B位掺杂提升CsSnI_(3)钙钛矿结构和电荷稳定性的第一性原理研究

全无机CsSnI_(3)钙钛矿拥有理想的带隙宽度(1.3 eV),光电转化效率理论峰值达到33%.目前CsSnI_(3)太阳能电池的发展受制于的CsSnI_(3)的结构不稳定性和Sn^(2+)易被氧化为Sn^(4+)的问题.研究基于第一性原理,详细探讨了一系列金属元素对CsSnI_(3)进行B位掺杂改性的方案,旨在提升CsSnI_(3)结构稳定性,并抑制CsSnI_(3)中Sn^(2+)被氧化为Sn^(4+)的问题.计算结果表明,在CsSnI_(3)钙钛矿B位掺杂三价金属Sb、Bi能够阻碍CsSnI_(3)相变生成Cs_(2)SnI_6,并且抑制Sn^(2+)的氧化;尤其在晶格中存在锡空位缺陷时,Sb、Bi掺杂对于Sn^(4+)形成的抑制效果更为显著.同时,低浓度的Sb、Bi掺杂不会改变CsSnI_(3)的直接带隙特性,且带隙宽度变化较小,因此能够在维持CsSnI_(3)优良光电活性的基础上进一步提高结构和电荷的稳定性.研究结果为实现高效且稳定的CsSnI_(3)钙钛矿太阳能电池提供了重要的理论指导.

B位取代对钛酸锌相结构及介电性能的影响

通过固相烧结法结合半化学法制备了ZnO-（1-x）TiO2-xSnO2（x=0.04-0.20）陶瓷,掺杂1.0%3V2O5（质量分数）-B2O3降低陶瓷的烧结温度,研究了B位取代对ZnTiO3相结构及介电性能的影响。结果表明,Sn的加入促进了六方相分解,形成了立方尖晶石结构的固溶相Zn2（Ti1-xSnx）O4;随烧结温度升高,Sn的固溶量增加,900℃时,最大固溶量为0.08 mol。900℃烧结试样,随x增加,其介电常数ε先增大后减小,而介电损耗tanδ恰好相反,先减小后增大,当x=0.12时,得到ε的最大值（ε=29）和tanδ的最小值（tanδ=9.86×10^-5）。900℃烧结的具有优良介电性能的ZnO-（1-x）TiO2-xSnO2（x=0.04-0.20）陶瓷有很好的实际应用前景。

Ba/Ti摩尔比对B位钙掺杂钛酸钡性能的影响

研究了Ba/Ti摩尔比、B位钙掺杂量和烧结气氛对钛酸钡陶瓷的致密化、微观结构、电阻率以及介电性能的影响。结果表明,随着Ba/Ti摩尔比的增加,样品密度增大,陶瓷晶粒变小,致密化程度增加,材料的居里点向低温方向移动,漏导损耗减小,电阻率增加。而随着钙掺杂量的增加,样品密度减小,孔洞增大增多,漏导损耗增大,电阻率减小。

B位掺杂Bi_4Ti_3O_(12)的研究

制备了不同半径和价数的离子B位掺杂的BTNb,BTV,BTZr,BTHf陶瓷,并且对其性能进行了测量.发现B位掺杂可以显著增加陶瓷的2Pr,同时可以改善抗疲劳性能.研究结果表明掺杂离子半径和价数都对剩余极化有一定影响,此外掺杂离子和氧离子的电子轨道杂化也会影响材料的剩余极化.

B位双掺杂类钙钛矿化合物La_4BaCu_(5-x-y-)Co_xNi_yO_(13+δ)的制备

运用改进的柠檬酸络合自燃法合成高纯相的B位双掺杂钙钛矿化合物La4BaCu5-x-yCoxNiyO13+δ,采用DTA-TG,XRD,SEM,BET等基础性测试手段对其物相结构、显微形貌等相关物理化学性质进行了基本的表征分析,利用Treor,Retveld等晶胞精修软件对XRD测试结果进行处理,并得到了一些有意义的结果。

A和B位替代对BaO-Ln_2O_3-TiO_2陶瓷性能的影响

介绍了A位、B位及A、B位共同替代对BaO-Ln2O3-TiO2体系微波介质陶瓷性能的影响。指出A位替代和A、B位共同替代能有效改善陶瓷的性能,单纯B位替代不利于陶瓷性能的改善。A、B位替代影响陶瓷的性能与大的溶限因子和电负性差异有关,但其机理和替代前后的固溶体结构还有待进一步研究。

B位掺杂对（Pb,Ca）（Fe1／2Nb1／2）O3陶瓷微波介电性能的影响

研究了Ｂ位分别掺杂Ｓｎ＾４＋、Ｚｒ＾４＋、Ｃｅ＾４＋对（Ｐｂ０．４５Ｃａ０．２５）（Ｆｅ１／２Ｎｂ１／２）Ｏ３（ＰＣＦＮ）陶瓷的烧结行为、微观结构及微波介电性能的影响。实验结果表明，掺杂样品能在相对较低的温度下烧结（１２００℃／２ｈ），Ｂ位大半径离子的掺入使介电常数降低，适量的Ｂ位掺杂能不同程度的改进ＰＣＦＮ陶瓷的综合微波介电性能。用这种材料做成的带通滤波器在中心频率为９２８．４ＭＨｚ下，插入损耗为２．４６９ｄＢ，满足插入损耗应小于３ｄＢ的要求，在移动通信中有着实际应用前景。

B位掺杂对钙钛矿锰氧化物的磁电性质影响的研究

通过比较和分析不同离子B位掺杂对钙钛矿锰氧化物的磁性质和电输运性质的影响,结果表明,离子的价态磁性以及电子结构都是影响体系的磁电性质的重要的因素。

B位前躯体法制备PZT/ZrO_2纳米复相压电陶瓷的力学性能研究

采用改进的聚合物法制备B位前驱体PZT/ZrO2纳米复相陶瓷。采用TEM观察到马氏体相变和热失配产生的应力条纹和应力斑,发现ZrO2粒子截断电畴和使电畴弯曲的现象。应力场有效吸收裂纹扩展能量,加之ZrO2粒子强化基体晶界,PZT/ZrO2纳米复相陶瓷得到了强韧化。SEM分析显示陶瓷断裂模式随ZrO2加入向穿晶断裂模式转变。抗弯强度和断裂韧性随ZrO2加入量增加明显提高,可达141.6 MPa和2.3 MPa.m1/2。

B位离子的差异对铅系弛豫铁电体复合陶瓷中两相共存的影响

用两相混合烧结法分别制备了Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３系和Ｐｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３系复合陶瓷。介电性能测试结果表明，Ｐｂ（Ｚｎ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３系陶瓷材料中保持了两相共存的复相结构，而Ｐｂ（Ｎｉ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３系陶瓷材料中却难以获得两相共存的复相结构。

B位掺杂(CH_3NH_3)Pb_(0.5)M_(0.5)I_3(M=C,Si,Ge,Sn)环境友好型光电转化材料第一性原理研究

采用Material Studio(MS)计算软件中的CASTEP软件包构建出环境友好型钙钛矿太阳能电池材料(CH3NH3)Pb0.5M0.5I3(M=C,Si,Ge,Sn)包括母体在内的共计25种位形,研究了B位掺杂对其结构和物理性能的影响.首先,通过GGA+WC关联函数对25种位形分别进行几何优化和能量优化,并获得最终优化后的几何结构与总能量;其次,寻找到能量最低对应的几何结构,并将该结构作为最稳定结构进行研究;计算结果表明,所有位形都属于半导体.随着B位掺杂元素有效离子半径的减小,晶胞体积收缩,带隙有减小的趋势,在费米能级附近态密度分裂成的子带数量逐渐增加,电子密度逐渐降低,光学吸收峰逐渐从高频向低频移动.

YBCO超导体中B位元素替代的簇模型计算研究

由计算电荷分布讨论了元素的氧化态，指出ＹＢＣＯ中不存在Ｃｕ￣（３＋），计算得到Ｂ位的Ｂａ，Ｓｒ等元素有负电荷，直接解释了Ｂａ３ｄ，Ｂａ４ｄ．束缚能ＸＰＳ测定的“反常”结果。同时指出Ｂ位元素与其配位氧原子形成电子库，其容量由Ｂ位原子上负电荷大小标志，它与Ｏ＿（２ｐ）空穴相关。还讨论了Ｙ／ＢＣＯ中一些化学键的性质，它们可能与高温超导电性相关联。

B位掺杂对改性PbTiO_3陶瓷性能的影响

针对具有大各向异性的钙改性PbTiO3陶瓷材料 ,研究了在B位用镍铌和锌钨联合取代部分钛对材料性能的影响 .研究结果表明 :当Pb(Zn1 2 W1 2 )O3和Pb(Ni1 3Nb2 3)O3的掺杂量为 3 % (mol mol)时 ,样品同时具有较大的压电各向异性和较高的机械品质因素 .分析指出合适的B位取代会引起一定的晶格畸变以及较少的晶格缺位 ,使材料在极化后电畴充分转向 ,有利于提高压电各向异性和机械品质因素 .用XRD和SEM对陶瓷的微观结构进行研究 ,发现随着镍铌取代量的增加 ,晶体结构的四方度有减小的趋势 ,从而导致材料性能相应的变化 。

Nd_(2)Zr_(2)O_(7)烧绿石A、B位晶格固化钍的结构演化及化学稳定性研究

A_(2)B_(2)O_(7)烧绿石以其高包容性和物理化学稳定性而成为高放废物固化体候选基材。研究通过喷雾热解-高温烧结制备了Nd_(2)Zr_(2)O_(7)烧绿石A、B位钍掺杂Nd_(1.8)Th_(0.2)Zr_(2)O_(7)和Nd_(2)Zr_(1.8)Th_(0.2)O_(7)固化体,利用不同检测手段分析样品结构,并通过MCC-1方法研究了样品化学稳定性。Nd_(2)Zr_(2)O_(7)烧绿石A和B位掺杂Th均能形成纯烧绿石结构,掺杂将造成烧绿石结构中48f氧位置参数增大,烧绿石向无序化结构转变。A位掺杂导致烧绿石AO_(8)六面体结构扭曲,B位掺杂导致BO_(6)八面体部分形变。Nd_(1.8)Th_(0.2)Zr_(2)O_(7)和Nd_(2)Zr_(1.8)Th_(0.2)O_(7)固化体在42 d周期后Th离子浸出率在10^(-5) g·m^(-2)·d^(-1)量级,说明锕系核素Th在Nd_(2)Zr_(2)O_(7)的A、B位均能很好地被包容,固化体表现出优异的物理化学性能。

钛酸铜钙巨介电陶瓷的制备与B位钼掺杂改性研究

采用固相反应法制备出B位Mo4+掺杂的钛酸钙铜(CaCu3Ti4O12)陶瓷,探讨了其相结构、显微组织和电学性能。Mo4+掺杂后CaCu3Ti4O12介电常数为8 187,100 Hz^1 MHz频率稳定性好,介电损耗值小于0.3,电学性能的改善与Mo4+掺杂后导致晶粒尺寸增大和晶粒电阻减小有关。通过对CaCu3Ti4-x Mo x O12-δ(x=0.002 5)陶瓷变温介电频谱的分析,得到其介电弛豫的晶界热激活能(E a)为0.529 eV。

B位氧化物预合成法制备(1-x)Pb(Fe_(1/4)Sc_(1/4)Nb_(1/2))O_3-xPbTiO_3铁电陶瓷及其性能研究

利用传统的陶瓷工艺、通过B位氧化物预合成法制备了高质量、钙钛矿结构的(1-x)Pb(Fe1/4Sc1/4Nb1/2)O3-xPbTiO3(PFSN-PT)铁电陶瓷。结构测定和性能测试表明,1180℃烧结2h制备的PFSN-PT陶瓷呈现相当均匀的显微结构和良好的电学性能,同时具有较高的致密度(约95%),只有PbTiO3(PT)物质的量分数为40%、60%的陶瓷致密度略低(约91%)。随着PT含量的增加,PFSN-PT从三方相结构转变为四方相结构,并伴随着晶胞体积的减小(从PFSN的6.6676×10-2nm3下降到0.2PFSN-0.8PT的6.3555×10-2nm3)和钙钛矿结构四方性的增大(从0.6PFSN-0.4PT的1.0242增加到0.2PFSN-0.8PT的1.0488)。PFSN-PT陶瓷的介电常数最大值(εm)及其峰值温度(Tm)也随着PT含量的增加呈线性增大。介电性能测试和热滞行为研究表明,随着PT含量的增加,PFSN-PT的铁电-顺电相变从弛豫铁电体的弥散型铁电相变向正常铁电体的一级铁电相变转变。

B位四价Sn^(4+),Zr^(4+)取代对Ba(Zn_(1/3)Nb_(2/3))O_3系统微观结构的影响

采用传统的固相陶瓷烧结工艺,利用四价正离子Sn4+、Zr4+取代Ba(Zn1/3Nb2/3)O3陶瓷的B位Zn2+、Nb5+,研究其对Ba(Zn1/3Nb2/3)O3系统微观结构的影响。四价Sn4+、Zr4+取代B位Zn2+、Nb5+可以形成固溶体,系统的主晶相仍为立方相。系统晶格常数a随着Sn4+取代量的增加而呈线性增大,相同Sn4+取代量下随着烧结温度的增加,晶格常数a增大。BaZrO3(BZ)的加入可减少第二相的生成。Sn4+、Zr4+均可改善系统烧结特性,加快致密化形成。

PMN铁电陶瓷B位有序与介电弛豫特性研究

本文采用退火热处理及掺入La3+离子两种方法，利用高分辨透射电镜、选区电子衍射、X射线衍射等技术对B位离子有序结构与介电弛豫性能的关系进行分析．研究表明，B位离子有序化是直接提高弥散相变（DPT）程度的原因，其机理是离子扩散，存在扩散平衡．退火仅能提高有序度，无法改变有序区尺寸；通过La3+离子掺杂，可有效提高有序区域大小，由于是非化学计量比，造成Nb5+离子在无序区中过度富集，形成焦绿石相．

Bi_4Ti_3O_(12)陶瓷及其A和B位掺杂的介电研究

测量了Bi_4Ti_3O_12(BTO)陶瓷及其A和B位掺杂的系列材料介电损耗.在温度损耗谱上观察到一损耗峰,通过氧处理和内耗等相关实验手段,证实该峰(P1峰)是与氧空位有关的弛豫峰.同时观察该峰随不同掺杂类型的变化,分析了BTO陶瓷B位掺杂对铁电性的影响.

B位Cr^(3+)-Fe^(3+)共掺杂铝酸镧的红外辐射性能

以La 2O 3粉、Al_(2)O_(3)粉、Cr 2O 3粉、Fe 2O 3粉为原料,按照LaAl 1-x-y Cr x Fe y O 3(x=y=0,0.1,0.2,0.25)的化学计量比配料,依次经球磨、烘干、在1200℃预烧、再球磨、成型、1600℃保温2 h烧结后,制备了Cr 3+-Fe 3+共掺杂铝酸镧材料,然后利用XRD、XPS、IR等手段进行分析表征。结果表明:掺杂后产物均为钙钛矿结构化合物。Cr 3+-Fe 3+共掺杂试样在近红外波段的辐射性较未掺杂的LaAlO 3大幅提高,试样LaAl 0.5 Cr 0.25 Fe 0.25 O 3在0.76~2.5μm波段的红外发射率从0.236提高到0.83。红外发射率提高的机制在于:Cr 3+-Fe 3+共掺杂后形成了跃迁激活能仅为0.1 eV的Fe 3+Fe 4+小极化子,并且带隙中引入了对应于Cr 5+和Cr 6+的杂质能级,增强了杂质吸收和自由载流子吸收,从而提高了材料在近红外的发射率。