纳米结构碲化铋合金的制备及电热输运特性

采用惰性气体保护蒸发-冷凝法制备了纳米Bi及Te粉末, 结合机械合金化和放电等离子烧结技术, 在不同烧结温度下制备出了单一物相且具有纳米层状结构及孪晶亚结构的n型Bi₂Te₃块体材料, 并系统研究了块体材料的晶粒尺度、微结构及其对电热传输特性的影响. SEM, TEM分析结果表明, 以纳米粉末为原料, 通过有效控制工艺条件, 可以制备出具有纳米层状结构Bi₂Te₃合金块体材料, 同时纳米层状结构中存在孪晶亚结构; 热电性能测试结果表明, 具有纳米层状结构及孪晶亚结构的块体试样与粗晶材料相比, 热导率大幅度降低, 在423 K附近, 热导率由粗晶材料的1.80 W/mK降至1.19 W/mK, 晶格热导率从1.16 W/mK降至0.61 W/mK, 表明纳米层状结构与孪晶亚结构共存, 有利于进一步提高声子散射, 降低晶格热导率. 其中在693 K放电等离子烧结后的试样于423K附近取得最大值的无量纲热电优值(ZT), 达到0.74.     

Ca2．9M0．1Co4O9（M=Ag，La，Ba）复合氧化物体系的制备及电输运性能

采用柠檬酸溶胶-凝胶结合放电等离子烧结方法制备了p型Ca位掺杂的Ca2.9M0.1Co4O9(M=Ag,La,Ba)复合氧化物块体试样,对其进行X射线衍射(XRD)分析,表明产物为单一物相,Ca位掺杂原子可以改变Ca2.9Co4O9多晶体的取向度,掺杂试样取向度随着掺杂原子电负性的降低而提高;对其进行扫描电子显微镜(SEM)分析结果表明,试样呈层状结构,且层状结构随掺杂原子电负性降低而逐渐明显;电性能分析结果表明,测试温度范围内掺杂试样各温度点的电阻率随着掺杂原子电负性的降低而升高,所有试样的载流子传输层未受影响,导电机理未发生变化.其中掺杂电负性最高的Ag原子的烧结体保持最低取向度的同时具有最低的电阻率,在973 K时达6.87 mΩ·cm,而掺杂电负性最低的Ba原子的烧结体具有高的取向度的同时具有较高的电阻率,在973 K时达8.22 mΩ·cm.     

Mg掺杂对CaMnO3基热电氧化物电子结构及电性能的影响研究

采用超软赝势密度泛函理论计算的方法研究了Mg掺杂Ca位CaMnO3基复合氧化物的能带结构、电子态密度和电荷分布状况,在此基础上分析了Mg掺杂氧化物的电性能.结果表明,Mg掺杂CaMnO3氧化物仍然呈间接带隙型能带结构,带隙宽度由0.756eV减小到0.734eV.CaMnO3氧化物和Mg掺杂CaMnO3氧化物的自旋态密度曲线极值点均位于为-0.8eV附近.Mg掺杂CaMnO3氧化物中Mn原子对体系费米面态密度的贡献有所减小,O原子和Ca原子对体系费米面态密度的贡献有所增大.Mg原子比Ca原子具有更强的释放电子的能力,Mg掺杂对于CaMnO3氧化物属于电子型掺杂.Mg掺杂CaMnO3氧化物导电性能增强,电性能提高.     

氧化锌电子结构的压力效应的理论研究

基于平面波函数密度泛函理论研究了不同压力条件下纤锌矿结构氧化锌的晶格结构和电子结构。计算结果表明,氧化锌的晶格参数和Zn—O键长随外压力的增加先增大后逐渐减小,晶胞纵横轴长之比增大,晶格对称性保持不变;带隙类型均为直接带隙,其宽度随外压力增加先降低后逐渐增大,零压力下其存在着0.908eV的直接带隙,在最大压力100GPa下其带隙达0.993eV;费米能级附近的状态密度随压力增加有增大的趋势,电子局域化趋势明显。分析结果表明,随着外压力的增加,氧化锌费米能级下方附近的载流子有效质量先增大后减小;导带的载流子有效质量均较小。外界加力还改变了氧化锌体系的电子分布情况。     

Ca3－x AgxCo4O9(x=0—0.05)氧化物的电输运性能

Ca位掺杂可以优化Ca₃Co₄O₉复合氧化物的电输运性能. 采用柠檬酸溶胶凝胶结合放电等离子烧结制备了Ca位微量掺杂Ag的Ca_3-xAg_xCo₄O₉(x=0—005)氧化物块体试样,通过X射线衍射、扫描电子显微镜、电参数测试仪分析了所得试样. 试验结果表明: 产物呈单一物相,Ca位微量掺杂Ag降低了Ca_{关键词： 3}Co₄O₉')" href="#">Ca₃Co₄O₉ 掺杂 电输运     

(Bi1-x Agx)2(Te1-ySey)3粉体的机械合金化制备及其放电等离子烧结体的热电输运特性

采用机械合金化制备了n型(Bi1-x Agx)2(Te1-y Sey)3合金粉体,对其进行XRD分析表明Bi,Te,Ag,Se单质粉末,经2 h球磨后实现了合金化;SEM分析表明随着机械合金化时间延长粉体颗粒变得均匀、细小,颗粒尺寸在微米至哑微米数量级.采用放电等离子烧结制备了块体样品,研究了合金成分和球磨时间对热电件能的影响.结果表明材料的热电性能与掺杂元素有密切关系.Ag有利于提高功率因子和降低晶格热导率,球磨10 h的(Bi0.99Ag0.01)2(Te0.96Se0.04)3合金粉末的烧结块体具有最大的功率因子和最低的晶格热导率,并在323 K取得最高ZT值0.52.     

Ga掺杂ZnO氧化物的热学性能的研究

在密度泛函理论和线性响应的密度泛函微扰理论基础上通过第一性原理计算的方法研究了Ga掺杂ZnO氧化物的热学参数和热学性能.计算结果表明,Ga掺杂使ZnO氧化物晶胞增大;在所研究温度范围内,纯的ZnO和Ga掺杂的ZnO的晶格热容均随温度升高不断增大,其晶格热容在最高温度900 K分别达到16.5 Cal.mol^-1K^-1和31.3 Cal.mol^-1K^-1.纯的ZnO和Ga掺杂的ZnO的德拜温度θ_D均随温度升高不断增大.Ga掺杂在ZnO中引入了新的振动模式.     

Ca位置换Fe的氧化物Ca1-xFexMnO3(x=0-0.12)的制备及电输运性能

采用柠檬酸溶胶凝胶结合陶瓷烧结工艺制备了Ca位置换Fe的Ca_1-xFe_xMnO₃(x=0-0.12)氧化物粉末及块体试样,通过X射线衍射及电参数测试分析了所得试样.实验结果表明:在实验范围内,所有试样呈单一物相,Ca位置换Fe之后随置换量的增加,CaMnO₃的晶胞逐渐变小,晶粒长大受到抑制.测试温度范围内所有试样均呈半导体输运特性,电输运机制未发生变化;当x在0- 关键词： 3')" href="#">CaMnO₃ Fe置换 电输运     

典型二元单晶REB6的电子结构和发射性能

二元单晶稀土六硼化物(REB₆)具有丰富的物理性质,其中单晶LaB₆具有优异的电子发射特性,影响二元REB₆发射性能的物理机理及其他二元REB₆是否具有良好的发射特性,需要进一步研究.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算对典型二元单晶REB₆(RE=La,Ce,Pr,Nd,Sm,Gd)的电子结构、功函数进行了理论分析,并对区熔法制备的高质量单晶REB₆的热发射性能进行测试.电子结构计算结果表明,二元REB₆费米能级附近具有很高的态密度,宽域分布的稀土元素的d电子决定了REB₆优异发射性能的电子态,局域分布的f轨道对发射性能不利.功函数理论计算表明具有d态价电子的二元REB₆(RE=La,Ce,Gd)具有较低功函数.热发射测试结果表明,以上单晶REB₆ (100)晶面功函数热发射测试值与理论计算值基本相符.最终理论计算结合实验结果表明, LaB₆...     

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。