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Cu、Mn掺杂对铌酸钾钠性能的影响
1
作者 杨琼 卢松 +2 位作者 王先永 张盼盼 杨秀凡 《广州化工》 2026年第1期50-52,56,共4页
基于密度泛函的第一性原理计算了Cu、Mn掺杂铌酸钾钠的电子结构和光学性质。计算结果表明:未掺杂铌酸钾钠禁带宽度为2.18 eV,Cu掺杂铌酸钾钠禁带宽度为2.17 eV,Mn掺杂铌酸钾钠禁带宽度为1.26 eV。Cu掺杂使铌酸钾钠晶格常数a增大、b减小... 基于密度泛函的第一性原理计算了Cu、Mn掺杂铌酸钾钠的电子结构和光学性质。计算结果表明:未掺杂铌酸钾钠禁带宽度为2.18 eV,Cu掺杂铌酸钾钠禁带宽度为2.17 eV,Mn掺杂铌酸钾钠禁带宽度为1.26 eV。Cu掺杂使铌酸钾钠晶格常数a增大、b减小,体积也减小。Mn掺杂使铌酸钾钠晶格常数a、b均增大。在-5~0 eV范围内,铌酸钾钠态密度主要由Nb的4d电子贡献,Cu、Mn掺杂后在费米能级附近均提供了3d组态电子,使得态密度有所升高。Cu、Mn掺杂均使铌酸钾钠介电函数实部ε_(1)(ω)增加,Mn掺杂时静态介电常数最大。Cu、Mn掺杂均使铌酸钾钠能量损失峰位向低能方向移动,峰值也增加。 展开更多
关键词 第一性原理 Cu、Mn掺杂 铌酸钾钠 性能
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应力对铌酸钾钠性能的影响
2
作者 杨飘 杨小驰 +1 位作者 何雄飞 杨秀凡 《广州化工》 2026年第2期46-49,共4页
基于密度泛函的第一性原理计算了各向同性应力下铌酸钾钠的电子结构和光学性质。结果表明:在各向同性应力作用下铌酸钾钠表现出正交相结构。当压应力从0 GPa增大到25 GPa时,晶格常数a、b、c都相应减小。拉应力从0~-25 GPa时,晶格常数a从... 基于密度泛函的第一性原理计算了各向同性应力下铌酸钾钠的电子结构和光学性质。结果表明:在各向同性应力作用下铌酸钾钠表现出正交相结构。当压应力从0 GPa增大到25 GPa时,晶格常数a、b、c都相应减小。拉应力从0~-25 GPa时,晶格常数a从3.96Å增大到6.14Å,b、c都经历先增大后减小的趋势。在0 GPa到25 GPa压应力下,铌酸钾钠带隙宽度从2.38 eV逐渐减小至2.06 eV。在0~-25 GPa拉应力作用下带隙宽度表现出跳跃性的趋势。施加拉应力时0 eV附近态密度有所增加,价带顶和导带底的电子轨道向费米能级靠近。随着压应力的增加,介电函数实部最大峰值略有减小,且出现了最大峰值向高能量方向移动的现象。拉应力作用下铌酸钾钠的静态介电常数从4.50减小到2.24。 展开更多
关键词 第一性原理 应力作用 铌酸钾钠 性能
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辐射环境中纳米器件栅介质可靠性评估方法
3
作者 姚志斌 缑石龙 +2 位作者 马武英 盛江坤 胡杨 《现代应用物理》 2026年第1期159-169,共11页
纳米器件已在航天器中大规模应用,虽具备较强本征抗总剂量能力,但其常规可靠性寿命与大尺寸器件相比有所降低。在空间高可靠、长寿命应用中需厘清常规可靠性与总剂量效应是否存在相互耦合,避免器件寿命远低于预期设计值。针对这一问题,... 纳米器件已在航天器中大规模应用,虽具备较强本征抗总剂量能力,但其常规可靠性寿命与大尺寸器件相比有所降低。在空间高可靠、长寿命应用中需厘清常规可靠性与总剂量效应是否存在相互耦合,避免器件寿命远低于预期设计值。针对这一问题,自主研制了一款专用的环形振荡器,开展了总剂量效应、电应力效应试验,并分析了两者的相互影响,发现电应力过程中感生的产物加速了辐射感生产物的生长过程,导致总剂量效应更严重。在此基础上,探索提出了一种超薄栅介质器件在辐射环境下的寿命预测方法,预估给出了环形振荡器的在轨寿命上限及下限。结果表明,只考虑总剂量效应时,器件的寿命可以大于30 a,但综合两者退化的情况时,寿命下限仅为3.05 a。 展开更多
关键词 纳米器件 总剂量效应 电应力 可靠性
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反应性模板制备ZnS/ZnO复合结构及其光催化和超级电容器性能
4
作者 刘红婷 杨贝娜 +3 位作者 刘顺强 张萍 陈建 解明江 《现代化工》 北大核心 2025年第8期191-198,208,共9页
开发了一种反应性模板方法用于制备ZnS/ZnO复合结构,以廉价的氧化镁为前体,通过水合反应和阳离子交换生成Zn(OH)2,再经阴离子交换制备不同ZnO与ZnS比例的复合结构。该复合结构呈纳米片状,元素分布均匀,具有优异的光催化还原CO_(2)性能,... 开发了一种反应性模板方法用于制备ZnS/ZnO复合结构,以廉价的氧化镁为前体,通过水合反应和阳离子交换生成Zn(OH)2,再经阴离子交换制备不同ZnO与ZnS比例的复合结构。该复合结构呈纳米片状,元素分布均匀,具有优异的光催化还原CO_(2)性能,最佳ZnS/ZnO比例为2∶1,还原产物为CH_(4)和CO。作为超级电容器电极,其硫化后比电容达342 F/g,能量密度达37.8 Wh/kg。此方法操作简单、环境友好,无需额外热源和碱源,可扩展至其他金属氧化物或硫化物纳米结构的制备。 展开更多
关键词 离子交换 氧化锌 硫化锌 二氧化碳 超级电容器
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β相氧化镓p型导电研究进展 被引量：1
5
作者 查显弧 万玉喜 张道华 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第2期177-189,共13页
β相氧化镓(β-Ga_(2)O_(3))具有超宽带隙、高击穿电场和容易制备等优势,是功率器件的理想半导体材料。但由于β-Ga_(2)O_(3)价带顶能级位置低、能带色散关系平坦,其p型掺杂目前仍具有挑战性,限制了p-n结及双极性晶体管的开发。利用尺... β相氧化镓(β-Ga_(2)O_(3))具有超宽带隙、高击穿电场和容易制备等优势,是功率器件的理想半导体材料。但由于β-Ga_(2)O_(3)价带顶能级位置低、能带色散关系平坦,其p型掺杂目前仍具有挑战性,限制了p-n结及双极性晶体管的开发。利用尺寸效应、缺陷调控、非平衡动力学及固溶提升价带顶能级等方案是目前实现β-Ga_(2)O_(3)p型掺杂的主要策略。对于β-Ga_(2)O_(3)p-n同质结和异质结,提高晶体质量、减少界面缺陷态是优化器件性能的关键问题。本文针对β-Ga_(2)O_(3)的p型导电问题,系统阐述了β-Ga_(2)O_(3)电子结构,实验表征及理论计算掺杂能级方法,p型掺杂困难原因,以及改进p型掺杂的突破性研究进展。最后简单介绍了β-Ga_(2)O_(3)p-n同质结和异质结器件的相关工作。利用复合缺陷调控、非平衡动力学、固溶等方案,以及不同方案的协同实现体相β-Ga_(2)O_(3)的p型掺杂仍需要深入探索,p-n同质及异质结的器件性能需要进一步优化。 展开更多
关键词 β-Ga_(2)O_(3) p型导电 电子结构 受主能级 固溶 P-N结
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基于相异质结的高效无机钙钛矿太阳能电池的性能研究
6
作者 王三龙 王跃霖 曹宇 《化工学报》 北大核心 2025年第3期1346-1352,共7页
无机钙钛矿因其优异的光、热稳定性而备受关注,但往往高效率的无机钙钛矿太阳能电池要用到有机材料进行修饰,在一定程度上限制了器件稳定性的提升。为了有效解决这一问题,提出一种相异质结(PHJ)策略用以界面修饰制备高效率的无机钙钛矿... 无机钙钛矿因其优异的光、热稳定性而备受关注,但往往高效率的无机钙钛矿太阳能电池要用到有机材料进行修饰,在一定程度上限制了器件稳定性的提升。为了有效解决这一问题,提出一种相异质结(PHJ)策略用以界面修饰制备高效率的无机钙钛矿太阳能电池(IPSCs),即在无机钙钛矿的光吸收层上界面和空穴传输层之间利用旋涂甲醇溶液结合蒸发碘化铯(CsI)的方式进行PHJ的构建。实现了界面缺陷的有效管理,降低了非辐射复合,促进了载流子的驱动和分离。最终,基于该PHJ策略的正式结构(N-I-P型)IPSCs实现了20.56%的光电转换效率,远高于参考组的18.03%,在65℃的氮气(N_(2))氛围下放置1000 h,可保留其初始效率的86.14%。 展开更多
关键词 无机钙钛矿 太阳能 稳定性 界面 相异质结 非辐射复合
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快速球磨法制备钙钛矿颗粒的光电性质和X射线探测性能研究
7
作者 程嘉甜 范鑫雨 杨周 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第7期1297-1303,共7页
本文研究了球磨时长对钙钛矿粉末和钙钛矿厚膜物相、载流子动力学的影响。研究发现,随着球磨时间的延长,会引入更多的缺陷,导致钙钛矿粉末和钙钛矿厚膜的荧光强度降低,载流子寿命减少。同时发现,厚膜制备过程中的溶剂混合和热处理会进... 本文研究了球磨时长对钙钛矿粉末和钙钛矿厚膜物相、载流子动力学的影响。研究发现,随着球磨时间的延长,会引入更多的缺陷,导致钙钛矿粉末和钙钛矿厚膜的荧光强度降低,载流子寿命减少。同时发现,厚膜制备过程中的溶剂混合和热处理会进一步提高钙钛矿粉末的结晶性能与载流子寿命。因此在可以获得纯相钙钛矿厚膜的前提下,球磨时间越短越好。最终,采用球磨15 min制备的样品制备的钙钛矿厚膜获得了最长的载流子寿命(820.0 ns)和最高的X射线灵敏度(728.85μC·Gy_(air)^(-1)·cm^(-2))。该研究为大规模快速制备基于钙钛矿厚膜的X射线探测器件提供了参考。 展开更多
关键词 球磨法 钙钛矿 载流子动力学 缺陷浓度 X射线灵敏度 荧光强度
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超薄BiOIO_(3)对钙钛矿太阳能电池界面调控的研究
8
作者 李冰欣 赵志修 +5 位作者 梁建飞 王蓉 张华 刘伟宏 鲍永平 贾会敏 《化工新型材料》 北大核心 2025年第6期160-165,172,共7页
通过液相超声剥离法制备出超薄二维材料碘酸氧铋(BiOIO_(3)),使用超薄BiOIO_(3)对钙钛矿层和电子传输层之间的界面进行修饰。BiOIO_(3)晶格内电荷中心不重合,因此具有独特的自感应电场。这种特殊的自感应电场引入钙钛矿层和电子传输层... 通过液相超声剥离法制备出超薄二维材料碘酸氧铋(BiOIO_(3)),使用超薄BiOIO_(3)对钙钛矿层和电子传输层之间的界面进行修饰。BiOIO_(3)晶格内电荷中心不重合,因此具有独特的自感应电场。这种特殊的自感应电场引入钙钛矿层和电子传输层间有利于电子提取和减少积累,实现场效应钝化。此外,BiOIO_(3)具有高密度的带负电荷的氧原子与钙钛矿薄膜表面未配位的Pb^(2+)离子相互作用形成Pb—O键,有效钝化了钙钛矿表面Pb^(2+)缺陷。在场效应钝化和化学钝化的双重钝化作用下,电池开路电压显著提升,光电转化效率从20.54%提高到22.12%。 展开更多
关键词 钙钛矿太阳能电池 BiOIO_(3) 场效应钝化 界面修饰
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ZIF-8封装NV色心金刚石的调控与荧光研究
9
作者 曾子权 程梓和 +1 位作者 郭阳阳 李波 《光学仪器》 2025年第2期85-94,共10页
含有氮空位(nitrogen vacancy,NV)色心的荧光纳米金刚石(fluorescent nanodiamonds,FNDs),由于其独特的性质,在量子传感、量子计算和荧光成像等领域具有广泛的应用前景。使用有序多孔的金属有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)将F... 含有氮空位(nitrogen vacancy,NV)色心的荧光纳米金刚石(fluorescent nanodiamonds,FNDs),由于其独特的性质,在量子传感、量子计算和荧光成像等领域具有广泛的应用前景。使用有序多孔的金属有机框架(metal-organic frameworks,MOFs)将FNDs功能化,可以为FNDs的固定以及其他物质与FNDs表面的相互作用提供明确的位点,为量子应用创造一个可调控的环境。研究了一种FNDs与MOFs的复合材料。将FNDs封装在生物相容性的MOFs咪唑酸沸石骨架–8(zeolite imidazolate framework-8,ZIF-8)中,成功保留了FNDs的荧光和量子传感性能,并观察到了FNDs被ZIF-8选择性封装后,其荧光有效寿命发生了变化。此外,还研究了不同合成条件对FNDs@ZIF-8尺寸和形态的调控效果。通过深入探讨FNDs@MOFs复合材料的性能,揭示了FNDs在复合材料中的量子特性,为设计更灵活且高性能的荧光成像装置和量子传感器提供了新途径。 展开更多
关键词 荧光纳米金刚石 氮空位色心 金属有机框架 荧光金属有机框架复合材料 光探测磁共振技术 荧光寿命
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Janusβ-Te_(2)S单层缺陷的第一性原理研究
10
作者 余航 钱国林 +1 位作者 柳琼 谢泉 《功能材料》 北大核心 2025年第5期5120-5127,共8页
Janusβ-Te_(2)S被预测为一种可运用在光电领域的新型二维材料。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统研究了单空位、双空位和Stone Wale(SW)缺陷对Janusβ-Te_(2)S单层电子结构和光学性质的影响。研究表明,β-Te_(2)S中不同类型... Janusβ-Te_(2)S被预测为一种可运用在光电领域的新型二维材料。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统研究了单空位、双空位和Stone Wale(SW)缺陷对Janusβ-Te_(2)S单层电子结构和光学性质的影响。研究表明,β-Te_(2)S中不同类型缺陷的形成能为0.45~1.12 eV,总体低于相似结构二维材料中对应的缺陷形成能,这表明实验条件下β-Te_(2)S更易产生缺陷结构。缺陷形成后,β-Te_(2)S发生不同程度的结构畸变,其能带结构中出现与缺陷类型相关的局域能级,局域能级的孤立性则进一步受缺陷浓度影响。其中,含有一种SW缺陷的β-Te_(2)S在不引入局域能级的情况下,由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体。此外,缺陷结构还对β-Te_(2)S的光吸收性能产生了显著影响。缺陷不同程度上减小了β-Te_(2)S在紫外光波段的光吸收峰值,部分类型缺陷使其在极紫外光和可见光波段产生了新的吸收峰。研究为β-Te_(2)S的实验制备给予了理论支持,并为其利用缺陷工程设计光电子器件提供了参考。 展开更多
关键词 β-Te_(2)S 缺陷 能带结构 光学性质
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ZnO薄膜p型掺杂的研究进展 被引量：21
11
作者 叶志镇 张银珠 +1 位作者 徐伟中 吕建国 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期11-18,共8页
ZnO是一种新型的II-VI族半导体材料,具有许多优异的性能.但由于ZnO存在诸多的本征施主缺陷(如空位氧Vo和间隙锌Zni),对受主产生高度自补偿作用,天然为n型半导体,难以实现p型转变.ZnO薄膜p型掺杂的实现是ZnO基光电器件的关键技术,也一直... ZnO是一种新型的II-VI族半导体材料,具有许多优异的性能.但由于ZnO存在诸多的本征施主缺陷(如空位氧Vo和间隙锌Zni),对受主产生高度自补偿作用,天然为n型半导体,难以实现p型转变.ZnO薄膜p型掺杂的实现是ZnO基光电器件的关键技术,也一直是ZnO研究中的主要课题,目前已取得重大进展,文章对此进行了详细阐述. 展开更多
关键词 研究进展 ZNO薄膜 P型掺杂 氧化锌 半导体
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稀土(Sc、Y、La)掺杂CdS光电性质的第一性原理研究 被引量：14
12
作者 张春红 张忠政 +2 位作者 邓永荣 闫万珺 周士芸 《四川大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期108-114,共7页
采用第一性原理赝势平面波方法对CdS掺杂稀土元素(Sc、Y、La)的光电性质进行了计算与分析.计算结果表明:Sc、Y、La掺杂后,CdS的晶格常数增大,晶胞体积也相应增大.Sc、Y、La置换Cd导致费米面进入导带中,禁带宽度有所增大,导电类型变为n型... 采用第一性原理赝势平面波方法对CdS掺杂稀土元素(Sc、Y、La)的光电性质进行了计算与分析.计算结果表明:Sc、Y、La掺杂后,CdS的晶格常数增大,晶胞体积也相应增大.Sc、Y、La置换Cd导致费米面进入导带中,禁带宽度有所增大,导电类型变为n型,说明稀土Sc、Y、La是n型掺杂剂.稀土原子Sc、Y、La在费米能级处提供了额外的载流电子,对CdS的电子结构起到了改善作用.稀土原子的引入,增强了稀土原子与相邻S原子的相互作用,且稀土原子与S成键都有很高的共价性.稀土掺杂后CdS的静态介电常数、吸收系数和反射率都明显降低,表明其导电性和光的透过率增强.以上结果说明稀土元素的掺入能有效调制CdS的光电性质. 展开更多
关键词 光电材料 CDS 掺杂 第一性原理
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缺陷对光子晶体透射能带谱的简并效应研究 被引量：6
13
作者 韦吉爵 苏安 +3 位作者 高英俊 梁祖彬 陈颖川 白书琼 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期56-60,共5页
为了设计高品质、高性能的光学滤波器和光开关,利用传输矩阵法通过数值计算模拟的方式绘制1维光子晶体的透射能带谱,研究和分析了两缺陷之间距离和缺陷的厚度对光子晶体透射能带谱的简并效应。结果表明,当两缺陷之间距离越大,透射能带... 为了设计高品质、高性能的光学滤波器和光开关,利用传输矩阵法通过数值计算模拟的方式绘制1维光子晶体的透射能带谱,研究和分析了两缺陷之间距离和缺陷的厚度对光子晶体透射能带谱的简并效应。结果表明,当两缺陷之间距离越大,透射能带谱简并效应越明显,当间距增大到一定数值时,出现分立透射峰完全简并现象;当缺陷厚度整数倍增大时,光子晶体透射能带谱出现简并的趋势,但缺陷厚度奇数倍增大与偶数倍增大时,透射能带谱简并速度不一样,前者的简并速度小于后者的简并速度;缺陷厚度无论是奇数倍增大还是偶数倍增大,光子晶体透射能带谱简并的速度均逐渐减小。缺陷对光子晶体透射能带谱简并效应的调制规律,为光子晶体设计新型光学滤波器件、光学开关及其调制机制等提供了指导。 展开更多
关键词 材料 光电子学 传输矩阵法 缺陷模 简并 光子晶体
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ZnS/ZnO异质结构的制备及其光催化性能 被引量：6
14
作者 崔磊 董晶 +2 位作者 杨丽娟 王帆 夏炜炜 《精细化工》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期580-584,共5页
以醋酸锌、硫脲为原料,采用简单的一步溶剂热法合成了花状Zn S微球,并分别在550、600和650℃下进行高温氧化处理,获得了Zn S/ZnO异质结构半导体材料。利用XRD、SEM、EDS、表面积分析仪、拉曼光谱仪和UV-Vis对材料的形貌、结构、比表面... 以醋酸锌、硫脲为原料,采用简单的一步溶剂热法合成了花状Zn S微球,并分别在550、600和650℃下进行高温氧化处理,获得了Zn S/ZnO异质结构半导体材料。利用XRD、SEM、EDS、表面积分析仪、拉曼光谱仪和UV-Vis对材料的形貌、结构、比表面积和光学性质进行了测定,并以罗丹明B（Rh B）为模型污染物考察了样品的光催化性能。结果表明：原位合成的样品为立方相Zn S微球,经过550℃高温氧化1 h后,由于O原子的进入,生成少量ZnO,经过600℃高温氧化1 h后形成了Ⅱ型异质结构Zn S/ZnO,经过650℃高温氧化1 h后,样品基本上成为ZnO。随着高温氧化温度的升高,样品的禁带宽度整体呈下降趋势。光催化结果显示：Zn S/ZnO异质结构具备较优的光催化性能,紫外光照射40 min,Rh B降解率达到98.5%。 展开更多
关键词 水热法 ZnS/ZnO异质结构 高温氧化 光催化性能 功能材料
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SrTiO_3薄膜氧缺陷的第一性原理研究 被引量：8
15
作者 薛卫东 蔡军 +2 位作者 王明玺 张鹰 李言荣 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第4期875-878,共4页
在广义梯度近似(GGA)下,利用超软赝势对真空条件下SrTiO3超晶胞的体系能量、原子间电子云重叠布局数和电子态密度等进行了自恰计算.结果显示,对有氧缺陷的超晶胞优化后,晶格参数的几何平均值增大了2.711%,这表明在高温条件下外延生长ST... 在广义梯度近似(GGA)下,利用超软赝势对真空条件下SrTiO3超晶胞的体系能量、原子间电子云重叠布局数和电子态密度等进行了自恰计算.结果显示,对有氧缺陷的超晶胞优化后,晶格参数的几何平均值增大了2.711%,这表明在高温条件下外延生长STO薄膜时,产生了氧缺陷,并且氧空位易处于薄膜表层;另外,表层氧缺陷使表层Ti原子明显的发生偏心位移,两个Ti原子的核间距由0.3905 nm增大至0.4234 nm,b轴上的氧原子则向中心靠近了0.0108 nm、并沿c轴方向上突了0.0027 nm,使STO晶体产生自发极化,氧缺陷还使STO的电子态密度的能隙增宽了1.75 eV,达到2.48 eV,从而使STO晶体由顺电相转向铁电相. 展开更多
关键词 薄膜物理学 氧缺陷 第一性原理 态密度 外延生长
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