磁控溅射法制备的硫化镉缓冲层的铜锌锡硫薄膜太阳电池性能

利用磁控溅射法制备硫化镉薄膜,研究硫化镉薄膜作为缓冲层的铜锌锡硫薄膜太阳电池性能.进一步地,采用双功率溅射的方法,减轻溅射过程对吸收层的损伤,增加了铜锌锡硫薄膜太阳电池的开路电压和填充因子,提高了光电转换效率,最终获得了光电转换效率为7.0%的铜锌锡硫薄膜太阳电池.

掺杂单层MoS_(2)电子结构与光催化性质的第一性原理计算

为了提高MoS_(2)的光催化能力,本研究基于第一性原理平面波赝势方法,对Cr、W、Fe、Co、Ni替换单层MoS_(2)晶格中的Mo进行研究.结果表明:W的替换能为正值,Cr、Fe、Co、Ni的替换能为负值.Cr、W掺杂晶格产生畸变主要是杂质原子的共价半径引起的;Fe、Co、Ni掺杂晶格产生畸变主要是掺杂原子的自旋导致的.Cr、W、Fe、Co、Ni掺杂单层MoS_(2)带隙类型没有发生改变,仍然为直接带隙,但禁带宽度变小,吸收带红移,尤其Fe、Co、Ni掺杂,导带下方有杂质能级使费米能级向高能方向移动,可以作为捕获电子陷阱,增加电子密度,减少光激发电子-空穴对的复合,有利于提升光催化能力.

硫化亚铁固体润滑层的减摩机理模型

经低温离子渗硫制备的硫化亚铁层是常用固体润滑涂层之一 ,具有优良的固体润滑作用和良好的减摩耐磨性能。本文通过物理建模和俄歇分析的方法研究了渗硫层的减摩机理。结果表明 ,硫化亚铁在摩擦过程中可达到分解破坏与重新合成的动态平衡 ,尽管渗硫层的厚度只有数微米 。

硫化矿尘层氧化自热初始温度试验研究

为研究硫化矿尘氧化自热的影响因素,以硫化矿尘层氧化自热温度和产生二氧化硫时的内部温度为指标,以硫化矿尘的含硫量、矿尘层厚度和矿尘粒径为自变量,进行3因素3水平正交试验获得硫化矿尘层开始氧化自热时的初始温度和产生二氧化硫时的内部温度,利用灰色系统理论分别计算影响因素对单目标函数的关联系数和多目标函数的关联度,将多目标转换为以关联度为目标的单目标进一步计算各影响因素的平均关联度,从而得出硫化矿尘最易发生氧化自热的条件,为高硫矿山安全生产提供依据。

一种简单的化学气相沉积法制备大尺寸单层二硫化钼

最近单层二硫化钼以其直接带隙的性质及在电子器件、催化、光电等领域中的潜在应用而备受关注.化学气相沉积法能够制备出高质量、大尺寸且性能优良的单层二硫化钼,但其制备工艺比较复杂.本文采用简化的化学气相沉积法在蓝宝石衬底上制备出了大尺寸的单晶二硫化钼.清洗衬底时,只需要简单的清洁,不需要用丙酮、食人鱼溶液(H_2SO_4/H_2O_2=3:1)等处理,这样既减少了操作步骤,又避免了潜在的危险.升温时直接从室温加热到生长的温度,不必分段升温,并且采用常压化学气相沉积法,不需要抽真空等过程,使得实验可以快捷方便地进行.光学显微镜、拉曼光谱和光致发光谱的结果表明,生长的二硫化钼为规则的三角形单层,边长为50μm左右,远大于机械剥离的样品.

分子动力学模拟研究孪晶界对单层二硫化钼拉伸行为的影响

孪晶界是单层过渡金属二硫族化物材料中的一种重要结构缺陷.本文通过分子动力学模拟结合Stillinger-Weber势函数研究单轴拉伸过程中孪晶界对单层MoS2力学行为的影响.结果表明:1)孪晶界能够诱发裂纹在孪晶界附近形核,并促使裂纹沿界面扩展,从而降低晶体的断裂应变;2)温度的升高能够加剧孪晶界附近的裂纹形核过程,从而进一步减弱单层MoS2的断裂强度和断裂应变;3)孔洞能够造成应力集中,从而进一步触发断裂过程,但孪晶界能够阻碍孔洞应力场的扩散,从而延缓单层MoS2材料的断裂过程;4)孪晶片层间距对单层MoS2断裂应变具有重要影响,特别是对于含孔洞的单层MoS2材料,材料断裂应变能够随着片层间距的减小而显著提高.

氧和硒掺杂对单层二硫化钼电子结构与光电性质的影响

基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了氧和硒掺杂对单层二硫化钼电子结构与光电性质的影响。结果表明,单层二硫化钼属于直接带隙半导体,其带隙宽度为1.64eV。单层二硫化钼的价带顶主要由S-3p态电子和Mo-4d态电子构成,而其导带底则主要由Mo-4d态电子和S-3p态电子共同决定;同时通过氧和硒掺杂,使单层二硫化钼的禁带宽度变窄,光吸收特性增强,研究结果为二硫化钼在光电器件方面的应用提供了理论基础。

单层二硫化钼纳米带弛豫性能的分子动力学研究

采用分子动力学方法,基于REBO势函数研究了不同长宽比的单层二硫化钼纳米带在不同热力学温度(0.01—1600 K)条件下的弛豫性能.对弛豫过程中纳米带的能量变化和表面起伏程度进行了分析对比,研究了单层二硫化钼纳米带自由弛豫的动态平衡过程.仿真结果显示:理想温度(0.01 K)条件下,分子动能较低,振动振幅较小,并不足以使纳米带产生起伏现象;但在室温或高温条件下时,纳米带的边缘及内部均会出现一定程度的起伏;随着体系温度的升高以及纳米带长宽比的增加,起伏程度也会增大.最后,讨论了不同热力学温度条件下,手性对纳米带驰豫性能的影响.研究结果表明,不同于扶手椅型纳米带,锯齿型纳米带不仅会出现垂直于纳米带表面的起伏和弯曲,同时还会在纳米带面内出现明显的沿着宽度方向的弯曲现象.

化学气相沉积法在蓝宝石衬底上可控生长大面积高质量单层二硫化钨

在常压条件下使用CVD法生长单层WS_2,通过改变实验条件实现控制晶粒大小或生长成薄膜的目的。采用光学显微镜、拉曼、光致发光谱等对制备的样品进行表征,得到了结晶质量高、尺寸达120μm的单层WS_2晶粒。同时讨论了几个重要参数如温度、生长时间以及钨源用量等对生长单层WS_2的影响。结果表明:温度对CVD生长WS_2影响最大,高温有助于生长高结晶质量的WS_2。调节生长时间可以控制WS_2晶粒的大小,较长时间能生长出连续的薄膜。过量的S蒸汽会抑制WS_2生长,影响结晶质量。

金属零件化学硫化层表面缺陷形成原因

金属零件表面硫化工艺在航空工业、汽车工业等领域有所应用,其含硫表面层具有优良的润滑性能,可有效提高摩擦副零件的使用寿命。在生产过程中,硫化层表面极易出现白斑、发花、腐蚀及擦拭后膜层掉落等缺陷,影响产品质量。本文主要通过实践经验总结,对金属零件化学硫化层表面缺陷形成的原因进行分析,并提出了相应的解决措施。

沉积硫化物层形成的物理化学条件研究

本文以甲生盘层控铅-锌-硫铁矿床为例,应用化学平衡及热力学计算方法定量估计同生硫化物层形成的古盐度、pH和Eh条件。计算表明,在富有机质的还原性海盆地中,细菌还原硫酸盐反应使体系pH、Eh值明显降低。甲生盘矿含矿层沉积环境为:S≈70‰,pH=7.08～7.17,Eh=—0.230～—0.418V。高盐度、强还原及偏低的pH环境有利于硫化物富集。

多相界面检测技术对沉降罐硫化物层的识别

针对联合站沉降罐硫化物层的动态变化特性,提出了一种多相界面检测技术,该方法是通过分析罐内各层物质介电常数的突变规律来对沉降罐的硫化物层进行识别。经现场检测表明,其检测结果与取样分析结果相吻合,应用效果较好。

多硫化物阻隔层在锂硫电池中的应用研究进展

锂硫电池具有远高于锂离子电池的理论放电比容量(1 675 mAh/g)和能量密度(2 600 Wh/kg),被认为是很具应用潜力的电池体系,因此被广泛的研究和关注。然而硫的导电性能差、利用率低以及多硫化物的穿梭效应等问题使得锂硫电池的循环性能不稳定。为了克服穿梭效应的影响,近年来发展了多种新型的多硫化物阻隔层设计和制备方法来提高电池循环稳定性,本文分别从碳质材料阻隔层、金属氧化物阻隔层以及导电聚合物阻隔层三方面综述了最新的研究进展,并指出免集流体正极材料、阻隔层以及隔膜实现一体化设计将成为锂硫电池研究的发展方向。

基于单层二硫化钨光控太赫兹调制器的研究

在太赫兹技术的应用中,控制太赫兹波的传输非常重要,太赫兹调制器被认为是下一代太赫兹无线通信中的重要器件.成功地研究了一种硅上生长单层二硫化钨的新型光泵浦太赫兹调制器,由于在硅衬底和二硫化钨的交界处出会形成异质结,二硫化钨充当着催化剂的作用,在光泵浦的作用下,在异质结处催化出更多的载流子,因此实现了更大的调制深度.结果表明,在泵浦光波长为660 nm、功率仅为117 mW时,该调制器的调制深度达到了63.6%.这种新型二维过渡金属硫化物对太赫兹波的调制有着更高的效率,使其在太赫兹技术中有很好的应用前景.

高质量单层二硫化钼薄膜的研究进展

作为一种新型的二维半导体材料,单层二硫化钼薄膜由于其优异的特性,在电子学与光电子学等众多领域具有潜在的应用价值.本文综述了我们课题组在过去几年中针对单层二硫化钼薄膜的研究所取得的进展,具体包括:在二硫化钼薄膜的制备方面,通过氧辅助化学气相沉积方法,实现了大尺寸单层二硫化钼单晶的可控生长和晶圆级单层二硫化钼薄膜的高定向外延生长;在二硫化钼薄膜的加工方面,发展了单层二硫化钼薄膜的无损转移、洁净图案化加工、可控结构相变与局域相调控的方法,为场效应晶体管等电子学器件的制备与性能优化提供了基础;在二硫化钼异质结方面,研究了二硫化钼薄膜与其他二维材料形成的异质结的电学以及光电性质,为二维材料异质结的构筑和器件特性研究提供了实验参考;在二硫化钼薄膜功能化器件与应用方面,构筑了全二维材料、亚5 nm超短沟道场效应晶体管器件,验证了单层二硫化钼对短沟道效应的有效抑制及其在5 nm工艺节点器件中的应用优势;此外,利用制备的高质量单层二硫化钼和发展的器件洁净加工技术,实现了高性能柔性薄膜晶体管的集成,获得了超高灵敏度与稳定性的非接触型湿度传感器.我们在二硫化钼薄膜的制备、加工以及器件特性研究方面所取得的进展对于二硫化钼及其他二维过渡金属硫属化合物的基础和应用研究均具有指导意义.

纳米片层二硫化钼负载PtCo双金属催化甲醇水相重整制氢

采用水热法合成了层数只有六层的纳米片层二硫化钼(MoS2),并进一步负载Pt和PtM双金属(M=Ru、Pd、Co和Ni),用于催化甲醇水相重整制氢反应。结果表明,PtCo/MoS2对于甲醇水相重整具有最优异的催化性能,在220℃下产氢转换频率(TOF)为37142h^-1。氮气吸附-脱附等温线、透射电子显微镜(TEM)、程序升温还原(H2-TPR)以及X射线光电子能谱(XPS)等表征结果表明,PtCo/MoS2中金属还原程度高,且Pt与载体MoS2形成了强电子相互作用,使缺电子的Pt有利于吸附活化甲醇,并进一步促进甲醇重整反应。

低温氧等离子体处理对单层二硫化钼薄膜表面性质影响的研究

二硫化钼是一种类似于"三明治"结构的二维片层结构,这种特殊的结构造就了其优异的物理化学性能,具有较大的理论研究意义。本次实验运用低温氧等离子体对机械剥离的单层二硫化钼薄膜进行改性处理,研究控制处理时间不同的条件对二硫化钼薄膜的均匀度和表层电荷的影响。拉曼光谱图显示处理后的二硫化钼薄膜的E12g峰和A1g向右发生了明显的偏移,表明引入了N型掺杂。运用原子力显微镜探究材料形貌、相位和表面电荷的变化,从形貌图发现低温氧等离子体处理后的表面粗糙度有了明显的增加;原子力显微静(AFM)的相位图表明样品的均匀度以一定的规律变小;根据(AFM)表层电荷分布图,观察到低温氧等离子体处理后样品表层电荷随处理时间的增加而增加,当改性时间在40 s时,样品表层电荷全部消失。

不均匀磁场中单层二硫化钼的朗道能谱

单层二硫化钼是一种新型的类石墨烯材料,其内部较强自旋轨道耦合作用使它表现出许多不同于单层石墨烯的物理性质.本文从量子力学的基本概念出发,借助特殊函数方程理论,研究了在不均匀垂直磁场作用下单层二硫化钼中奇异的朗道能级结构.

单层二硫化钨-羧基化多壁碳纳米管修饰玻碳电极测定水中对硝基苯胺

制备单层二硫化钨(WS2)与羧基化多壁碳纳米管(CMWCNTs)复合材料,用以修饰玻碳电极(GCE),构建了 WS2/CMWCNTs/GCE电化学传感器测定水中对硝基苯胺(PNA)。采用循环伏安法(CV)对修饰电极进行表征,探讨了 PNA在修饰电极上的电化学行为,结果表明:WS2/CMWCNTs复合膜对PNA有显著的电催化作用,循环伏安曲线显示在pH 7.0的磷酸盐缓冲溶液中,PNA在-0.7 V处有明显的还原峰,在优化的试验条件下,PNA的浓度在500 μmol·L^(-1)以内与其峰电流呈线性关系,检出限(3s/k)为0.63 μmol·L^(-1)。应用构建的修饰电极对废水进行分析,加标回收率为92.8%~102%,测定值的相对标准偏差(n=6)均小于5.0%。

长江中下游成矿带铜陵矿集区层控硫化物矿床成因研究进展

安徽铜陵矿集区是长江中下游成矿带内重要的多金属成矿区,该矿集区具有大规模的成矿作用和多种类型的复杂成矿系统演化,找矿潜力大,研究程度较高。区内广泛发育一系列层状硫化物矿床,其成因问题一直是中国矿床学界争议的焦点之一。文章从成矿年代学、成矿流体来源以及成矿物质来源等方面,对近半个世纪以来国内外学者对该矿集区内层控硫化物矿床成因研究的主要成果进行了初步归纳,并对对铜陵矿集区的成矿规律和成矿机制取得了一些新的认识:①铜陵矿集区的层状硫化物矿床的成矿过程包含海西期海底喷流沉积和燕山期岩浆热液叠加富集两个阶段,但是对于不同矿床的贡献是有差异的,具体到单个矿床需要结合多种方法进行详细分析;②燕山期岩浆热液交代改造、叠加富集成矿作用发生在早白垩世,大约持续20 Ma,峰值在140 Ma左右;③燕山期含矿岩浆从早到晚岩石地球化学上表现出由中基性→中酸性→中性的演化趋势,以岩浆活动高峰期(140 Ma±)的花岗闪长岩成矿规模最大,这种成矿偏好性是否与深部岩浆源区性质有关值得深入研究;④目前关于海西期喷流沉积作用对成矿的贡献的工作很少,期望对其有正确客观的评价。