Cu/Mg掺杂AlN的电子结构和光吸收研究

采用平面波超软赝势和广义梯度近似的第一性原理计算方法,对本征Al N和掺杂体系Al N∶Cu,Al N∶Mg,Al N∶Cu-Mg的超晶胞进行了几何优化,计算了它们的电子结构、能带、态密度、磁矩及光学性质等。结果表明,Al N∶Cu,Al N∶Mg均表现为100%自旋注入,材料均具有半金属性质,其中Cu掺杂体系的半金属性更稳定;Al N∶Cu-Mg共掺体系在能隙深处产生杂质带,具有金属性,改善了材料的高阻抗现象。研究发现Cu掺杂体系的磁矩最大,Cu-Mg共掺体系较Mg单掺的净磁矩有所减少。进一步分析光学性质发现,杂质离子的引入使得低能区的介电函数和复折射率函数出现明显的峰值,其中共掺体系的峰值最大,明显增强了体系对低频电磁波的吸收。

Mg,O共掺杂实现p型AlN的第一性原理研究

采用密度泛函理论下的第一性原理平面波超软赝势方法研究了纤锌矿本征AlN,Mg单掺杂AlN和Mg,O共掺杂AlN体系的晶格参数、能带结构、电子态密度、差分电荷密度及电子布居数.计算结果显示:在Mg,O共掺杂AlN体系中,激活施主O原子的引入能使受主能级降低,形成浅受主掺杂.同时,体系的非局域化特征显著,受主能带变宽.因而提高了Mg原子的受主掺杂浓度和系统的稳定性.Mg,O共掺杂更有利于制备p型AlN.

低温烧结Mn掺杂Mg-Cu-Zn铁氧体研究

利用溶胶 -凝胶自燃烧法合成了一系列低温烧结 Mn掺杂 Mg- Cu- Zn铁氧体 (Mg0 .2 Cu0 .2 Zn0 .6 O) (Fe2 - xMnx O3) 0 .97(x=0 ,0 .0 1,0 .0 3,0 .0 5 ,0 .0 7)。该文对低温烧结 Mn掺杂 Mg- Cu- Zn铁氧体的成相 ,致密化过程及锰含量对其磁性能和显微结构的影响进行了研究。研究发现 ,具有较低磁致伸缩系数的 Mg- Cu- Zn铁氧体呈现出比Ni- Cu- Zn铁氧体更好的磁性能。因此 ,低温烧结的 Mg- Cu- Zn铁氧体有望替代 Ni- Cu- Zn铁氧体而用作多层片式电感材料。在一定 Mn掺杂范围内 ,Mn掺杂对 Mg- Cu- Zn铁氧体磁性能的改进 ,主要是通过其对材料内部磁致伸缩系数和内应力的调控来实现的 ,而不是通过对微观结构的影响而获得的。

N空位对Cu掺杂AlN电磁性质的影响的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法研究了N空位对Cu掺杂AlN的电子结构和磁学性质的影响.结果表明,与Cu最近邻的N原子更易失去形成N空位.N空位的引入减小了Cu掺杂AlN体系的半金属能隙;减弱了Cu及其近邻N原子的自旋极化的强度以及Cu3d与N2p轨道间的杂化,因而减小了体系的半金属铁磁性.因此,制备Cu掺杂AlN稀磁半导体时应尽可能地避免N空位的产生.

不同浓度Cu掺杂AlN的电子结构和光学性质研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法,对理想纤锌矿Al N及不同浓度的Cu掺杂Al N的超晶胞结构进行了几何优化,计算并分析了它们的电子结构、磁电性质和光学性质.结果表明,随着Cu掺杂浓度的增加,Cu 3d态电子与其近邻的N 2p态电子杂化减弱,体系由直接带隙半导体的半金属铁磁性向间接带隙半导体的金属性转变,体系磁矩减弱,最后消失.Cu掺杂后体系介电函数虚部和复折射率函数在低能区发生明显变化,增强了体系对低频电磁波的吸收.当Cu浓度增加时体系对高频电磁波的吸收也随之加强.

Cu,O共掺杂AlN晶体电子结构与光学性质研究

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法对纯Al N,Cu单掺杂以及Cu与O共掺杂Al N超胞进行了几何结构优化,计算了掺杂前后体系的晶格常数、能带结构、态密度与光学性质.结果表明:掺杂后晶格体积增大,系统能量下降;Cu掺入后Cu 3d电子与N 2p电子间有强烈的轨道杂化效应,Cu与O共掺后Cu和O之间的吸引作用克服了Cu原子之间的排斥作用,能够明显提高掺杂浓度和体系的稳定性.光学性质分析中,介电函数计算结果表明Cu与O共掺杂能改善Al N电子在低能区的光学跃迁特性,增强电子在可见光区的光学跃迁;复折射率计算结果显示Cu与O掺入后由于电磁波穿过不同的介质,导致折射率发生变化,体系对低频电磁波吸收增加.

Cu掺杂对硫化镍精矿制备高效异相类Fenton催化剂(Ni,Mg,Cu)Fe_(2)O_(4)的影响

以硫化镍精矿为原料,采用共沉淀–煅烧法成功制备出Cu掺杂尖晶石铁氧体(Ni,Mg,Cu)Fe_(2)O_(4)异相类Fenton催化剂.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)等手段系统研究了Cu掺杂量对所制备产物微观结构、形貌及催化性能的影响;确立了最优催化体系为光助类Fenton催化体系“(Ni,Mg,Cu)Fe_(2)O_(4)催化剂/H2O2/可见光”,揭示了Cu掺杂对(Mg,Ni)Fe_(2)O_(4)催化活性的增强机制.结果表明:在选定的实验条件下,制备得到的产物均为纯相立方尖晶石铁氧体.当Ni与Cu摩尔比为1∶1时,合成的(Ni,Mg,Cu)Fe_(2)O_(4)在可见光照180 min条件下对质量浓度为10 mg∙L^(−1)的罗丹明B(RhB)溶液的降解率可达94.5%.究其主要原因为:随着Cu掺杂量的增加,占据(Ni,Mg,Cu)Fe_(2)O_(4)八面体位的Fe^(3+)和Cu^(2+)的相对含量增加,即裸露于铁氧体表面的Fe^(3+)和Cu^(2+)数量增多,以及两者的协同作用,加速了羟基自由基(·OH)反应的发生,最终使得RhB溶液的降解效率从73.1%提高至94.5%.

添加Co对Mg_(65)Cu_(25)Y_(10)合金玻璃形成能力的影响

采用熔体铜模浇铸制备出具有不同厚度的Mg65Cu25-xCoxY10（X=2.5;5,7.5）合金薄板试样.利用X射线衍射确定铸态样品的非晶态性质,示差扫描量热计（DSC）分析合金的玻璃转变、晶化和熔化行为.在Mg65Cu25-xCoxY10合金中x小于5时,Co的添加对玻璃形成能力没有明显的影响,玻璃形成的临界厚度大约为2mm;但当x增加至7.5时,合金的玻璃形成能力明显下降.与无Co的合金相比较,含Co金属玻璃的玻璃转变温度Tg降低,过冷液态温度区间△Tx减小,但约化玻璃转变温度Trg没有明显的变化.

掺杂GaN/AlN超晶格第一性原理计算研究

第一性原理计算方法在解释实验现象和预测新材料结构及其性质上有着重要作用.因此,通过基于密度泛函理论的第一性原理的方法,本文系统地研究了Mg和Si掺杂闪锌矿和纤锌矿两种晶体结构的GaN/AlN超晶格体系中的能量稳定性以及电学性质.结果表明:在势阱层(GaN层)中,掺杂原子在体系中的掺杂形成能不随掺杂位置的变化而发生变化,在势垒层(Al N层)中也是类似的情况,这表明对于掺杂原子来说,替代势垒层(或势阱层)中的任意阳离子都是等同的;然而,相比势阱层和势垒层的掺杂形成能却有很大的不同,并且势阱层的掺杂形成能远低于势垒层的掺杂形成能,即掺杂元素(MgGa,MgAl,SiGa和SiAl)在势阱区域的形成能更低,这表明杂质原子更易掺杂于结构的势阱层中.此外,闪锌矿更低的形成能表明:闪锌矿结构的超晶格体系比纤锌矿结构的超晶格体系更易于实现掺杂;其中,闪锌矿结构中,负的形成能表明:当Mg原子掺入闪锌矿结构的势阱层中会自发引起缺陷.由此,制备以闪锌矿结构超晶格体系为基底的p型半导体超晶格比制备n型半导体超晶格需要的能量更低并且更为容易制备.对于纤锌矿体系来说,制备p型和n型半导体的难易程度基本相同.电子态密度对掺杂体系的稳定性和电学性质进一步分析发现,掺杂均使得体系的带隙减小,掺杂前后仍然为第一类半导体.综上所述,本文内容为当前实验中关于纤锌矿结构难以实现p型掺杂问题提供了一种新的技术思路,即可通过调控相结构实现其p型掺杂.