输材料.     

双光子吸收的Franz-Keldysh效应

从实验上证实Hg_0.695Cd_0.305Te 光电二极管空间电荷区中存在双光子吸收的Franz-Keldysh效应.利用一个皮秒Nd:YAG激光器抽运的光学参量产生器和差频产生器作为激发光源，测量了入射波长为λ₀=7.92μm的脉冲激光所激发的光响应随入射光强的变化关系.脉冲光响应峰值强度随入射光强的增大呈现二次幂函数增强趋势.采用等效RC电路模型将脉冲光伏信号峰值与入射光强相关联，得到空间电荷区中强电场下单光束     

多巴胺DA分子的构象异构及其一水复合物的结构与性质研究

采用密度泛函B3LYP/6-31+G·方法对多巴胺DA的构象异构及其稳定性进行了研究. 结果表明,势能面上存在6种稳定构象和8种构象转换过渡态, 构象之间主要通过C1-O7 [二面角T1: H15O7C1C6], C2-O8 [二面角T2: H16O8C2C3]和C9-C10 [二面角T3: N11C10C9C5]单键旋转而相互转化. 频率及NBO分析表明, 分子内存在红移O...H-O及蓝移N...H-C两类氢键, 氢键中电子转移类型均为LP1(X)→σ·(H-Y)[X=O, N; Y=O, C], 二级稳定化能E(2)对稳定构象有3.6 kJ·mol-1～9.3 kJ·mol-1的稳定化贡献. 分子中的原子理论(AIM)分析表明, 构象中O...H-O及N...H-C键的电子密度ρ(r)和Laplacian量2ρ(r)分别在0.0094～0.0171和0.0307～0.0798之间. 采用极化连续模型(polarized continuum model, PCM)对体系进行了溶剂化效应计算, 结果表明, DA的构象转换主要在水相中进行. 应用静电势模型(electrostatic potential map, EPM)对构象的活性位点进行了预测, 并以此研究了多巴胺一水复合物的结构与性质.     

几种含吡啶环的双醛腙类化合物的结构与光谱性质

采用DFT/B3LYP方法在3-21+G基组下对4种含吡啶环的双醛腙类化合物进行基态(S_0)构型优化,并用单组态相互作用方法(CIS)优化四种化合物分子的激发态(S_1)结构,从理论上探讨了四种化合物的分子轨道能量、电子吸收和发射光谱等性质与结构的关系,并与实验值进行了对比,发现理论计算数据能够与实验结果基本一致.通过对分子中前线轨道能量的计算,揭示了不同取代基对材料光电活性的影响,即分子中的共轭体系增大,吸收光谱波长也随之红移.根据化合物的吸收和发射光谱的计算数据推测化合物D是这四种化合物中最可选的电子传输材料及光活性材料.     

CCl2与CH2O插入反应机理及热力学与动力学特性的理论研究

采用密度泛函B3LYP/6-311G*和高级电子相关耦合簇[CCSD(T)/6-311G*]方法计算研究了CCl₂与CH₂O的插入反应机理, 全参数优化了反应势能面各驻点的几何构型, 用内禀反应坐标(IRC)和频率分析方法, 对过渡态进行了验证. 研究结果表明: 反应(1)是单重态二氯卡宾与甲醛插入反应的主反应通道. 该反应由两步组成: (i)两反应物首先经一无能垒的放热反应, 放出9.73 kJ•mol^－1的热量, 生成一中间体IM1, (ii)中间体IM1经一过渡态TS1, 发生H的转移, 生成产物P1, 其势垒为47.32 kJ•mol^－1. 用RRKM-TST理论计算了300～1900 K温度范围内反应(1)的压力效应. 用经Wigner校正的Eyring过渡态理论研究了不同温度下该反应的热力学和动力学性质. 从热力学和动力学角度综合分析, 在高压限101325 Pa下, 该反应进行的适宜温度范围为400～1800 K, 如此, 反应既有较大的自发趋势和平衡常数, 又具有较快的反应速率.     

球磨干湿环境对原位硫掺杂氮化碳可见光催化性能的影响

以硫脲为原料,通过简单绿色的球磨法提高原位硫掺杂g-C3N4的光催化活性。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、元素分析、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱及光致发光光谱等测试方法对其结构和光学特性进行表征。以亚甲基蓝为目标污染物,评价了在不同物料溶剂比下球磨的硫掺杂g-C3N4的可见光催化性能。结果表明,湿式球磨后的硫掺杂g-C3N4光催化剂比表面积增大,反应活性位点的数量增加,带隙宽度也适当增大,氧化还原能力增强。另外,湿式球磨后样品的表面缺陷减少,聚合度增加,促进了光生电子-空穴的有效分离和转移,从而降低其复合率,协同提高了硫掺杂g-C3N4的可见光催化性能。湿式球磨后的样品在可见光照射下对亚甲基蓝的降解速率分别比未球磨的样品和干式球磨后的样品提高了1.5和3.6倍。