物理气相传输法合成AlN单晶性能表征

采用物理气相传输(PVT)法通过同质外延生长获得14 mm×12 mm的AlN单晶样品。对样品进行切割、研磨、化学机械抛光处理后,采用拉曼光谱仪、高分辨X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、光致发光光谱仪对样品进行测试表征。拉曼测试结果表明,晶体中心区域的拉曼光谱E_(2)(high)声子模的半峰全宽为3.3 cm^(-1),边缘区域E_(2)(high)声子模的半峰全宽为4.3 cm^(-1),晶体呈现较高的结晶质量。XRD摇摆曲线表征结果显示,外延生长后的晶体中心和边缘区域的摇摆曲线半峰全宽增大至100″和205″,表明晶体内存在缺陷。XPS测试结果表明,晶体内存在C、O、Si杂质元素,杂质的原子数分数分别为0.74%、1.43%、2.14%,晶体内发现以氧杂质为主的Al—O、N—Al—O等特征峰。光致发光光谱测试结果显示,晶体内存在V_(Al)-O_(N)复合缺陷和V_(Al)点缺陷。

钙钛矿型CeTaN_(2)O的高压制备及其磁性和电学性质

最近研究发现,AB(N,O)_(3)型钙钛矿氧氮化物具有优异的介电、铁电、光催化等性能,在光电子、能源存储和通信等领域展现出广阔的应用前景.但是,目前该类型材料的制备工艺耗时较长且产物纯度较低.本文以氧化物为前驱体、以氨基钠为氮源,利用六面顶压机设备所提供的高温高压环境成功制备了高纯度的钙钛矿型氧氮化物CeTaN_(2)O块体材料,并将制备时间缩短至1 h,实现了快速合成.并对其晶体结构以及物理性质进行了系统的研究.X射线粉末衍射实验和Rietveld精修结果表明,所制备的样品属于正交晶系,空间群为Pnma.X射线吸收谱测试确定了样品的电荷组态以及阴离子组合为Ce^(3+)Ta^(5+)N_(2)O.磁性和比热测试表明,样品属于反铁磁物质,磁相变温度低于2 K.电学输运性能测试表明,样品的电阻率呈现出典型的半导体行为,且符合三维变程跳跃模型.

高压下CoSb_(3)的结构相变及其电子性质

基于第一性原理计算研究了CoSb_(3)在0~100 GPa范围内的相变行为.研究表明:当压强为25.3 GPa时,CoSb_(3)的结构由Im-3相(常压下)转变到P-1相;当压强为32.8 GPa时,CoSb_(3)的结构由P-1相转变为I-42m相.计算CoSb_(3)晶体结构的声子显示,Im-3相、P-1相和I-42m相在各自的压强范围内其动力学均具有稳定性.计算CoSb_(3)的能带结构结果显示,Im-3相在Γ对称点的带隙为0.224 eV,P-1相、I-42m相在费米表面附近其导带和价带重叠,且均为金属相.计算CoSb_(3)晶体结构的电子局域函数显示,在3个相的结构中Co原子和Sb原子之间均存在极性共价键.计算CoSb_(3)晶体结构的Bader电荷转移显示,Co原子是受主,Sb原子是施主,即电荷从Sb原子向Co原子转移.

高温高压下透明纳米聚晶金刚石的合成与微观形貌

透明陶瓷是一种具有广泛应用前景的新一代无机非金属材料,而透明纳米聚晶金刚石具有极高的硬度和良好的透光性,是透明陶瓷中极具代表的典型材料之一。本工作介绍了一种在高温高压条件下制备的超硬透明陶瓷—纳米聚晶金刚石,并对其性能进行了X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、Raman等测试分析。结果表明:高温高压法是一种制备高性能透明陶瓷的有效途径,石墨原材料可在15 GPa、2 600℃、保温1 min条件下转变为透明的纳米聚晶金刚石。同时,样品腔的温度梯度导致样品透明度不均匀,温度的升高有利于增加纳米聚晶金刚石的透明度。形貌测试分析结果表明样品存在马氏体相变的层状结构和扩散型相变的均匀颗粒结构,层厚和晶粒尺寸均约为100 nm。高压和应力导致样品内部出现部分位错,有助于提高样品的力学强度。纳米聚晶金刚石作为硬度最高的透明陶瓷,有望在极端条件下的特殊光学窗口等领域得到广泛应用。

高压下过渡金属二硫属化物的超导电性

过渡金属二硫属化物是一类典型的二维类石墨烯层状结构的材料,相比于石墨烯的全碳元素组成以及无带隙的电子结构特点,具有更丰富的元素组成、多样的微观结构和奇异的物理性质。过渡金属二硫属化物强烈的各向异性以及在催化、光伏器件和储能材料等领域的优异表现,引起了科学家们浓厚的研究兴趣。它们的层间范德瓦耳斯间隙、层间范德瓦耳斯相互作用、层间堆垛次序对压力非常敏感,易于通过压力调控其晶体结构和电子能带结构,进而发生电子基态的变化。过渡金属二硫属化物的电子基态可以是莫特绝缘体、激子绝缘体、电荷密度波、半导体、(拓扑)半金属、金属,甚至是超导体。在常压条件下,部分过渡金属二硫属化物具有超导电性。实验表明,压力可以诱导过渡金属二硫属化物非超导母体发生超导转变,或者提高超导母体的超导转变温度。文章以典型的过渡金属二硫属化物为例,概述了其在高压调控下超导电性的响应,并简要讨论产生超导电性的物理机制。