溶剂热法制备铜锌锡硫粉末及光学性能研究

以金属氯化物作为金属源,硫脲为硫源,乙二醇为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,采用溶剂热法在较低反应温度下合成了Cu2ZnSnS4(CZTS)粉末。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对样品的结构和形貌进行表征。利用紫外-可见光谱(UV-Vis)对样品的光学性能进行研究。结果表明,180℃反应25小时的样品均为锌黄锡矿CZTS颗粒,颗粒形貌为表面花状的微球。当体系中PVP含量为0.2g时,微球尺寸约为2.5μm。当体系中PVP含量为0.3g,0.4g,0.5g时,微球尺寸大约为1.1μm。其中,PVP含量为0.4g的样品分散性较好,在可见区有明显的吸收,用外延法得到其禁带宽度约为1.45eV,与太阳能电池所需的最佳禁带宽度接近。     

GZO陶瓷的拉曼光谱研究

采用固相烧结方法制备了纯ZnO陶瓷及GZO(Ga:ZnO)陶瓷。借助拉曼光谱和X射线衍射分别对ZnO陶瓷和不同掺Ga含量的GZO陶瓷进行了测量与分析。结果表明:GZO陶瓷均保持六角纤锌矿结构,在98cm-1,437cm-1处分别出现ZnO的特征峰E2(low)和E2(high);比之纯ZnO陶瓷,在GZO陶瓷的拉曼光谱中出现了位于584cm-1以及631cm-1附近的新峰,位于1148cm-1附近的E1(LO)的倍频模随着Ga掺杂浓度的提高也发生了一些变化。对新峰的振动模归属以及掺杂后原有峰的变化进行了讨论,其中将位于631cm-1附近的拉曼峰,归因于Ga替代Zn位与O成键的局域振动模式(LVMGa-O)。     

熔融织构YBa2Cu3O7-δ晶体中磁通涡旋锁定转变反常行为研究

通过改变磁场与c轴方向夹角测量了熔融织构YBa₂Cu₃O_7-δ (YBCO)晶体的磁力矩信号响应, 观察到了磁通涡旋系统的锁定(lock-in)转变行为以及锁定转变角正比于外磁场强度的反常现象. 基于Ginzburg-Landau理论和磁通涡旋线Kink结构模型, 对上述锁定转变反常现象进行了分析讨论, 提出了熔融织构YBCO晶体中存在平行于a-b面的延展性关联缺陷结构假设, 导出了锁定转变临界角与温度和磁场之间的关系, 理论分析模型结果与实验测量结果基本符合.     

钾掺杂对三联苯的超导特性探寻

新型超导材料的设计合成及其超导机理的探索是目前凝聚态物理学领域的重要研究方向. 本文采用高真空热烧结方法制备了钾掺杂对三联苯粉末材料并表征了它们的晶体结构、分子振动、磁学及超导特性. X射线衍射图谱和拉曼光谱表明在烧结样品中除存在钾掺杂对三联苯和KH外, 还含有苯环重组的C₆₀和石墨成分. 拉曼光谱中部分峰位的红移进一步证实钾成功掺入对三联苯分子晶体中并将4 s电子转移到C原子上. 零场冷却磁性测量结果表明: 多数样品在整个温度测量区间表现为居里顺磁性, 但少数样品呈现出抗磁性, 而且在17.86, 10.00 和6.42 K三个温度点出现磁化率突降的反常行为, 其中17.86 K处的突降很可能源于钾掺杂C₆₀引起的超导转变, 而后两者可能与钾掺杂对三联苯导致的超导相关. 研究结果有助于理解金属掺杂芳香烃有机超导体这一新兴超导家族的晶体生长和物理特性, 同时也提供了一种低温制备C₆₀和石墨的新方法.     

高功率梯度掺杂增益光纤温度特性理论研究

在高功率光纤激光器中, 增益光纤的热效应是限制激光功率进一步提高的重要因素之一. 为了降低增益光纤的最高温度, 提出了一种通过改变增益光纤的掺杂浓度分布, 分散光纤激光的热效应, 从而提高激光输出功率的方法. 基于速率方程模型和热传导模型, 在光纤激光放大器输出功率大致相当的情况下, 对几种不同掺杂方式下增益光纤中的热分布和放大器的输出功率进行了数值模拟. 研究结果表明: 增益光纤的梯度掺杂可以优化光纤中的温度分布并提高光纤熔接点的稳定性; 同时兼具提高输出光束的光束质量、抑制光纤中非线性效应和模式不稳定的效果, 是提高光纤激光放大器输出功率切实可行的办法. 研究结果可以为高功率光纤激光器中增益光纤的设计提供一定的参考.     

利用共价键镶嵌上转换纳米晶制备发光NaYF_4-PMMA纳米复合聚合物

在NaYF_4纳米晶表面修饰不饱和基团,与甲基丙烯酸甲酯单体共聚,制备了NaYF_4-PMMA发光纳米复合聚合物。采用共价键将纳米晶镶嵌在聚合物基质中,可实现纳米粒子均匀、稳定、高浓度的掺杂。所使用的纳米发光材料为NaYF_4∶20%Yb,2%Er和NaYF_4∶20%Yb,1.5%Tm。NaYF_4∶20%Yb,2%Er纳米晶的尺寸为9~14 nm,NaYF_4∶20%Yb,1.5%Tm纳米晶的尺寸为11~15 nm。在980 nm红外光的激发下,NaYF_4∶20%Yb,2%Er-PMMA发出明亮的黄光,NaYF_4∶20%Yb,1.5%Tm-PMMA发出明亮的蓝光,分别与其对应的发光纳米晶的发射光谱完全一致。实验结果表明:NaYF_4-PMMA材料透明性良好,稳定性高,上转换发光强度大。这种上转换发光纳米复合聚合物在显示领域,特别是在真三维显示方面具有潜在的应用前景。     

Ga空位对GaN:Gd体系磁性影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理结合投影缀加平面波的方法,研究了GaN中Ga被稀土元素Gd替代以及与邻近N或Ga空位组成的缺陷复合体的晶格常数、磁矩、形成能以及电子结构等性质.结果发现,Gd掺杂GaN后禁带宽度变窄,由直接带隙半导体转为间接带隙半导体;单个Gd原子掺杂给体系引入大约7μB的磁矩;在Gd与Ga或N空位形成的缺陷复合体系中,N空位对引入磁矩贡献很小,大约0.1μB,Ga空位能引入约2μB的磁矩.随着Ga空位的增多,体系总磁矩增加,但增加量与Ga空位的位置分布密切相关.当Ga空位分布较为稀疏时,Gd单原子磁矩受影响较小,但当Ga空位距离较近且倾向于形成团簇时,Gd单原子磁矩明显增加,而且这种情况下空位形成能也最小.     

CeO_2掺杂MgB_2超导材料的特性研究

以Mg粉、B粉、Ce O2粉末为原料,用真空固相反应法制备了系列按1Mg B2+x Ce O2摩尔量比Ce O2掺杂的样品,其中x=0,0.03,0.06,0.09,0.13,0.135,0.14。通过X-射线和扫描电子显微镜,分析了样品的成相和织构。除Mg B2和少量Mg O相外,在Ce O2掺杂的样品中还检测到了Ce B6和少量残留的Ce O2相。XRD的计算表明,随着Ce O2掺杂量的增加,Mg B2的平均晶粒尺寸受到了明显的压制,且Ce B6相含量增加。电阻-温度特性测量表明,掺杂量在x=0.06以内时,Mg B2的超导电输运特性无明显影响,正常态电阻率低,超导转变温度(Tc)超过38K,转变宽度($Tc)小于1K;掺杂量大于0.09以后,观察到正常态电阻率升高,超导电性快速退化;超过0.14后,尽管存在电阻转变,但在测量温度范围内已观测不到零电阻效应。实验除展示Ce O2掺杂抑制Mg B2的成相和晶粒生长外,同时表明晶粒尺度的大小和分布对Mg B2的超导特性影响显著。     

Tb掺杂氟化铅晶体的发光特征

用非真空Bridgman方法制备了掺有Tb杂质的氟化铅（PbF2:Tb)晶体,闯杂浓度从0.008at.%至0.6at.%。在室温下测量了该晶体的吸收和发射光谱,发现该晶体在X－射线和紫外线激发下均能够发出比较强的荧光。FbF2:Tb晶体的光吸收起源于Tb^3 离子的4f-4f跃迁,而其光发射则源于Tb^3 离子的电子分别从其激发态^5D3和^5D4能级路迁到基态^7Fj(J=6,5,4,3,2)。 荧光强度随掺杂浓度的提高而提高,当Tb^3 离子浓度较低时,以^5D3→^7FJ跃迁发射为主,当Tb^3 离子浓度较高时,则以^5D4→^7FJ跃迁发射为主。在同一晶体中,发光强度随中心所占晶格位置的改变而改变,反映出Tb^3 离子在PbF2晶体中的分布具有分凝系数大于1的特征。推测Tb^3 离子在PbF2晶体中占据Pb格位,同时产生间隙F^-离子缺陷来平衡电价。     

A3Ln（Ⅲ）1—xTb（Ⅲ）x（A=邻氨基苯甲酸;Ln=La,Gd,Y;x=0—0.1）稀土配？…

采用共沉淀法合成了掺杂Ｌａ、Ｇｄ、Ｙ的Ｔｂ－邻氨基苯甲酸配合物,研究其荧光性能,结果显示,掺杂Ｌａ、Ｇｄ、Ｙ后,对Ｔｂ配合物的发光有增敏作用,讨论了不同的掺杂离子（Ｌａ、Ｇｄ、Ｙ）及掺杂量对其荧光性能的影响。发现,当掺杂离子取代大部分Ｔｂ＾３＋时,其发光增强仍十分显著。