S掺杂对锐钛矿相TiO2电子结构与光催化性能的影响

采用基于第一性原理的平面波超软赝势方法研究了掺杂不同价态S的锐钛矿相TiO₂的晶体结构、杂质形成能、电子结构及光学性质.计算结果表明硫在掺杂体系中的存在形态与实验中的制备条件有关;掺杂后晶格发生畸变、原子间的键长及原子的电荷量也发生了变化,导致晶体中的八面体偶极矩增大; S 3p态与O 2p态、Ti 3d态杂化而使导带位置下移、价带位置上移及价带宽化,从而导致TiO₂的禁带宽度变窄、光吸收曲线红移到可见光区.这些结果很好地解释了S掺杂锐钛矿相TiO₂在可见光下具有优良的光催化性能的内在原因.根据计算结果分析比较了硫以不同离子价态掺杂对锐钛矿相TiO₂电子结构和光催化性能影响的差别. 关键词： 2')" href="#">锐钛矿相TiO₂ S掺杂 第一性原理 光催化性能     

Co1-xNixSb3-ySey热电输运中晶界和点缺陷的耦合散射效应

结合机械合金化与放电等离子烧结工艺制备了Ni和Se共掺的细晶方钴矿化合物Co_1-xNi_xSb_3-ySe_y,研究了晶界和点缺陷的耦合散射效应对CoSb₃热电输运特性的影响.通过Ni掺杂优化载流子浓度提高功率因子.在x=0.1时,功率因子达到最大值1750μWm^-1K^-2(450℃),是没有掺Ni试样的两倍.晶界和点缺陷的耦合散射机理使晶格热导率急剧下降,其中Co_0.9Ni_0.1Sb_2.85Se_0.15的室温晶格热导率降低至1.67Wm^-1K^-1,接近目前单填充效应所能达到的最低值1.6Wm^-1K^-1,其热电优值ZT在450℃时达到最大值0.53.将Callaway-Von Baeyer点缺陷散射模型嵌入到Nan-Birringer有效介质理论模型,对晶界散射和点缺陷散射的耦合效应对热导率的影响进行了定量分析,模型计算与实验结果符合.理论模型计算表明,当晶粒尺寸下降到50nm同时掺杂引入点缺陷散射后,Co_0.9Ni_0.1Sb_2.85Se_0.15的晶格热导率下降到0.8Wm^-1K^-1. 关键词： 3')" href="#">CoSb₃ Ni和Se掺杂 热电性能 耦合散射效应     

四针状纳米氧化锌电磁波吸收特性

将四针状纳米ZnO作为吸收剂、环氧树脂为粘结剂制备成吸波涂层,分析了吸波涂层中的四针状纳米氧化锌含量及涂层厚度对吸波性能的影响,当涂层厚度为15mm时,吸收主要集中在15—18GHz波段;当涂层厚度增加到35mm后,样品的吸波性能提高明显,特别在6—11GHz之间的吸波性能提高显著,样品反射率小于-5dB的频率宽度达到136GHz(44—18GHz),其吸波性能相比较微米级ZnO有显著提高. 最后对四针状纳米氧化锌的吸波机理进行了讨论. 所研究的涂层在电磁波屏蔽方面具有较大的应用价值. 关键词： 四针状纳米ZnO 吸波性能 反射率 吸波机理     

铁磁性锰氧化物掺杂的ZnO压敏电阻性能研究

利用通常的电子陶瓷制备工艺制备了铁磁性锰氧化物La_07Sr_03MnO₃掺杂的ZnO陶瓷. 晶界处存在La_07Sr_03MnO₃(LSMO)和LaMnO₃(LMO)两种杂相. 样品中绝缘相LMO的含量显著影响着样品的电学性能. 掺杂后的样品仍具有一定的铁磁性. 在样品上施加磁场后,样品电阻值增加,表现为正磁电阻性质. 正磁电阻的出现,是由于磁场的存在 关键词： ZnO 压敏电阻 锰氧化物 正磁电阻     

碳纳米管内金纳米线的结构与热稳定性

采用分子动力学模拟方法, 研究了填充在(8,8)单壁碳纳米管内的Au纳米线的结构和热稳定性. 研究表明, 经高温退火至室温, Au在碳纳米管内能生成多样而稳定的结构上明显区别于自由状态Au纳米线的壳层螺旋结构Au纳米线, 其螺旋结构会随着温度的变化而转变. 束缚在碳纳米管内的壳层螺旋结构Au纳米线有非常好的热稳定性, 稳定温度高于块体Au晶体的熔化温度. 关键词： 纳米线 碳纳米管 热稳定性 分子动力学模拟     

密度泛函理论研究ZrnCo(m=1-13)团簇的结构和磁性

利用密度泛函理论中的广义梯度近似对ZrnCo(n=1-13)团簇进行了结构优化、能量和频率的计算,研究了ZrnCo团簇的平衡几何结构、稳定性、电子性质和磁性.结果表明:Zr4Co,Zr7Co,Zr9Co和Zr12Co团簇的基态稳定性较高,是幻数团簇,尤其是Zr12Co团簇基态为Ih对称性的二十面体结构且稳定性特别高.ZrnCo团簇的磁矩随尺寸的变化可以分三个阶段:n=1-3有稳定的磁矩,从n=4开始磁矩出现振荡性的猝灭,直至n≥8磁矩完全猝灭.体系的磁矩主要来自局域d电子的贡献,ZrnCo团簇磁矩发生猝灭的主要原因是电荷转移和强烈的spd杂化效应.同时发现,过渡金属掺杂在不同特性材料中所形成的团簇体系,其结构、稳定性和磁性有些非常有意思的相似,如TMX12(TM代表过渡金属Fe或Co,X代表Si和Be)团簇、Zr13TM团簇.对此,值得进一步研究.     

掺杂AS2S8非晶态薄膜波导的光阻断效应

实验研究了未掺杂和低浓度掺锡和掺磷的As2S8薄膜波导的光阻断效应,提供了三种样品的光阻断响应曲线、室温退激实验数据和光谱测试数据.结果表明,掺锡样品可以明显提升毫秒级响应的快过程恢复作用,同时还具有减少残留传输损耗的效果,掺磷的效果则相反.结合实验结果给出了分析讨论.     

溅射制备纳米晶GaN:Er薄膜的室温发光特性

利用直流磁控共溅射方法制备了GaN:Er薄膜.X射线衍射结果显示薄膜为纳米多晶结构,根据谢乐公式,计算得到了GaN薄膜晶粒的平均大小为5.8nm;透射电子显微镜结果显示为非晶基质中镶嵌了GaN纳米颗粒,尺寸在6-8nm之间;紫外可见谱结果表明在500-700nm的可见光范围内,薄膜的平均透过率大于80%,在紫外可见谱基础上,利用Tauc公式计算得到了纳米晶GaN薄膜的光学带隙为3.22eV;最后,测量了GaN:Er薄膜的室温光致发光谱,获得了Er3 离子在554nm处的强烈绿光发射.     

Co掺杂ZnO薄膜的结构和磁学性能

研究了用单束脉冲激光沉积法制备的Co掺杂ZnO薄膜的结构和磁学性能。XRD表征结果表明制备的薄膜是具有沿c轴择优取向的纤锌矿点阵结构。然而,进一步的高分辨电子显微镜结果显示整个样品上的晶体取向并不完全相同。很难说明形成了单晶。结果分析表明Co占据了部分Zn的格点,并对电子结构产生了影响。室温下观察到了磁滞回线,显示掺杂Co可以实现ZnO的磁性翻转,但磁性比较小。该薄膜与我们以前用双束脉冲激光沉积法制备的Co掺杂ZnO薄膜具有相似的性能,提示我们其内部的机制可能相似。     

Au在Zr掺杂的CeO2(110)面吸附的第一性原理研究

采用基于广义梯度近似的投影缀加平面波(projector augmented wave)雁势和具有三维周期性边界条件的超晶胞模型,用第一性原理方法,计算并分析了Au在CeO₂(110)和Zr掺杂的CeO₂(110) 面的吸附能,吸附结构和电子结构等特征.从而得出Zr掺杂对Au/CeO₂(110)吸附体系的影响.结果表明：Zr的掺杂增大了Au在CeO₂(110) 面的吸附能,并改变了最强吸附位置,且导致了吸附体系中衬底结 关键词： Au Zr掺杂 2')" href="#">CeO₂ 吸附