氧化物中存在O2p空穴的典型实验结果和磁性氧化物的O2p巡游电子模型

负二价氧离子具有满壳层价电子结构(2s^(2)2p^(6)).负一价氧离子的价电子结构为2s^(2)2p^(5),相当于存在1个O2p空穴.传统的凝聚态物理和材料化学研究中都假设氧化物中的氧离子全部为负二价离子,在迄今为止的绝大多数研究氧化物磁性和电输运性质的报道中,采用关于磁有序的超交换和双交换作用模型,都没有考虑O2p空穴的影响.然而,许多价电子状态实验证明,在氧化物中存在不可忽略的O2p空穴,即存在不可忽略的负一价氧离子,其占比可达30%或更多.基于这些实验结果,对传统磁有序模型进行改进,英美学者首先进行了探讨,笔者所在课题组与中国科学院物理研究所磁学国家重点实验室合作进行了系统的研究.介绍了相关的典型实验结果和理论模型.

三种同分异构的双苯并吩噻嗪材料的合成、理论计算及光物理性质

吩噻嗪及其衍生物材料是一类重要的多环芳烃材料,在光电子领域有着广泛的应用。其中,基于苯并噻嗪材料的研究相对较少。在本文中,我们分别在吩噻嗪的1,2-、2,3-和3,4-位引入苯基,制备了三种同分异构的双苯并吩噻嗪化合物D-PTZa、D-PTZb和D-PTZc,研究了它们的构效关系,并与双吩噻嗪化合物(D-PTZ)进行了对比。研究发现,D-PTZb和D-PTZc的HOMO和LUMO分布与D-PTZ的类似;对于D-PTZa,其1,2-位引入的苯基与中间的苯环空间张力较大,造成空间结构极度扭曲,性质比较特殊。并苯的引入可以有效增加分子的共轭长度,使得最大吸收波长发生红移;在2,3-位引入苯基可以有效地稳定HOMO能级,使基于π→π*跃迁的能隙稍有增大,呈现蓝光发射,溶液的荧光量子产率为1.7%;而在3,4-位引入苯基使LUMO分布更加趋向于线型,从而使LUMO更加稳定,使基于π→π*跃迁的能隙降低,其最大发射峰位于520 nm处,呈现黄绿光发射,溶液荧光量子产率为13%。此外并入苯环之后,空间张力增大,化合物的分解温度降低。我们的分子设计和结构–性质关系的研究可以为设计新的吩噻嗪材料提供基础指导。

量子点发光二极管传输层研究进展

量子点发光二极管(QLED)凭借着色纯度好、半最大发射带宽窄、无机成分寿命长、合成工艺简单等优点,在显示和固态照明等领域表现出广泛的应用潜力。近年来,QLED的性能提升迅速,有取代有机发光二极管(OLED)的趋势。QLED的传输层材料的选择对提高器件的载流子注入起到了至关重要的作用。传输层的化学性质及其界面也会对器件的稳定性和寿命产生影响。本文总结了QLED传输层的研究现状,分析了制约QLED性能的因素,介绍了其性能改进的方向方法,并展望了QLED的未来发展。

Ge/Sn合金化对CsPbBr_(3)钙钛矿热载流子弛豫影响的非绝热分子动力学研究

铯基全无机钙钛矿CsPbBr_(3)具有良好的热稳定性,在应用中表现出优越的发光特性,是近年来光电领域的明星材料.CsPbBr_(3)界面的光生载流子过程与其光电性能密切相关.本文采用非绝热分子动力学方法结合含时密度泛函理论,对CsPbBr_(3)及其合金化结构的激发态动力学过程进行了系统研究.研究结果表明,Sn/Ge合金化能够有效缩短退相干时间,减缓电子-空穴复合.CsPb_(0.75)Ge_(0.25)Br_(3)体系的载流子寿命延长至1.6倍,而CsPb_(0.5)Ge_(0.25)Sn_(0.25)Br_(3)体系的载流子寿命延长为原始体系的4.2倍.证明了B位(钙钛矿结构ABX_(3)中的B位)金属阳离子的双原子合金化对CsPbBr_(3)的非辐射电子-空穴复合具有很强的影响.本研究提供了一种能够有效延长钙钛矿载流子寿命,合理优化太阳能电池性能的合金化方案,为未来钙钛矿太阳能电池材料的设计提供了思路.

金属矿山硬岩巷道分阶段掏槽爆破数值模拟研究

针对地下金属矿山深部硬岩强度高,掏槽难度大,掘进效率低下的问题,以首钢杏山地下铁矿巷道掘进项目为背景,基于数码电子雷管精准逐孔起爆,提出针对直眼桶形掏槽爆破的掏槽区孔内分段与孔间、孔内延时相结合的分阶段爆破方案。采用数值模拟以及现场试验方式,在现场原传统方案的基础上,对掏槽区炮孔进行孔内分段、孔间以及孔内微差起爆的分阶段起爆设置。通过LS-DYNA数值模拟软件建立掏槽区三维模型,设置了原传统方案和3种分阶段方案进行模拟计算,对比分析了原传统爆破方案和分阶段方案在掏槽区的有效应力峰值演化情况。数值模拟结果表明:采用孔间短延时分阶段爆破方案能够改变有效应力峰值波动形态,与原传统方案相比,掏槽区沿炮孔方向岩体的有效应力峰值状态提升40%~57%,炮孔底部0~30 cm半径岩体有效应力峰值状态提升幅度在84%~92%。在数值模拟结果的基础上,开展了现场试验验证,现场试验表明:在矿石点位掘进中,采用孔间短延时微差起爆能够改善碎石挤死的现象,采用孔内短延时微差起爆能够提高抛掷能力,改善上段炮孔爆破后产生碎石的抛掷效果,避免影响后续炮孔爆破,在硬岩爆破中二者结合可以明显改善爆破效果,掏槽进尺提高28%;在岩石点位掘进中,采用孔间短延时,孔内长延时设置能获得良好的掘进效果。

铁酸铋基异质结光催化剂降解有机污染物的研究进展

铁酸铋(BiFeO_(3))作为一种典型的窄带隙铁电半导体,其自身的退极化场可以抑制光生电子空穴对的复合,已被广泛应用于光催化领域。通过构建异质结,借助界面电场对电子-空穴对进行有效分离是一种提升光催化剂降解性能的重要策略。综述了BiFeO_(3)基Ⅱ型异质结、Z型异质结、肖特基结和S型异质结光催化剂的构建原理,重点介绍了在BiFeO_(3)基异质结光催化剂在降解有机污染物方面的应用及其光催化反应机制,最后对BiFeO_(3)基异质结光催化剂研究的不足和未来的发展方向进行了展望。

全无机CsPbBr_(3)钙钛矿太阳能电池中载流子传输材料的研究进展

在全无机CsPbBr_(3)钙钛矿太阳能电池中,电子和空穴传输材料的引入能有效提高器件光电转化效率,同时电子和空穴传输层的化学性质及其界面也会对电池稳定性产生较大影响.本文总结了电子和空穴传输材料在该类电池中的研究现状和热点,并详细地介绍了电子和空穴传输材料在全无机CsPbBr 3钙钛矿太阳能电池中的作用和近来的最新进展.

石墨烯在钙钛矿太阳能电池电荷传输层中应用进展

结合对石墨烯和钙钛矿太阳能电池材料薄膜制备方面的研究,归纳总结了钙钛矿太阳能电池电荷传输层的作用;介绍了常用电荷传输层材料品种及其不足;综述了石墨烯在太阳能电池电子传输层和空穴传输层中应用进展,以促进石墨烯在钙钛矿太阳能电池中的研究开发。目前,钙钛矿太阳能电池的性能稳定性较差,商业化开发难以启动。文章认为从设计和优化钙钛矿太阳电池电荷传输层复合材料着手,稳定和提高钙钛矿太阳能电池性能,可望取得事半功倍的效果。

A Simple Mechanism for Generating a Geomagnetic Field

On the basis of the ideal gas model, the polarization of charges in the mantle was obtained, a physical and mathematical model was constructed, and estimated calculations of the dipole mode of the Earth’s magnetic field were performed, taking into account the speed of its angular rotation, the parameters of density and temperature, the chemical composition, the ionization potential, the dielectric constant and the percentage of the main chemical compounds of the mantle substance.

一款小型高密度互连刚挠结合印制板制作技术研究

家用便携式医疗电子设备主要特征是体积小、携带方便、操作智能简单,其使用的印制电路板(PCB)为刚挠结合板(R⁃FPCB)和高密度互连(HDI)板。以一款应用于家用便携式医疗电子设备的10层三阶HDI R-FPCB为例,就此类产品的制作工艺以及技术难点做了详细阐述,希望能够为业界同行提供一定的参考。

一种基于电子皂膜流量计的标准漏孔自动校准装置

采用程控型高精度电子皂膜流量计SF-1U和程控型高精度压力控制器PPC4,配合软件优化,设计一种标准漏孔自动校准装置。经过多重稳压设计,在-0.1~1.6 MPa的测试压力范围内,波动稳定性不超过1%;在0.1~10mL/min的漏率范围内,重复性不超过0.5%。此外,该装置在校准完成后可自动处理数据,并生成原始记录,节省人力和时间,降低了校准结果的不确定度。

钙钛矿太阳能电池界面缺陷及其抑制方法

目前,绝大多数高效有机-无机卤化物钙钛矿(OIHP)太阳能电池都是由多晶钙钛矿薄膜构成,这些多晶薄膜表面或晶界往往含有大量的缺陷,将导致光生载流子发生非辐射复合,并诱导OIHP材料分解,从而使器件的光电转换效率(PCE)和稳定性降低。本综述分析了钙钛矿太阳能电池的缺陷类型及缺陷对钙钛矿太阳能电池(PSCs)性能的影响,详细介绍了通过钝化电极与传输层,或传输层与钙钛矿层间的界面缺陷以获得更高效率和高稳定性的钙钛矿太阳能电池方面的研究进展,展望了钝化分子的设计思路及钙钛矿光伏商业化应用所面临的挑战。

微纳级GaN基VCSEL中周期反射结构与电子阻挡层的设置作用分析

氮化镓(GaN)基微纳米结构生长技术的成熟为微纳级GaN基垂直腔面发射激光器(VCSEL)的制备提供了新的途径。本文设计了基于GaN基轴向异质结微纳米柱的微纳级VCSEL结构,采用Al_(0.8)Ga_(0.2)N/In_(0.2)Ga_(0.8)N应变补偿结构作为上下分布式布拉格反射镜(DBR),其中Al_(0.8)Ga_(0.2)N层的Al组分远高于传统结构中的电子阻挡层(EBL),能够更好地起到电子阻挡的作用。本文使用商用软件PICS3D构建了电子阻挡层处于不同位置的VCSEL数理模型,并进行数值模拟计算,探索和分析物理机理,解释了不同位置EBL对空穴注入效率的影响。结果表明,采用Al_(0.8)Ga_(0.2)N与In_(0.2)Ga_(0.8)N组成的应变补偿DBR可以更好地提高空穴注入效率,优化器件光电性能。

适用于大断面马头门掘进的超前致裂分区爆破技术

为确保大断面立井马头门施工质量,并降低爆破对立井马头门产生的损伤与破坏,提出了一种立井大断面马头门掘进的超前致裂分区爆破技术。根据某地下矿山立井马头门设计断面及工程地质条件,将-199.5 m、-258.2 m等马头门掘进断面划分为上分层、中分层、下分层等,施工顺序为:上分层→中分层→下分层。首先沿各分层开挖轮廓线施工超前致裂孔,其孔深为马头门掘进深度,超前致裂孔采用间隔装药,并先于主爆区起爆,实现孔间相互贯通。其次,沿各立井马头门开挖轮廓线形成“减震沟”,降低爆破地震波的传播。马头门各施工区域设置逐孔微差起爆,间隔时间为5~20 ms,实现分段爆破振动的干扰、抵消,降低爆破对大断面马头门的影响。各马头门开挖轮廓线半壁孔率达95%以上,既能满足大断面马头门破碎岩体掘进中对控制顶板成型质量的要求,又降低了支护、喷浆等成本支出,实现错峰降振。大断面马头门掘进的超前致裂分区爆破技术可为类似立井马头门施工作业提供一定指导建议。

基于数码电子雷管的岩巷爆破掘进炮孔密度优化方法

岩巷掘进中大部分工程的炮孔密度为5个/m^(2),较高的打孔数在一定程度上制约了岩巷掘进效率。如何在保证爆破效率的前提下降低打孔数成为目前亟待解决的难题。从文献检索和现场试验方面开展相关研究,通过对煤矿以及金属矿巷道掘进相关文献的整理,分析了断面尺寸、断面面积、炮孔密度和掏槽区域面积占比等多个维度,同时对掏槽面积占比与炮孔密度进行了线性拟合。研究结果表明:在实际工程案例中,掏槽面积占比越大,往往炮孔密度越低。由此提出了一种结合数码电子雷管的掏槽区域上下分区的炮孔布置方案,并将其应用于淮南顾北煤矿。试验结果表明:对比原方案,新方案炮孔利用率最高提升了14.34%,炮孔数目最高降低了28.33%,循环周期由原来的10.8h降为最低9.9h,能大幅提升巷道掘进月进尺,有望在岩巷掘进施工中推广应用。

带电子空穴传导的H-SOFC电化学模型与电池性能

通过应用电荷有效电导率概念,构建了一个模型来分析柱塞流动时带电子空穴传导的质子导体固体氧化物燃料电池的电化学性能,并进行了理论计算。探讨了输出电流密度、电池温度和电解质厚度等影响。研究结果表明,与纯质子导体H-SOFC相比,由于漏电作用,带电子空穴传导的H-SOFC有更低的开路电压,但其主要电势损失仍然是由电解质的欧姆极化损失和电极的活化极化损失引起的。漏电主要发生在小的输出电流情况下,即接近开路状态。此外,电池温度越高、电解质越薄,漏电现象越严重。为了提高能源利用效率并考虑漏电行为,电池应在较小的外部电流密度和适中的温度下工作。此外,电解质厚度也不宜太薄。

密度泛函理论研究苏丹红Ⅲ分子的电子结构、光谱与激发性质

亲脂性偶氮染料苏丹红Ⅲ(Sudan RedⅢ)分子因染色后可使食品鲜艳、不褪色,常被放入食品添加剂中,食用后对人体的肝肾器官有明显的毒性作用,严重影响人类身体健康。苏丹红分子的毒性与其分子几何和电子结构密切相关,对其结构、电子激发等研究具有重要的指导意义。采用密度泛函理论(DFT)方法结合def2-TZVP基组对苏丹红Ⅲ分子结构、红外与拉曼光谱和紫外光谱进行系统研究,结果表明PBE0和B3LYP杂化泛函方法计算的红外和拉曼光谱与实验值吻合;采用含时的B3LYP杂化泛函计算得到的苏丹红Ⅲ分子的紫外-可见吸收峰为228、353和490 nm,与实验符合较好,它们是基态电子向第2激发态、第6激发态、第30激发态跃迁所致。采用空穴—电子分析法考察电子激发可知,S_(0)→S_(2)激发类型是氧、氮原子到萘环和苯环上的n—π*电荷转移激发,同时伴随着萘环、苯环环内间的π—π*局域激发。S_(0)→S 6激发类型是氮、氧原子到萘环,氮原子到苯环上的n—π*和萘环环内间π—π*电荷转移激发的叠加。S_(0)→S_(2)和S_(0)→S 6激发类型属于电荷转移激发为主的混合激发。S_(0)→S 30激发类型属于萘环环内的π—π*局域激发,同时也伴随着氧、氮原子到萘环上的n—π*和苯环到萘环上的π—π*电荷转移激发,S_(0)→S 30激发类型是以局域激发为主。通过分子片段对空穴、电子的贡献热图分析,进一步证实了上述电子激发转移过程。系统研究苏丹红Ⅲ分子的光谱及电子激发,为实验检测食品苏丹红Ⅲ分子提供理论参考。

基于数码电子雷管的准楔形复式掏槽爆破试验研究

针对目前掏槽爆破中爆破效果不够理想、单循环时间较长等问题,于顾北矿北-1煤顶板轨道上山第三中部车场进行爆破试验,对原始爆破方案进行改进,并优化爆破参数。首次在井下岩巷掘进中引入数码电子雷管,用数码电子雷管代替煤矿许用普通电子雷管,增加爆破段别。根据岩石巷道现场情况,利用数码电子雷管能够任意设置爆破段别延期时间的优点,设计了2种准楔形复式掏槽爆破新方案。将3种方案的爆破效果进行了对比,发现炮孔利用率提高至96.1%,单循环进尺增加到1.78 m,在原方案的基础上提升了12.8%。结果表明:数码电子雷管的可靠性较高,并初步确定了炮孔利用率最高时的爆破段别延期时间。岩巷掘进中使用数码电子雷管,能够使爆破过程可控,除了掏槽孔外的其他炮孔有充分的爆破空间,增加单循环进尺,减少单循环时间,提升巷道成型质量,提高工作效率,具有良好的经济社会效益。

基于数码电子雷管的露天矿山爆破延期时间研究及应用

为解决露天矿山中深孔爆破大块率高、爆破振动大等问题,利用数码电子雷管延期精度高、延期时间自由设置等特点,开展应用研究。通过炸药爆炸理论分析,计算出爆破网路中孔间、排间理论延期时间;通过数值模拟对爆孔周围应力及振动速度进行分析验证,并结合大量现场爆破试验数据,总结出数码电子雷管爆破延期时间对爆破块度和爆破振动的影响规律。结果表明:通过提高数码电子雷管延时精度能够有效降低爆破大块率,使矿石粉矿率从28%提高到了44.5%;通过精确控制孔间、排间延期时间,能够有效降低爆破振动。

光电催化电极材料制备方法研究进展

光电催化电极兼具光催化和电催化功能,是一种可持续的、高效的、在多领域具有广泛应用价值的材料。综述了其多种制备方法,如电沉积、喷雾热解、水/溶剂热和溶胶-凝胶等。并对影响每种方法制备过程的操作条件作以讨论。分析表明,通过控制材料制备过程当中的操作条件,可以显著改变材料的形貌特征和物理化学性质,进而影响光电催化性能。因此,选择合适的制备方法和条件对材料性能的提升具有重大意义,并指出制备高稳定性材料和多种制备技术的联用是今后的研究热点。