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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
1
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
2
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
3
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
4
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
5
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
6
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
7
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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钛网上CdS纳米微球的制备及可见光下产氢性能研究
8
作者 陈志强 崔磊 +2 位作者 董晶 李海霞 夏炜炜 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第2期727-733,共7页
为了提高催化剂的光催化产氢能力,本文采用简单的水热法,在处理后的钛网表面生长了CdS纳米微球。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对样品的成分、结构、形貌进行了表征... 为了提高催化剂的光催化产氢能力,本文采用简单的水热法,在处理后的钛网表面生长了CdS纳米微球。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等测试手段对样品的成分、结构、形貌进行了表征,并研究了其光电化学性能及可见光下光催化性能。结果表明,钛网上生长的CdS微球由纳米棒组装而成,通过缺陷调控,Cd/S物质的量之比为1∶1(CdS-1)的样品具有良好的光电响应,在零偏压下最大光电流约为140μA,可见光下的产氢率可达212.6μmol·h^(-1)·cm^(-2),并且方便回收,是一种理想的光催化产氢材料。 展开更多
关键词 水热法 缺陷调控 钛网 CdS纳米微球 光电化学性能 光催化产氢
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稀土金属Y掺杂锐钛矿TiO_(2)(101)表面的改性 被引量：1
9
作者 朱黎原 王志文 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2024年第2期286-292,共7页
为了掌握Y原子掺杂在锐钛矿TiO_(2)(101)表面的稳定吸附位置和电子结构变化,提高其表面光催化活性,本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了Y原子掺杂在完美的、带有亚表层氧空位和带有表层氧空位的锐钛矿TiO_(2)(101)表面的结... 为了掌握Y原子掺杂在锐钛矿TiO_(2)(101)表面的稳定吸附位置和电子结构变化,提高其表面光催化活性,本文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了Y原子掺杂在完美的、带有亚表层氧空位和带有表层氧空位的锐钛矿TiO_(2)(101)表面的结构稳定性和电子性能。结构优化和电荷密度结果表明,Y原子可以稳定吸附在三种不同的表面上。在完美表面吸附时,Y原子最稳定的吸附位置是两个三配位O原子之间的空位;与完美表面类似,在带有亚表层氧空位表面吸附时,Y原子最稳定吸附位置是与氧空位邻近的两个三配位O原子之间的空位;而在带有表层氧空位表面吸附时,Y原子则停留于氧空位邻近的四配位Ti原子位置上最稳定。电荷密度计算结果也表明Y原子与这三种表面结合非常稳固。电子态密度计算结果表明,在带有表层氧空位的锐钛矿TiO_(2)(101)表面引入Y原子会在费米面附近的带隙中引入缺陷态,带隙从1.67 eV降至1.44 eV,这有可能引起电子的分级跃迁,提高表面光催化能力。本文的研究为利用单原子Y掺杂提高TiO_(2)(101)表面光催化能力提供了理论支持。 展开更多
关键词 钇 锐钛矿TiO_(2)(101)表面 氧空位 结构稳定性 电子态密度 第一性原理
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CZTS基单晶材料研究进展和展望 被引量：1
10
作者 傅文峰 朱旭鹏 +3 位作者 廖峻 汝强 薛书文 张军 《人工晶体学报》 北大核心 2024年第1期12-24,共13页
Ⅰ_(2)-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ_(4)型半导体铜锌锡硫(CZTS)在成本、组成元素丰度、毒性和稳定性等方面具有突出优势,被认为是一种很有前途的太阳能吸收材料,应用于绿色和经济的光伏领域。尽管Cu_(2)ZnSn(S,Se)_(4)拥有与黄铜矿相似的晶体结构和光电性... Ⅰ_(2)-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ_(4)型半导体铜锌锡硫(CZTS)在成本、组成元素丰度、毒性和稳定性等方面具有突出优势,被认为是一种很有前途的太阳能吸收材料,应用于绿色和经济的光伏领域。尽管Cu_(2)ZnSn(S,Se)_(4)拥有与黄铜矿相似的晶体结构和光电性能,但其转换效率却远远低于Cu(In,Ga)Se_(2)(23.5%)。传统研究多数集中在多晶薄膜材料和器件的光电性能,导致材料关键缺陷态甄别及其能带调控规律尚不清晰,成为限制CZTS基光电器件性能的瓶颈。本文综述了CZTS基单晶材料,详细介绍了其晶体结构和物理性质,概述了移动加热器法、碘输运法和熔盐法制备高质量单晶的工艺,多型纳米晶库的研究,以及天然锌黄锡矿的物性研究。根据制备的CZTS基单晶材料讨论了其光学和电学性能。最后总结了CZTS基单晶材料在半导体器件的应用及目前存在的问题,为提高Ⅰ_(2)-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ_(4)型半导体材料器件的性能提供可能的发展方向。 展开更多
关键词 铜锌锡硫 天然锌黄锡矿 缺陷态 光电性质 移动加热器法 碘输运法 熔盐法
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过渡金属掺杂的g-GaN吸附Cl_(2)和CO气体分子的第一性原理研究 被引量：1
11
作者 田双林 高廷红 +4 位作者 刘玉涛 陈茜 谢泉 肖清泉 梁永超 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1189-1200,共12页
基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统研究了类石墨烯氮化镓(g-GaN)和掺杂过渡金属原子(TM)的g-GaN对Cl_(2)和CO气体分子的吸附行为。结果表明,Cl_(2)和CO在本征g-GaN上的吸附均为物理吸附,2个体系的吸附能均为正值,表明体系不稳定。... 基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统研究了类石墨烯氮化镓(g-GaN)和掺杂过渡金属原子(TM)的g-GaN对Cl_(2)和CO气体分子的吸附行为。结果表明,Cl_(2)和CO在本征g-GaN上的吸附均为物理吸附,2个体系的吸附能均为正值,表明体系不稳定。相反,Cl_(2)和CO在Fe和Co掺杂的g-GaN上吸附时的吸附能为负值,且吸附能较小,表明吸附体系稳定。通过分析态密度、电荷密度差和能带结构等性质,可以得出结论:过渡金属原子的引入能有效增强气体分子与g-GaN之间的相互作用。 展开更多
关键词 气体传感 类石墨烯GaN 吸附 过渡金属掺杂
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宇宙学模拟中出现本星系群卫星星系对的概率
12
作者 郎荣娇 陈钢 《天津师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第2期6-11,18,共7页
为检验星系或宇宙学模型,使用近邻宇宙观测提供的暗物质晕中卫星星系相空间分布的独特数据,从卫星星系对的角度,研究宇宙学模拟和观测结果的相似性.在结合星系半解析模型的宇宙学模拟数据中,分别选择类银河系系统和类仙女座星系系统作... 为检验星系或宇宙学模型,使用近邻宇宙观测提供的暗物质晕中卫星星系相空间分布的独特数据,从卫星星系对的角度,研究宇宙学模拟和观测结果的相似性.在结合星系半解析模型的宇宙学模拟数据中,分别选择类银河系系统和类仙女座星系系统作为研究样本,采用与前人研究相似的相空间判据在较大的样本中计算其中卫星星系成对的比例,得到模拟中出现卫星星系对的概率远小于观测的结果.此结果与已有研究结果基本一致,对类仙女座星系样本使用与观测更相符的投影速度判据可以部分缓解模拟与观测的差别.此外,模拟中位置和速度不确定性较大的一类星系(孤儿星系,即无对应暗物质子结构的星系)对上述结果没有显著影响. 展开更多
关键词 卫星对 宇宙学模型 星系半解析模型 本星系群
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脉冲电子辐照下P型硅材料短期退火的数值模拟 被引量：1
13
作者 白小燕 刘岩 +5 位作者 王桂珍 齐超 金晓明 李瑞宾 王晨辉 李俊霖 《现代应用物理》 2024年第2期132-138,共7页
建立了脉冲电子辐照下硅材料短期退火的数值模拟方法,主要分为两步:一是基于连续性方程得到缺陷和载流子密度的时间演化;二是基于SRH复合理论计算空穴寿命,然后根据空穴寿命计算短期退火因子。数值模拟结果表明,40 ns脉冲电子辐照下P型... 建立了脉冲电子辐照下硅材料短期退火的数值模拟方法,主要分为两步:一是基于连续性方程得到缺陷和载流子密度的时间演化;二是基于SRH复合理论计算空穴寿命,然后根据空穴寿命计算短期退火因子。数值模拟结果表明,40 ns脉冲电子辐照下P型硅材料的短期退火可以分为两个阶段:第一个阶段发生在10^(-5)~10^(-3)s,主要是硅间隙原子被硼替位原子捕获形成硼间隙原子的过程,短期退火因子从10下降到3;第二个阶段发生在0.1~1 s,主要是空穴被氧原子捕获形成VO的过程,短期退火因子从3下降到1。脉冲电子在材料中沉积的电离能导致大量电子空穴对产生,对位移损伤短期退火主要产生两方面的影响:一方面增强了硅间隙原子的扩散能力,加速了硼间隙原子的形成;另一方面对空穴寿命产生影响。与早期文献中相同条件下的实验结果对比可发现,本文模拟结果与实验结果符合得较好。 展开更多
关键词 脉冲电子 短期退火 空穴寿命 连续性方程 SRH复合
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