间隙掺杂中掺Au浓度对ZnO物理特性的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,计算分析了间隙掺杂中掺Au浓度对ZnO物理特性的影响。计算表明:随着掺Au浓度的增加,ZnO的能带带隙整体上呈先增大再减小的抛物线趋势,当掺Au浓度处于6.0~6.88at.%时,ZnO的能隙小至可忽略,材料的导电性达到最强。

阴离子掺杂TiO_2的芯位移和热力学性质的第一性原理研究(英文)

采用第一性原理计算考察了阴离子(硼、碳、氮、氟、磷、硫)掺杂的二氧化钛(包括锐钛矿相和金红石相).芯位移计算结果表明,在氮掺杂的TiO2中,间隙掺杂类型的N的1能级在XPS能谱上峰的位置要比替代掺杂的能级高,类似的结果也在硼、碳、磷和硫掺杂的TiO2上发现.然而对于F掺杂的TiO2替代掺杂的峰位置比间隙掺杂的高,且与TiO2的晶相无关.还对阴离子掺杂的TiO2进行了热力学研究.结果表明,替换掺杂的形成焓高于间隙掺杂的,因此替代掺杂的TiO2的制备需要苛刻的条件,而间隙掺杂TiO2的制备只需温和的湿化学条件.

P掺杂6H-SiC的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波法,计算未掺杂与P替换Si、C以及P间隙掺杂6H-SiC的电子结构与光学性质。结果显示未掺杂的6H-SiC是带隙为2.052 eV的间接带隙半导体,P替换Si、C掺杂以及P间隙掺杂6H-SiC带隙均减小,分别为1.787 eV、1.446 eV和0.075 eV,其中P间隙掺杂带隙减小幅度最大。P替换掺杂6H-SiC使得费米能级向导带移动并插入导带中,呈n型半导体。P间隙掺杂价带中的一条能级跨入费米能级,因此在禁带中出现一条P 3p杂质能级,P间隙掺杂6H-SiC转为p型半导体。替换与间隙掺杂使得6H-SiC的介电函数实部增大,介电函数虚部、吸收光谱、反射光谱与光电导率红移,其中P间隙掺杂效果最佳。通过P掺杂材料的电导率增强,对红外波段的利用率明显提高,为6H-SiC在红外光电性能方面的应用提供有效的理论依据。

锂离子电池正极材料LiV_3O_8的掺杂改性研究进展

煤炭等不可再生资源的快速衰竭,引起了新能源的广泛的研究热潮。新能源的利用大多要以电能的形式进行储藏然后进行下一步的运用,作为可以进行能源储变的锂离子二次电池由于自身独有特性成为研究的热门。具有较高比容量的单斜晶体Li V3O8改性研究也逐渐被投入巨大的精力。

Ni掺杂Bi_(12)TiO_(20)纳米纤维的电纺制备及其光催化性能

以硝酸铋、钛酸四丁酯、硝酸镍、无水乙醇、N,N-二甲基甲酰胺和聚乙烯吡咯烷酮K90(PVP K90)为原料,采用静电纺丝法制备出间隙型Ni掺杂Bi_(12)TiO_(20)纳米纤维,并采用XRD、EDS、SEM和UV-Vis等测试手段对制备产物的物相、微观形貌及吸光性质进行了表征;以甲基橙(MO)为目标污染物,研究了制备产物在模拟日光照射下的光催化性能;基于密度泛函理论(DFT)对Ni的掺杂位置进行了模拟。结果表明:Ni以间隙原子的形式掺杂到Bi_(12)TiO_(20)的晶格中,Ni掺杂使材料的吸收光谱红移,提高了其可见光的利用率。在模拟日光照射下,以优选的Ni与Bi_(12)TiO_(20)的物质的量的比为1∶40的Ni掺杂Bi_(12)TiO_(20)纳米纤维为光催化剂降解MO溶液60 min,降解率达到98.07%,高出Bi_(12)TiO_(20)纳米纤维的降解率24.03%。

间隙Sn掺杂促进铋电催化CO_(2)到甲酸盐的转化

电化学CO_(2)还原(CO_(2)RR)是一种很有前景的技术,可以将二氧化碳转化为多种增值化学品,从而达到减缓温室效应的目的.然而,实现目标产品的高催化活性、选择性和稳定性仍然是一个很大的挑战.本文通过还原Sn掺杂的Bi2S3制备了间隙掺杂的Snx-Bi (x为Sn与Bi的原子比,x=1/2,1/16,1/24或1/40)纳米线束(NBs).值得注意的是,Sn1/24-Bi NBs在1400 mV的宽电位窗口内表现出超高的甲酸盐选择性(从-0.5到-1.9 V vs.可逆氢电极(RHE),法拉第效率超过90%),在-1.9 V vs.RHE时,电流密度达到了-319 mA cm^(-2),可满足工业使用需求.此外,还实现了在~-200 mA cm^(-2)条件下超过84 h的超长稳定性.实验结果和密度泛函理论计算表明,间隙掺杂Sn优化了*OCHO中间体的吸附亲和力,降低了铋催化剂的电子转移能垒,从而获得了显著的CO_(2)RR性能.本研究为设计具有优异催化活性、选择性和耐久性的掺杂型电催化剂用于CO_(2)RR为甲酸盐提供了启示.

添加锂微量掺杂物对锰掺杂ZnO铁磁性能的提高

利用溶胶-凝胶法制备了Mn掺杂和Mn,Li共掺ZnO室温铁磁性半导体,分别采用X射线衍射(XRD),X光电子能谱(XPS),紫外-可见分光光度计(UV-VIS)和振动样品磁强计(VSM)研究了添加Li微量掺杂物对Mn掺杂ZnO的晶体结构、电子价态、能带宽度和铁磁特性的影响。结果表明:添加Li微量掺杂物明显提高了Mn掺杂ZnO的铁磁特性,使Mn掺杂ZnO的饱和磁化强度提高了31.52%;Li+存在于Mn掺杂ZnO晶体结构的间隙位置,晶胞参数a和c略有增加,晶粒尺寸减小;Mn离子均以+2价存在,没有Li和Mn氧化物杂质相的存在;同时,添加Li微量掺杂物使Mn掺杂ZnO的能带宽度减小了0.144 eV,载流子发生变化。铁磁性的提高归因于Li的引入导致ZnO晶格中的间隙电子掺杂和间隙缺陷的产生及载流子的变化,以及Mn2+-Mn2+间接铁磁性交换耦合的增强。

H掺杂α-Fe2O3的第一性原理研究

α-Fe2O3是一种重要的磁性半导体材料,在电子器件中应用广泛,具有重要的研究意义.本文基于密度泛函理论,采用GGA+U方法,应用第一性原理对间隙H掺杂前后的六方相α-Fe2O3的晶格常数、态密度、Bader电荷分布进行了计算分析.研究了U值对结果的影响,发现U=6 eV时,体相α-Fe2O3的晶胞平衡体积、Fe原子磁矩、带隙值与实验值最符合.在选取合适U值后,第一性原理计算结果表明,H掺杂后,间隙H部分被氧化,其最近邻的Fe和O部分被还原,H和O有一定程度的成键.在费米面附近,出现了新的杂化能级,杂化能级扩展了价带顶的宽度,同时导带底下移,引起带隙减小,表明H掺杂是一种有效的能带结构调控方法.