锂离子电池负极材料NiSi2嵌锂性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究锂离子电池负极材料NiSi_2的嵌锂路径。首先计算Li嵌入NiSi_2各反应的嵌锂形成能、理论质量比容量和体积膨胀率,然后研究Li_xNi_8Si_4(x=0,1,4)的电子结构,计算其能带结构、态密度和差分电荷密度。研究结果表明:Li嵌入NiSi_2最有可能的3步反应路径为12Li^++12e^-+7NiSi_2→Li_(12)Si_7+7Ni Si,13Li^++13~e-+8NiSi→Li_(13)Si_4+4δ-Ni_2Si和Li^++e^-+δ-Ni_2Si→Li Ni_2Si;Li_xNi_8Si_4呈现出金属特性,Ni-Si之间形成较强的共价键,能够有效缓解嵌锂过程中的体积膨胀,稳定基体骨架,从而提高材料的循环性能。

Li-Si-Zr三元相图的实验研究与热力学优化

采用平衡合金法,利用扫描电镜和X射线衍射等方法对Li-Si-Zr三元系的470K等温截面的相关系进行了实验测量。结果表明:该等温截面中存在(Si)+Zr Si2+Zr LiS i三相区;采用CALPHAD方法对Li-Si-Zr三元系进行了热力学优化。首先优化计算了Li-Zr二元系,其中熔体相(Liquid、BCC、FCC和HCP)采用替换溶液模型,过剩自由能用Redlich-Kister多项式展开;然后,结合文献中已有的Li-Si和Si-Zr体系的热力学参数,对Li-Si-Zr三元系进行了热力学优化。计算结果与实验数据符合得较好,获得了一套较为合理的热力学参数。

Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜飞秒三阶非线性光学性能研究

采用sol-gel方法在石英玻璃衬底上制备出α轴取向的多晶Bi_4Ti_3O_(12)(BIT)薄膜,根据透射谱曲线得到薄膜样品的线性折射率为2.35,线性吸收系数为9.81×10~3cm^(-1),光学带隙宽度为3.60 eV。以脉宽300 fs,波长800 nm的钛蓝宝石脉冲激光为光源,利用单光束Z-scan技术测得薄膜样品的双光子吸收系数为100.31GW·cm^(-2),三阶非线性折射率为-1.02×10^(-2)GW·cm^(-2)。实验结果表明,所制备的BIT铁电薄膜具有大的非线性光学系数,适合应用于光子器件的制备。

同质外延YSZ薄膜的制备与结构表征

利用脉冲激光沉积在YSZ[100]基底上同质外延生长不同组分的YSZ薄膜.研究发现,当生长温度为300℃时,薄膜为非晶态,而在温度为650℃时,掺杂10%氧化钇(摩尔分数)的YSZ具有立方结构,而掺杂6%和8%氧化钇的YSZ薄膜同时具有立方和四方结构.通过调控生长工艺条件,以及利用具有不同组分的薄膜与基底来构造不同的应变状态,可以制备具有不同结构的YSZ外延薄膜.