Ga掺杂前后LaCoO_3的电子结构研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,结合局域自旋密度近似和Hubbard U修正,对不同Co离子自旋态下及Ga掺杂LaCoO_3的超晶胞体系进行了几何结构优化,计算并分析了它们的电子结构。结果表明,当Co离子处于低自旋态时,LaCoO_3为非磁绝缘性的绝缘体;当Co离子被激发到中间自旋态时,由于强烈的p-d轨道杂化作用,LaCoO_3转变成一个有磁性的半金属体;当Co离子处于高自旋态时,体系呈现金属铁磁性,磁矩由中间自旋态的0.91μB增大到高自旋态的2.2μB。Ga掺杂后,体系的Co3d态电子和Ga4p态电子以及O2p态电子在费米能级附近发生p-d轨道杂化,引入杂质带,形成受主能级,使体系的导电能力增强,体系呈现半金属铁磁性,其净磁矩为4.01μB。

Mn掺杂Ga_2O_3薄膜的结构及光吸收性能研究

采用磁控溅射法在Si(111)和玻璃衬底上制备出不同Mn掺杂含量的Ga2O3薄膜,使用扫描电子显微镜、电子能谱仪、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计等对Mn掺杂Ga2O3薄膜的表面形貌、结晶特性和光吸收性能进行了研究。结果表明,适量掺杂Mn可抑制薄膜的晶格膨胀,促进Ga2O3薄膜晶粒的定向生长,得到尺寸分布较均匀的多面体晶粒。Mn掺杂使Ga2O3价带顶向带隙延伸,光学带隙变窄,吸收边红移,近紫外区吸收增强。

Sn掺杂Ga_(1.375)In_(0.625)O_3透明导电氧化物的第一性原理计算

用第一性原理计算了Sn替位Ga1.375In0.625O3化合物的Ga原子(Ga1.25In0.625Sn0.125O3)和Sn替位Ga1.375In0.625O3化合物的In原子(Ga1.375In0.5Sn0.125O3)的结构、电子能带和态密度。Ga1.25In0.625Sn0.125O3半导体材料比Ga1.375In0.5Sn0.125O3材料具有大的晶胞体积和强的Sn-O离子键。在Sn掺杂Ga1.375In0.625O3半导体中,Sn原子优先取代In原子。Sn掺杂Ga1.375In0.625O3半导体显示n型导电性,杂质能带主要由Sn 5s态组成。Ga1.375In0.5Sn0.125 O3半导体的光学带隙大于Ga1.25In0.625Sn0.125O3半导体的光学带隙。Ga1.25In0.625 Sn0.125 O3具有小的电子有效质量,Ga1.375In0.5Sn0.125O3具有多的相对电子数。

掺杂LaCoO_(3-δ)的非化学计量比及混合电导率(英文)

采用甘氨酸-硝酸盐法(GNP)合成了掺杂钙钛矿型氧化物LaCoO3-δ系列粉末,并通过X射线衍射分析、扫描电镜和激光粒度分析等技术对粉末进行了表征。结果表明合成的粉末为均匀、近似球形、粒度在0.5～50μm的颗粒团聚体。采用碘滴定法测定了合成氧化物的氧非化学计量值,结果说明氧空位浓度随掺杂铁含量的提高而降低。采用直流四端子法考察了合成材料的混合电导率,结果表明材料的混合电导率随温度、氧空位和密度的提高而提高。

Ga掺杂对Cu_3SbSe_4热电性能的影响

采用熔融-淬火方法制备了Cu_(2.95)Ga_xSb_(1-x)Se_4(x=0,0.01,0.02和0.04)样品,系统地研究了Ga在Sb位掺杂对Cu_3SbSe_4热电性能的影响.研究结果表明,少量的Ga掺杂(x=0.01)可以有效提高空穴浓度,抑制本征激发,改善样品的电输运性能.掺Ga样品在625 K时功率因子达到最大值10μW/cm·K^2,比未掺Ga的Cu_(2.95)SbSe_4样品提高了约一倍.但是随着Ga掺杂浓度的进一步提高,缺陷对载流子的散射增强,同时载流子有效质量增大,导致载流子迁移率急剧下降.因此Ga含量增加反而使样品的电性能恶化.在热输运方面,Ga掺杂可以有效降低双极扩散对热导率的贡献,同时掺杂引入的点缺陷对高频声子有较强的散射作用,因此高温区的热导率明显降低.最终该体系在664 K时获得最大ZT值0.53,比未掺Ga的样品提高了近50%.

A位掺杂纳米LaCoO_3的制备及其结构表征

研究了硬脂酸合成法制备催化剂纳米LaCoO3及LaCoO3的A位系列掺杂产物,考察了不同掺杂物及其配比对A位掺杂产物结构的影响,对纳米LaCoO3及其A位系列掺杂产物进行了表征。结果表明,利用硬脂酸凝胶燃烧合成法可以制备催化剂纳米LaCoO3及LaCoO3的A位系列掺杂产物,其中Sr比Ba的掺杂效果好,没有相应掺杂元素的氧化物特征峰出现,且掺杂没有改变LaCoO3的钙钛矿结构。

后退火对射频磁控溅射法制备Mg掺杂Ga2O3薄膜性质的影响

本文采用双靶材交替溅射的射频磁控溅射法生长了高质量的Mg掺杂氧化镓薄膜,并将制备的样品在1000℃条件下进行后退火处理,以研究退火前后Mg掺杂Ga2O3薄膜的性质变化。XRD结果表明,退火后的(004)、(202)和(120)峰从无到有,(401)、(601)和(122)峰由强变弱,表明退火改变了Mg掺杂Ga2O3薄膜的结构。AFM结果表明,退火后的薄膜表面均方根粗糙度由1.3637nm增大到17.1133nm。EDS结果表明,退火处理后的Mg元素重量百分比有所提高。紫外可见透射光谱研究表明,退火前薄膜在200-1500nm波长范围内的平均光透过率较低,大约为80%,退火后平均光透过率明显提高到90%以上,此外薄膜光学吸收边蓝移,带隙宽度变大,表明退火有助于改善薄膜结构,增强光透性。光致发光谱实验结果表明,相比较退火处理后的薄膜,退火前的光致发光峰几乎可以忽略不计,这说明退火可显著改变Mg掺杂Ga2O3薄膜的光致发光特性。

Fe^(3+)掺杂对LaCoO_3光催化性能的影响

采用柠檬酸络合法制备了LaCo1-xFexO3纳米光催化剂,用XRD、SEM、UV-Vis等技术对样品的形貌及光吸收特性进行了表征,以高压汞灯为实验光源、以甲基橙的脱色率为指标考察了样品的光催化活性。结果表明,Fe3+的掺杂增强了LaCoO3的光吸收特性,对LaCoO3的光催化活性有较大促进作用,且掺杂量x=0.03时效果最好,对甲基橙的降解率可达75.16%,而未掺杂时只有43.25%。

Mg掺杂浓度对射频磁控溅射制备Ga_2O_3薄膜性质的影响

本文使用射频磁控溅射法,采用双靶磁控溅射系统,通过Ga_2O_3和Mg O两个靶位交替溅射的方法实现不同浓度Mg掺杂氧化镓薄膜的制备。结果发现随着Mg掺杂浓度的增加,薄膜的厚度逐渐减小且薄膜的结晶质量有所下降,光透过率无明显变化,但带隙宽度逐渐增加,可实现Ga_2O_3薄膜带隙宽度的连续可调,可调范围从4.96eV到5.21eV;光致发光光谱实验结果表明Mg的掺杂导致PL峰值发生蓝移现象,且在473nm附近出现一个新的发光峰。

用第一性原理研究Ti掺杂β-Ga_2O_3的电子结构和光学性能(英文)

用GGA+U的方法研究了本征β-Ga2O3和Ti掺杂β-Ga2O3的电子结构和光学性能。晶格常数的计算值与实验值差别小于1%,本征β-Ga2O3的带隙计算值4.915eV,与实验值4.9eV一致。Ti替位Ga(1)位置和Ti替位Ga(2)位置的β-Ga2O3的价带最大值和导带最小值间隙分别为4.992eV和4.955eV,Ti掺杂引入的杂质带起到中间带作用,可以使电子从杂质带跃迁到导带和价带跃迁到杂质带。Ti掺杂β-Ga2O3中间带的存在使其成为潜在的宽光谱吸收太阳能电池材料。

In^3+,Si^4+共掺杂ZnBi(0.02)Ga(1.98)O4:Cr^3+的发光与长余辉性能研究

长余辉材料在生物医学、信息存储等领域有着广阔的应用前景。人们已在不同体系的材料中成功制备蓝、绿、黄光长余辉材料,且一些材料的高效长余辉性能已能满足实际应用的要求。然而,红色长余辉材料在发光亮度和余辉时间方面都还不够理想。采用高温固相法,通过In^3+, Si^4+共掺杂的方式,制备了深红色发光的Zn(Bi)Ga2O4:Cr^3+材料,并系统地研究了所制备材料的发光光谱、长余辉及热释光性能。XRD分析发现, In^3+, Si^4+参与固相反应并占据了Zn(Bi)Ga2O4适当的晶格位置, In^3+, Si^4+的掺入也不会改变基质的基本相结构。通过监测λ=695 nm的光发射测量了Zn(Bi)Ga2O4:1%Cr^3+;Zn(Bi)Ga2O4:1%Cr^3+, 9%In^3+和Zn(Bi)Ga2O4:1%Cr^3+, 9%In^3+, 7%Si^4+的激发光谱, In^3+, Si^4+的引入改变了Cr^3+的局域环境,从而使得O^2-的2p轨道到Ga^3+的4s4p轨道的电荷迁移带产生红移,并使得Cr^3+的4A^2-4T^1和4A^2-4T^2跃迁强度明显增强。研究440 nm氙灯光激发下发射光谱发现, In^3+的引入改变了部分八面体中Cr^3+的配位环境,造成不同格位的发射峰位置不同,从而使发光光谱表现出非均匀加宽。In^3+掺杂对Cr^3+的配位环境的改变也同时提高了样品的发射光强度。而In^3+, Si^4+共掺杂则使得样品的发射光谱的非均匀加宽效应进一步加强,同时进一步增强了其发光强度。实验表明, 9%In^3+, 7%Si^4+共掺杂的Zn(Bi)Ga2O4:Cr^3+样品表现出最好的光致发光特性。余辉衰减曲线测试发现, In^3+的引入可以大大提高样品的余辉亮度,并延长余辉时间。而Si^4+的引入则进一步的改善了样品的余辉亮度,延长了余辉时间。热释光测试表明, In^3+的引入能提高样品中陷阱能级的深度,而合适浓度的In^3+, Si^4+共掺杂不仅提高了陷阱的深度,也增加了样品中陷阱的浓度。研究发现, 9%In^3+, 3%Si^4+共掺杂的Zn(Bi)Ga2O4:Cr^3+样品具有最好的长余辉性能。相关研究为进一步优化镓酸盐长余辉性材料提供了有意义的参考。

超宽禁带半导体Ga_2O_3微电子学研究进展(续)

4β-Ga2O3场效应晶体管β-Ga2O3具有有意掺杂的浅能级施主(Si,Ge和Sn)和深能级补偿受主掺杂(Mg和Fe),其n型掺杂可控制材料导电率变化范围达15个数量级以上,即从高导电性(电阻率约为10-3Ω·cm)到半绝缘性(电阻率约为1012Ω·cm)。然而,正如其他氧化物半导体一样,不太可能实现p型掺杂,由于目前尚未找到浅受主掺杂杂质,其空穴的输运受其价带结构的限制而导致空穴的有效质量非常大。

LaCoO_3晶格结构内外Mg的同步改性及其光催化性能

运用溶胶-凝胶法同步获得了LaCoO_3钙钛矿晶格结构内Mg^(2+)的掺杂改性及晶格结构外MgO的异质结复合改性。观察到了同步改性后LaCoO_3催化剂上水体罗丹明B(RhB)光催化降解活性的显著提升,相同实验条件下最适Mg含量改性LaCoO_3上RhB的降解率从原始LaCoO_3的58%显著提升至98%,表观一级动力学常数为改性前催化剂的4.5倍。运用X射线衍射(XRD)、氮气低温吸附-脱附(BET法)、扫描及透射电子显微镜(SEM,TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射(DRS)及光致发光光谱(PL)等分析和表征系统探讨了改性前后催化剂的理化特征。结果表明,约10%Co^(3+)晶格结点可为Mg^(2+)掺杂取代而LaCoO_3钙钛矿结构基本保持不变,适量Mg^(2+)对Co^(3+)的掺杂取代可形成晶格畸变和杂质能级、衍生Co^(4+)及促进溶氧吸附从而有利于RhB的光催化降解,过量掺杂的Mg则可能成为光生载流子复合中心从而不利于RhB的去除。适量MgO异质结复合改性LaCoO_3一方面赋予复合催化剂较大表面积,利于RhB富集,也赋予丰富的表面羟基利于光生电子的捕获并衍生活性羟基自由基;另一方面还可能通过LaCoO_3与MgO异质结间电子的跃迁和流动以及晶格氧空位抑制光生载流子的复合,提高复合催化剂的光量子效率。

溶胶-凝胶法制备La1-xCe xCoO3催化CO氧化性能:Ce掺杂的影响（英文）

以溶胶-凝胶法制备了La1-xCexCoO3钙钛矿催化剂,并用X-射线衍射、N2物理吸附和H2程序升温还原等对其进行了表征.考察了Ce掺杂对La1-xCexCoO3物化性能及其催化CO氧化性能的影响.结果表明:Ce的掺杂不仅增加了样品的比表面积,还增强了其氧化还原性能,提高了样品对CO的氧化活性.但当Ce掺杂量(即Ce/La+Ce原子比)大于10%时,样品中出现CeO2物相,覆盖了活性位,破坏了钙钛矿结构,使CO氧化活性下降.

Cr3+在不同基质Y3Ga5O12或Ga2O3中的荧光特性

以Ga2O3、Y2O3、Cr(NO3)3·9H2O为原料,柠檬酸为配位剂,通过溶胶-凝胶高温固相合成法制备出Ga2-2xO3∶2xCr^3+(Ga2O3∶xCr)与Y3Ga5-5xO12∶5xCr^3+(YGG∶xCr)2种多晶粉体(x=0.01,0.03,0.05,0.07)。并采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、荧光光谱(PL)对样品的结构、组成、形貌和荧光性能进行测试分析。XRD和IR分析结果显示在900℃煅烧后Ga2O3∶xCr和YGG∶xCr两种样品均成相。SEM照片显示Ga2O3∶xCr样品形貌为柱形多面体,YGG∶xCr为短棒状。PL结果显示Cr^3+在Ga2O3和YGG两种基质中的最强荧光发射峰分别位于742和740nm,均属于Cr^3+的2E-4A2跃迁,对比发现Cr^3+在YGG基质中的荧光发射强度更强,在远红光区的荧光性能更好,能满足温室照明中植物光合作用的需求。

镓离子掺杂的CsPbBr3量子点的制备及其性能研究

通过改进的一锅热注入法,研究了不同Ga3+的量掺杂CsPbBr3后的荧光光谱变化,并且高荧光量子产率(Photoluminescence Quantum Yield,PLQY)在Ga3+和Pb2+的进料摩尔比为1∶1的时候达到最高,是47%的蓝光。本文成功地将掺杂Ga3+的钙钛矿量子点负载到了硼酸钴晶体材料上,发现其荧光强度在很长一段时间都没有明显的猝灭现象,这增强了钙钛矿量子的稳定性。

钙钛矿结构氧化物La0.5Sr0.5CoO3的电导性能研究

采用固相反应法制备了La0.5Sr0.5CoO3样品,利用X射线衍射仪和拉曼光谱仪对样品结构进行分析。XRD结果显示,La0.5Sr0.5CoO3样品为单相的立方钙钛矿结构。拉曼光谱图中可看到由氧八面体旋转产生的谱峰以及由Co—O键角及键长振动形成的二级拉曼峰。利用第一性原理的方法计算了La0.5Sr0.5CoO3的能带、态密度与分波态密度,结果表明Sr2+的掺入可以使不导电的钙钛矿型氧化物LaCoO3的导电性发生改变,这对钙钛矿型氧化物LaCoO3的电导特性研究具有指导意义。

K^+和Ca^(2+)对钙钛矿LaCoO_3中A位离子的掺杂及对柴油车尾气中Soot和NO去除率的影响

通过柠檬酸络合法制备用于柴油车尾气颗粒物的钙钛矿型催化剂LaCoO_3。并采用不同取代量的K^+,Ca^(2+)对催化剂La基位离子进行取代,记为La_(1-x)A_xCoO_3(A=K,Ca;x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5),所制得催化剂的结构采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和比表面积(BET)进行表征,并通过固定床实验来对所制得的催化剂进行催化活性测试。通过催化剂对Soot和NO的去除率与未改性的LaCoO_3相比,得出K^+和Ca^(2+)的最佳取代量分别为x=0.3和x=0.4,而钙钛矿型催化剂La_(0.7)K_(0.3)CoO_3对Soot和NO的去除率分别达到86.9%和82.6%。这与钙钛矿型催化剂LaCoO_3的A位离子被K^+,Ca^(2+)取代后,K^+或Ca^(2+)迁移到钙钛矿的晶格内有关,形成了La_(1-x)M_xCoO_3,增加钙钛矿型结构中的氧空位,使得碳烟的起燃温度降低,从而提高了Soot的去除率,即A位离子被取代后所形成的氧空位促成其钙钛矿型催化剂对Soot氧化的高催化活性。

La0.85Bi0.15Al1-xGaxO3非晶的无容器方法制备及介电性能研究(英文)

采用溶胶凝胶法制备了La_(0.85)Bi_(0.15)Al_(1-x )Ga_(x )O_3(x=0~1)系列粉体。粉体被压成直径10 mm厚度1~2 mm的圆片,取一个圆片的一部分利用无容器凝固,在空气悬浮炉中快速的冷却成均相的非晶球。制备的非晶样品是球形透明的,透过率从1000 nm到3000 nm,表观最大透过率达到81.7%是在x=0时获得的。在10 k Hz^1 MHz测得的介电常数高于19,介电损耗低于0.006,通过XRD图谱和拉曼光谱分析证明利用无容器过程所制备的La_(0.85)Bi_(0.15)Al_(1-x )Ga_(x )O_3样品是非晶态。

LaAl_(1-x)Ga_xO_3非晶制备及性能研究（英文）

采用溶胶-凝胶法和无容器凝固技术制备了LaAl_(1-x)Ga_xO_3粉末和非晶。在B位,Ga^(3+)取代Al^(3+)的掺杂量从x=0增加到x=1.0。XRD结果表明,煅烧温度为850℃时,所有组分得到的粉体均为无杂相的钙钛矿相。XRD的数据也证明了实验制备的非晶球为非晶。随着Ga^(3+)含量的增加,100 k Hz的介电常数在15~19之间,对应的介电损耗小于0.007。所制备的非晶材料具有低至10^(-11 )A/cm^2的漏电流,同时呈现较高的折射率,在633 nm均大于1.8。