钼酸镉晶体本征点缺陷的计算机模拟计算

本文利用GULP计算软件拟合了CdMoO4晶体势参数,在此基础上研究了该晶体的本征点缺陷,计算了本征点缺陷的生成能。结果表明,在CdMoO4晶体生长过程中,孤立缺陷主要以肖特基缺陷的形式(V2+O和V2-Cd)存在。晶体中氧的夫伦克儿缺陷具有较低的生成能,是CdMoO4晶体的主要缺陷类型。Cd的夫伦克儿缺陷在高温条件下将起重要作用,由氧空位引起的F心和F+心与700 nm吸收带的形成有关。

MnTe单晶薄膜的外延制备、本征点缺陷结构及电输运优化

砷化镍型MnTe化合物是一类重要的环境友好p型中温热电材料.低空穴浓度是制约MnTe热电材料性能优化的关键因素,目前对于MnTe热电材料的性能优化缺乏系统的实验研究.本文采用分子束外延技术制备MnTe薄膜,并用扫描隧道显微镜表征其本征点缺陷,最终通过本征点缺陷的调控实现了MnTe的电输运性能大幅优化.结果表明,Mn空位(V_(Mn))和Te空位(V_(Te))是MnTe薄膜的主要本征点缺陷结构.随着薄膜生长温度(T_(sub))的提高或Mn∶Te束流比的降低,MnTe薄膜的空穴浓度得到了大幅提升,最高空穴浓度可达21.5×10^(19)cm^(–3),比本征MnTe块体获得的数值高一个数量级.这归因于MnTe薄膜中p型V_(Mn)浓度的显著增加,并引起电导率和功率因子的显著提升.最后,在T_(sub)=280℃以及Mn∶Te=1∶12条件下生长的MnTe薄膜获得了所有样品中最高的热电功率因子,在483 K达到1.3μW·cm^(–1)·K^(–2).本研究阐明了MnTe中存在的本征点缺陷结构特征及其调控电输运的规律,为进一步优化MnTe材料的空穴浓度和电输运性能提供了借鉴.

本征点缺陷对硅材料响应特性的影响分析

针对硅基材料在1319 nm激光辐照下产生带外响应的问题,研究了硅材料中的本征点缺陷对响应特性的影响。根据第一性原理建立了晶胞模型,比较了几种典型点缺陷状态下硅材料的能级分布特性,在此基础上分析了本征点缺陷对硅材料光电响应特性的影响。结果表明:空位和自间隙原子两类缺陷都能够改变硅材料的能带结构和响应特性。532 nm激光辐照时,硅基光敏单元的输出饱和阈值明显降低。当辐照波长为1319 nm时,硅材料产生明显的带外响应,其中贡献最大的是四面体间隙缺陷。此时材料带隙消失,吸收系数高达50391 cm^(-1),折射率减小约25.99%,因此硅材料在1319 nm处的量子效率值最大,导致光电响应最为强烈,输出饱和阈值最小,为0.0015 W·cm^(-2)。

铝掺杂对氧化锌压敏陶瓷电性能的影响

研究了微量铝(Al)掺杂对氧化锌(ZnO)压敏陶瓷显微结构、电性能和本征点缺陷浓度等方面的影响及其作用机理。研究结果表明,介电损耗峰值能够在一定程度上反映ZnO压敏陶瓷本征点缺陷浓度,微量Al掺杂能够引起ZnO压敏陶瓷本征点缺陷浓度的显著降低。氧空位缺陷对应的损耗峰峰值从88.82下降到1.74,锌填隙缺陷对应的损耗峰峰值从133.38下降到8.14。随着Al掺杂量的增加,ZnO压敏陶瓷平均晶粒尺寸从9.15μm逐渐下降到6.24μm,而压敏电压从235 V/mm逐渐提高到292 V/mm。可见Al掺杂抑制了ZnO压敏陶瓷中本征点缺陷的形成,而本征缺陷浓度的降低导致材料显微结构和电性能发生明显变化。本文阐述了Al掺杂对ZnO压敏陶瓷本征缺陷的影响机理,建立了ZnO压敏陶瓷显微形貌、电性能、介电性能和本征点缺陷之间的联系。

GaAs饱和吸收体的弹性性质的第一性原理

基于密度泛函理论的平面波赝势方法,运用Castep软件研究了带有不同本征点缺陷的GaAs饱和吸收体的晶格常数和弹性性质,得到了在不同的点缺陷影响下的GaAs晶体的弹性常数,并采用Voigt-Reuss-Hill方法计算得到相应的体积弹性模量B、剪切模量G,并与理想GaAs晶体的弹性模量数值进行对比。本征点缺陷的存在破坏了GaAs晶体的对称性,使晶格发生畸变,晶格常数变小,弹性常数也不再符合立方晶系的弹性常数模式。GaAs饱和吸收体的脆性降低,延性增强,晶格更容易发生切向形变。计算得到的弹性常数将有助于进一步分析含有复杂缺陷结构的GaAs晶体的弹性性质,并对GaAs晶体作为饱和吸收体用于被动调Q激光器具有理论指导意义。

石墨烯基柔性衬底铬掺杂氧化锌的生长及催化性能研究

采用低温水热法,在石墨烯涂覆的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET-GR)柔性衬底上制备了不同浓度Cr掺杂的氧化锌纳米复合材料(Cr-ZnO/PET-GR)。通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对氧化锌的晶体结构、微观形貌及表面化学状态进行了表征,采用电化学阻抗(EIS)、光致发光光谱(PL光谱)研究了氧化锌的光、电性能,并计算了Cr^(3+)、Cr^(2+)掺杂前后的分子最高占据轨道(HOMO)和最低未占据轨道(LUMO),评价光电子产生的难易程度。结果表明,Cr掺杂前后,氧化锌薄膜均为六方纤锌矿结构。Cr-ZnO/PET-GR和未掺杂的氧化锌(ZnO/PET-GR)纳米薄膜均为棒状,微量Cr的掺入使得ZnO纳米棒垂直度和致密度增大,纳米棒的直径减小。Cr元素主要以Cr^(3+)的形式存在。理论计算和试验均表明,Cr^(3+)掺杂使得载流子的复合效率显著降低,显著提高了其光催化效率。

氧化锌导电类型转化的热力学分析

为了更好了解ZnO在p型转化中存在的困难,文章对其进行了本征点缺陷的热力学分析,得到了热平衡状态时,ZnO中主要的点缺陷浓度与环境温度和氧气压的关系,并做出了其K V图.根据热力学分析结果,可以看出在热平衡状态下实现p型转化具有非常大的困难;还指出了p型转化的有效途径.相关的试验也证明了这种分析的可行性.

K掺杂优化CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷介电性能的研究

使用固相反应法制备了不同浓度K^+掺杂的CaCu_3Ti_4O_(12)(CCTO)陶瓷试样,采用XRD、SEM、EDS、XPS、宽频介电谱仪对掺杂后的CCTO陶瓷的相结构、显微结构、晶粒与晶界内阳离子分布、阳离子氧化态、介电性能进行了表征,结果表明:K^+优先替代了Ca^(2+)形成受主掺杂。根据电荷守恒,晶粒内以生成氧空位为主,金属离子析出被抑制,此时晶粒尺寸趋于减小。当掺杂浓度超过6 mol%时,晶胞膨胀形成了Cu空位。介电性能的变化与点缺陷和显微结构的变化有关,K^+掺杂后,晶粒尺寸先减小,然后随掺杂浓度的增加而增大。掺杂使晶界与晶粒比例的变化或阻抗的改变,导致了晶粒尺寸或阻抗的变化,从而影响CCTO介电性能。因此,点缺陷调控是改善CCTO介电性能的有效方式。