B_(2)O_(3)对含钛高炉渣熔体微观结构与输运性质的影响

为高效利用含钛高炉渣中钛元素,采用分子动力学模拟方法研究B_(2)O_(3)含量对CaO-SiO_(2)-B_(2)O_(3)-TiO_(2)系高炉渣微观结构和输运性质的影响。结果表明:B_(2)O_(3)的含量4%时,B—O、Si—O、Ti—O和Ca—O的键长分别为1.34、1.62、1.95和2.24A。渣中存在[SiO_(4)]四面体、[BO_(3)]三角体和[TiO_(6)]八面体稳定结构单元。体系中加入B_(2)O_(3)含量并不会改变O—Si—O、O—B—O和O—Ti—O键角分布情况。随着B_(2)O_(3)的加入,Si—O—Si和B—O—B键角分别从156.12°和148.43°增大到158.17°和157.08°,大部分Ti—O—Ti键角分布在100.48°,小部分Ti—O—Ti键角从140.17°减小到135.53°。随着B_(2)O_(3)含量的增加,B—O—M(Ca、Si、B和Ti)氧连接占比增多,熔体中高配位结构解聚为低配位结构,体系整体聚合度降低,各离子自扩散系数均增大,熔体黏度从0.183 Pa·s降低到0.140 Pa·s。

基于石墨烯电极TCNQ分子结热/电输运性质理论研究

本文采用密度泛函理论和非格林平衡函数,对基于石墨烯电极的7,7,8,8-四氰基苯醌二甲烷(Tetracyanoquinodimethane,TCNQ)分子结热/电输运性质进行系统研究.研究结果表明:随着中心TCNQ分子个数的增加,声子透射系数明显降低,即声子透射行为受到极大抑制.与此同时,电子透射系数也有一定程度的减小.在热/电参数的协同作用下,伴随分子数量的增加分子结热电转换性能呈上升趋势,1TCNQ热电优值(ZT)为0.016,而2TCNQ则上升了1个数量级,ZT值达到0.11.最后,我们对分子结依赖于分子结构个数的自旋输运性质进行研究,发现TCNQ分子结具有显著的自旋过滤效应,其过滤能力随着TCNQ分子数量的增加而增加.该工作可为实验制备分子热电器件提供理论依据和数据支持.

TiO薄膜的制备及电输运性质

利用磁控溅射技术,通过改变氧分压在MgO (001)单晶基片上外延生长了一系列TiO薄膜,并对薄膜的结构、价态和电输运性质进行了系统研究. X射线衍射结果表明,所制备的薄膜具有岩盐结构,沿[001]晶向外延生长. X射线光电子能谱结果表明,薄膜中Ti元素主要以二价形式存在.所有样品均具有负的电阻温度系数,高氧分压下制备的薄膜表现出绝缘体的导电性质,低温下电阻与温度的关系遵从变程跳跃导电规律.低氧分压下制备的薄膜具有金属导电性质,并具有超导电性,超导转变温度最高可达3.05 K.所有样品均具有较高的载流子浓度,随着氧分压的降低,薄膜的载流子类型由电子主导转变为空穴主导.氧含量的降低可能加强了TiO中Ti—Ti键的作用,从而使低氧分压下制备的样品显现出与金属Ti相似的电输运性质,薄膜超导转变温度的提升可能与晶体结构或电子结构突变相关联.

La掺杂BaSnO_(3)薄膜的低温电输运性质

利用射频磁控溅射技术在MgO(001)单晶基片上沉积了一系列Ba_(0.94)La_(0.06)SnO_(3)薄膜,并对薄膜的结构和电输运性质进行了系统研究.所有薄膜均表现出简并半导体(金属)导电特性:在T>Tmin的高温区(Tmin为电阻最小值对应的温度),薄膜的电阻率随温度的升高而升高,并且与温度的平方呈线性关系.在T<Tmin的低温区域,薄膜的电阻率随温度降低而上升,并且电阻率随lnT呈线性变化,均匀无序系统中的电子-电子相互作用、弱局域效应以及Kondo效应均不能解释这种现象.经过定量分析,发现电阻率在低温下lnT的依赖关系源于颗粒间电子的库仑相互作用.同时,在Ba_(0.94)La_(0.06)SnO_(3)薄膜中也观察到霍尔系数RH与lnT呈线性关系,并且该线性关系也定量的符合金属颗粒体系中库仑相互作用的理论.薄膜断面高分辨透射电子显微镜结果表明,虽然薄膜整体呈现外延结构,但其中存在诸多条状非晶区域,这使得薄膜整体表现出类似金属颗粒膜的电输运性质.本文的结果为金属颗粒系统中库仑相互作用对电导率和霍尔系数修正理论的正确性提供了有力的支持.

地核的热输运性质与地核对流的驱动机制

地球之所以能成为宜居性行星的一个关键因素是其具有已存在约35亿年的全球性磁场(Tarduno et al.,2010),它保护着地球上的有机生命体免受太阳和宇宙的有害射线。地磁场是由地心液态金属核的带电对流产生(Buffett,2000),需要持续的能量予以驱动和维持.一般认为,成分对流(chemical/compositional convection)和热对流(thermal convection)是驱动地核对流的两种主要方式.

纳米晶(CeO_2)_(1-x)(BiO_(1.5))_x固溶体的水热合成与离子输运性质研究

在２４０℃水热体系中首次合成出系列纳米晶固溶体（ＣｅＯ２）１－ｘ（ＢｉＯ１．５）ｘ（ｘ＝０．０～０．５０）．产物采用Ｘ射线衍射，扫描电子显微镜和Ｘ射线光电子能谱仪进行表征．Ｂｉ２Ｏ３在ＣｅＯ２中的固溶限约为５０％．所有固溶体结晶属立方萤石结构，粒度范围为１０～１８ｎｍ．当Ｂｉ２Ｏ３掺杂量小于固溶限时，于８００℃烧结不会导致结构转变．而对于（ＣｅＯ２）０．５（ＢｉＯ１．５）０．５，于８００℃在空气中烧结将导致固溶限降低．Ｂｉ２Ｏ３含量低于固溶限时，固溶体只具有体电导，而（ＣｅＯ２）０．６（ＢｉＯ１．５）０．４的总电导可分为体电导和晶界电导．体电导为氧离子。

Armchair型石墨纳米带的电子结构和输运性质

利用第一性原理的电子结构和输运性质计算方法,研究了扶手椅(armchair)型单层石墨纳米带(具有锯齿边缘)的电子结构和输运性质及其边缘空位缺陷效应.研究发现,完整边缘的扶手椅型石墨纳米带是典型的金属性纳米带,边缘空位缺陷的存在对扶手椅型纳米带能带结构有一定的影响,但并不彻底改变其金属性特征.

单分子器件电子输运性质的理论研究

对当前单分子器件的理论和实验的研究进展作了简短评述,并简要介绍电子输运理论,最后给出一个基于非平衡态格林函数电子输运理论的全自洽方法,研究单个水分子在Au(111)电极之间的输运性质的计算实例.研究结果表明由于水分子与电极之间存在较强的杂化作用,水分子的分立能级间距大,在小偏压范围内,水分子的特征已经被淹没在杂化能级之中.体系的电势变化主要发生在水分子局域区间,其电子输运行为主要是一个单通道过程.

光照对BiFe_(0.95)Mn_(0.05)O_3薄膜铁电和输运性质的影响

采用溶胶-凝胶法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si(001)基片上制备了BiFe0.95Mn0.05O3(BFMO)薄膜,并构架了Pt/SrRuO3/BFMO/Pt型电容器。X射线衍射(XRD)分析发现在650℃快速退火可以得到良好结晶质量的多晶薄膜。紫光入射到薄膜表面,电滞回线发生变化,这是由于光照在薄膜内部产生的光生载流子影响了退极化场的分布。研究表明,在紫光照射下,薄膜的漏电流密度变大,电导由5.1×10-7S增大到6.63×10-7S。通过对暗电流密度的拟合发现,BFMO薄膜为欧姆导电机制。

Si:H薄膜的微结构及输运性质

用扫描电镜观察Si:H薄膜的剖面,发现用平板电极沉积的Si:H薄膜呈柱状结构,而用环形电极沉积的膜具有层状结构。喇曼谱和X射线谱表明,这两种结构对应于微晶相的存在。测定薄膜的暗电导与温度间的关系,发现薄膜的电导激话能为各向异性。联系耦合方式讨论了薄膜的生长机制。

吸附缺陷对armchair型石墨烯纳米条带输运性质的影响

本文基于第一性原理研究了单个氢原子吸附缺陷对armchair型石墨烯纳米条带电子输运性质的影响。研究发现,吸附缺陷使armchair型石墨烯纳米条带在费米面附近的导电性有所降低,但透射能隙依然存在。缺陷对透射抑制的强弱与其吸附位置有关。在完整石墨烯纳米条带的布洛赫波函数分布几率较大处引入缺陷对电子输运的阻碍作用较大。对于布洛赫波函数分布相同的情况,吸附位置越靠近石墨烯纳米条带中心,则对电子输运的阻碍作用越大。

液态金属电子输运性质的理论研究

液体的许多重要物理性质及结构稳定性都直接或间接与价电子状态有关,电子输运性质的研究因较直接揭示液体中价电子的变化而倍受重视。主要介绍液态金属电阻率和热电势的理论研究现状,分析了获得其中关键参数熔体结构因子及原子间作用势的途径。

多孔介质输运性质的分形分析研究进展

首先对多孔介质输运性质的传统实验测量、解析分析和数值模拟计算研究进展作了扼要的评述。然后,着重综述采用分形理论和方法研究多孔介质输运性质分析解的理论、方法和所取得的进展。最后,指出采用分形理论和方法有可能解决其它尚未解决的有关多孔介质输运性质的若干课题和方向。

掺杂对锯齿形(Zigzag)石墨烯纳米带输运性质的影响

基于第一性原理计算,研究了掺杂对锯齿形石墨烯纳米带电子输运性质的影响。研究发现,掺杂原子种类、掺杂位置的不同将对电子输运产生极大的影响。当中间散射区域的中心C原子被B杂质原子代替时,在电子输运谱的费米能级以下会出现一个零透射的波谷,而另一侧则不变;当带中心杂质为N原子时情况正好相反。零透射波谷的出现意味着有带隙产生,即发生了从金属到半导体的转变。当杂质原子从中心位置移到带边缘时,波谷将移到费米能级的另一侧,从而引起从受主到施主特征的转变,这是杂质原子的束缚态与边缘态相互作用的结果。

分子间相互作用对硫醇分子膜电输运性质的影响

利用密度泛函理论和弹性散射格林函数方法,对硫醇分子膜的电学特性进行模拟.计算结果表明,由于分子间的相互作用,导致分子膜的导电能力比单分子提高2～3个数量级.分子结的导电能力随着压力增加而增加,电极距离的变化使分子与电极以及分子间的耦合增强、分子结的链内隧穿和链间隧穿几率增大,导致电流增加.

高压Na_2O-SiO_2系输运性质反常的分子模拟

在6000K,0～100GPa范围内,对一系列Na2O-SiO2二元系进行了分子动力学模拟.这些体系包括SiO2、Na2O·10SiO2、Na2O·5SiO2、Na2O·2SiO2、Na2O·SiO2、2Na2O·SiO2.模拟结果显示,在前4个体系中,氧扩散系数随压力变化反常.在Na2O·10SiO2,Na2O·5SiO2,Na2O·2SiO2中,硅的扩散系数随压力变化也出现反常.在这些体系中,20GPa处氧的扩散系数比常压下高出一个数量级.在上述各体系中,氧扩散系数随压力变化的峰值都在20GPa处,以前报导的SiO2体系中氧扩散系数随压力变化的峰值在30GPa处.还观察到,在SiO2体系中,氧扩散系数最大值大致相当于硅-氧配位数以五配位为主;而在Na2O·10SiO2体系中,氧扩散系数最大值大致相当于硅-氧配位数以六配位为主.

分子的电子结构对分子线电子输运性质的影响

分子通过硫氢官能团可以很强地吸附于金表面上 ,从而可作为连接体用于纳米电子学中的分子器件 .利用密度泛函理论计算了分子的电子结构 ,讨论了温度对分子结构的影响 ,并利用轨道的扩展情况讨论了分子电子结构对分子线电导的影响 .

基于第一性原理对硅取代、掺杂锯齿形石墨烯纳米带的电子结构及输运性质的研究

本文基于第一性原理对硅取代、掺杂石墨烯纳米带不同位置的电子能带结构、态密度及电子器件的电子输运性质进行了分析与研究。结果表明,锯齿形石墨烯纳米带(ZGNRs)在硅原子取代及掺杂后由原来的半导体态转变为金属态。在各种模型中,对于体系态密度有贡献的一般为原子指数为1、在p轨道的硅原子(Si1p);原子指数为2、在p轨道的硅原子(Si2p)和碳原子(C2p);少量的原子指数为1、在s轨道的氢原子(H1s)和碳原子(C1s)。经分析,在各取代位置中两端硅原子取代的锯齿形石墨烯纳米带的体系能量最小,表明其为最有可能发生的取代位置。在掺杂位置中,体系能量计算结果显示填隙硅原子的能量更低,最有可能发生此种掺杂。电子输运性质的研究中,在所有的取代位置中单边硅原子取代组成的电子器件电子输运性质最好。在所有电子器件模型中电子输运性质最好的是填隙硅原子掺杂模型。

高温超导氧化物正常态输运性质综述

高温超导氧化物正常态的输运性质有很强的各向异性和异常的温度效应。本文综述了正常态电阻率。

氪等离子体热力学非平衡输运性质的计算

获得覆盖较宽温度和压力范围内的热力学和输运性质是进行氪等离子体传热和流动过程研究的必要输入条件。为此,采用双温度Saha方程进行计算得到了氪等离子体的组分;采用基于将Chapman-Enskog方法扩展到高阶近似的方法,计算获得了电子温度(Te)与重粒子温度(Th)比范围为1～4、电子温度范围为300～30 000K、压力范围从0.01p0～10p0(p0=101.325kPa)的氪等离子体的粘性、热导率和电导率。研究结果表明,热力学非平衡参数(θ=Te/Th)和压力对氪等离子体的输运性质有较大的影响。随着压力的降低和热力学非平衡程度的增加,氪等离子体的粘性降低;偏离热力学非平衡的程度对热导率的峰值有显著影响,压力越大,高温区域的平动热导率就越大;高温区,电导率随着压力的升高而增大,在低温区,电导率随着压力的降低而增大。在局域热力学平衡条件下,计算获得的氪等离子体输运性质和文献报道的数据符合良好。