碳纳米管超晶格结构吸附Fe原子的电子机理

为了提高碳纳米管与Fe基体之间的润湿性,构造出N掺杂有限长碳纳米管超晶格结构.第一性原理能量计算结果表明,新型超晶格结构的埋置能正向升高,结构稳定性降低,但可以显著提高外壁对Fe原子的吸附能力.差分电荷密度结果表明,掺杂体系中N原子与邻近C原子间的π键出现了畸变,使得N原子易与Fe原子发生结合.布居数和电荷转移情况表明,N原子的掺入导致Fe原子失电子能力降低,但Fe—N间共价键强度提高.超晶格结构在一定的扭转和剪切变形下仍能保持对Fe原子的吸附能力.     

Ni/BiFeO_3超晶格磁电效应的第一性原理计算

为了探究铁磁/铁电超晶格材料的磁电耦合效应,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Ni/BiFeO_3超晶格的电子结构和磁矩.结果表明,Ni/BiFeO_3超晶格界面处Ni-3d轨道与O-2p轨道发生了强烈的电子杂化作用,Ni和BiFeO_3界面主要通过以O原子为中间媒介的电荷转移进行相互影响.在外加电场作用下,由于铁电极化的存在,超晶格结构上下两个界面存在磁化差异,原子成键和电荷转移重新分布能够引起较强的磁电耦合效应. Ni/BiFeO_3超晶格界面磁电耦合系数约为3. 509×10-~(14)T·cm~2/V.     

新型三维（3,3）碳纳米管聚合体

本文研究了单壁（3,3）碳纳米管束在高压下的结构演变过程。在静水压40 GPa下,（3,3）碳纳米管束会直接聚合形成一种新型六方三维碳纳米管聚合体（命名为六方3D-（3,3）碳）。卸除压力后,它能保持其结构不变,成为一种新型半导体性的超硬碳。该研究为压缩碳纳米管合成新型碳提供了理论依据。     

C6H6掺杂MgB2超导块材的制备及其磁通钉扎机制

以镁粉(Mg)、硼粉(B)和苯(C_6H_6)为原料,经高能球磨和固相烧结制备C_6H_6掺杂的MgB_2超导块材,研究C_6H_6掺杂对MgB_2相演化、微观结构及超导临界电流密度Jc的影响。结果表明:C_6H_6掺杂几乎不改变MgB_2的形成温度;C进入MgB_2晶格替代B,晶格常数a逐渐减小,晶粒逐渐细化;掺杂C_6H_6摩尔分数为0.04的MgB_2样品具有相对低的超导临界转变温度T_c,为31 K,但却表现出优异的J_c,其在高温20 K、高磁场强度2 T下,Jc保持在3.6×10~4A/cm~2,这主要得益于晶界钉扎和点钉扎的混合磁通钉扎机制。     

Cδ掺杂AlxGa1-xAs多层外延与超晶格的MOVPE生长及其霍耳评估

使用自动变温霍耳测试系统测定了减压 MOVPE外延生长的 Cδ掺杂 Alx Ga1-x As多层外延与pipi Alx Ga1-x As超晶格 .结果表明 ,以 TMAl为掺杂源的 Cδ掺杂 Alx Ga1-x As多层外延样品的二维空穴浓度可达到 1.1× 10 13 / cm2 ,比以 TMG为掺杂源的样品提高一个数量级 ,且其掺杂浓度对 Al摩尔分数的依赖程度远较使用 TMG为低 .实验还发现具有 10 15/ cm2二维空穴浓度的 Cδ掺杂 pipi Alx Ga1-x As超晶格的迁移率与具有 10 13 / cm2二维空穴浓度的 Cδ掺杂 Alx Ga1-x As多层外延的迁移率几乎没有差别 ,证实了 pipi Alx Ga1-x As超晶格中各δ掺杂层的电子云交叠大大减弱了电离杂质散射 ,使迁移率得到显著提高 .     

磷和硼共掺杂石墨相氮化碳的制备及其光催化性能研究

以磷酸钠为磷源,以氧化硼为硼源,采用元素掺杂法对石墨相氮化碳进行非金属元素共掺杂,以此来提高其对有机污染物的降解效率。分析测试结果表明：2种元素的共同掺杂使石墨相氮化碳在可见光范围内的响应能力增强,从而提高了样品对可见光的利用效率。此外,共掺杂还能够减小样品的能带宽度,抑制光生电子和空穴的复合效应,进而提高样品的光催化活性。两元素共掺杂的样品对罗丹明B具有良好的降解稳定性和循环使用性,其光催化降解速率是纯石墨相氮化碳的59.2倍。     

碳硅共掺氮化铝的p型掺杂效率研究

采用碳受主和硅施主共掺杂的方法制备低电阻率p型氮化铝晶体.通过第一性原理计算预测碳硅共掺氮化铝的p型掺杂效率及碳硅合适掺杂比.计算结果表明,在氮化铝中由碳硅共掺形成的Cn-Si络合物(n=1,2,3,4)可以稳定存在,特别是在C2-Si络合物中碳受主电离能仅有0.19 eV,比单个碳受主低0.28 eV.利用碳硅共掺方法,在实验上制备出空穴浓度为1.4×1014cm-3、迁移率为52 cm2/(V.s)的p型氮化铝晶体.     

Zn掺杂对GdMnO体系的晶体结构影响

系统研究了Gd（1-x）ZnxMnO3（x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0）体系的结构。结果表明,实验样品具有正交对称性结构。当Zn掺杂浓度x≤0.4时,随着Zn掺杂浓度的增加,晶格常数b、c减小,而晶格常数a增大,晶胞体积逐渐减小;当掺杂浓度x≥0.6时,Zn掺杂浓度的增加,晶格常数b、c增大,而晶格常数a减小,晶胞体积逐渐增大。计算表明Gd（1-x）ZnxMnO3系列化合物的容忍因子在0.76~0.92范围,可以形成稳定的钙钛矿结构。     

超晶格

人工超晶格的概念是1970年美国IBM的科学家Leo Esaki和Ray Tsu根据量子理论首先提出的。超晶格是一代新型的微电子学材料,具有广泛的应用前景。本文阐述了两种基本的半导体超晶格(组份超晶格和掺杂超晶格)的制备、能带结构以及可调制的特性,并对近年来作者应用离子束分析技术于     

流动注射计时电流法检测甲氧氯普胺

基于多壁碳纳米管修饰印刷碳电极对甲氧氯普胺的电催化作用,建立了测定甲氧氯普胺的流动注射计时电流法与印刷碳电极相比,多壁碳纳米管修饰印刷碳电极显著降低了甲氧氯普胺的氧化峰电位,提高了氧化峰电流．测定甲氧氯普胺的线性范围为8．04×10^-5-1．0×10^-3mol／L,检出限为5．0×10^-5mol／L（S/N=3）;1．0×10^-4mol／L的甲氧氯普胺测定的RSD为3．0％（n=9）．方法已成功应用于药片中甲氧氯普胺含量的测定．     

硼氮掺杂对八氢萘纳米带能带结构的调控

采用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了硼原子和氮原子掺杂对八氢萘纳米带能带结构的调控作用。研究结果显示硼原子和氮原子掺杂可以有效地调控八氢萘纳米带的能带结构：单双硼氮原子掺杂可以实现对八氢萘纳米带能带的半导体化;掺杂原子的浓度对八氢萘纳米带能带结构也有影响,提高掺杂原子浓度可以获得与单原子掺杂完全不同的能带结构。     

中温固体电解质Ce_(0.8)Gd_(0.2-x)Y_xO_(2-δ)(x=0,0.05,0.10)的制备与性能研究

用溶胶-凝胶法合成了固体电解质Ce0.8Gd0.2-xYxO2-δ(x=0,0.05,0.10).用X射线衍射谱、拉曼光谱分析了样品的微观结构,用交流复阻抗谱研究了样品的电学性能.结果表明:800℃焙烧的所有样品均为具有氧缺位的单相立方萤石结构,晶胞参数随钇(Y)掺杂量增加而减小.钇掺杂量x=0.05的样品Ce0.8Gd0.15Y0.05O2-δ的电导率最高,导电活化能最小,(σ700℃=5.58×10-3S·cm-1,Eα=0.92 eV),高于未掺杂Y的Ce0.8Gd0.2O2-δ样品的电导率(σ700℃=5.38×10-3S·cm-1Eα=1.09 eV).说明适量双掺杂Y提高了Ce0.8Gd0.2-xYxO2-δ的电导率并且降低了其活化能.     

第一性原理研究C对ZnO晶体和电子结构的影响

基于实际研究中较少关注的C杂质对ZnO中的影响,通过第一性原理研究了ZnO中非故意掺杂的C杂质对其晶体结构和电子结构的影响,结果发现:C易引起ZnO晶格畸变,造成化合键断裂的现象.CZn与其周围的O在高能位易发生氧化还原反应,产生CO2,引起Vo缺陷;低能位的CZn能存在ZnO晶格之中,产生一个新的施主能级,导电性呈现n型,对p型掺杂能产生强烈的补偿作用,不利提高材料的p型导电性能.     

First-principles calculations on the structure and electronic properties of boron doping zigzag single-walled carbon nanotubes

Calculations have been made for single-walled zigzag(n,0) carbon nanotubes containing substitutional boron impurity atoms using ab initio density functional theory.It is found that the formation energies of these nanotubes depend on the tube diameter,as do the electronic properties,and show periodic fea-ture that results from their different π bonding structures compared to those of perfect zigzag carbon nanotubes.When more boron atoms are incorporated into a single-walled zigzag carbon nanotube,the substit...     

具有方钠石笼型结构AlB3C3化合物的第一性原理研究

碱金属和碱土金属笼型化合物因其优异的电学和力学性质一直吸引着科研工作者的目光。本工作应用第一性原理计算,系统地探索了具有方钠石笼型结构AlB₃C₃化合物的晶体结构、电子性质和力学性质。计算结果表明：常压下AlB₃C₃ 的晶格常数为a = 4.731 ?,能带附近有能带穿过费米面显示其金属性,B-C笼型框架中B原子和C原子形成了很强的sp3杂化共价键。此外,AlB₃C₃ 化合物力学稳定,体弹模量B0为228 GPa。本工作拓展了人们对金属强共价键笼型硼碳化合物的认识。     

单壁碳纳米管静、动态屈曲问题的分子结构力学模型

采用分子结构力学方法研究单壁碳纳米管的静、动态屈曲问题.用分子框架结构模型模拟碳纳米管的原子结构,碳原子之间的共价键被模拟为框架梁单元,碳原子被模拟为单元节点.通过能量等价原理建立基于分子结构力学的局部原子势和计算结构力学单元应变能之间的关系,得到梁的截面参数.建立了单壁碳纳米管等效梁单元空间框架的静、动力屈曲有限元模型,研究了单壁碳纳米管在轴向载荷作用下的屈曲变形和临界屈曲应变,并与连续介质力学模型及分子动力学的结果进行了比较.     

钐和锌双掺杂La9.33（SiO4）6O2电解质的制备及其电导率

为提高磷灰石型电解质（LSO）的电导率,以氧化镧（La₂O₃）、氧化锌（ZnO）和氧化钐（Sm₂O₃）为主要原料通过尿素-硝酸盐燃烧法在600 ℃的温度下合成了掺杂钐和锌的La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}固体电解质粉末。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、变温介电测量系统对样品进行物质结构、表面形貌、电导率的表征。研究了不同温度和不同掺杂浓度下La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}的电导率。结果表明,Sm和Zn成功掺杂进入LSO的晶格中,样品具有典型的P6₃/m磷灰石结构且纯度高,LSO的形貌未改变。当Sm掺杂浓度为0.6,Zn掺杂浓度为1时,在温度为650 ℃下La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}的电导率达到1.50×10^-3 S/cm;确定了最佳烧结温度为1 400 ℃。La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}的电导率在同一温度下随着掺杂量的增加先提高后降低,掺杂样品的晶胞参数相比于未掺杂样品的晶胞参数增大,活化能随着掺杂量的增大先降低后升高。此外La_9.33Sm_xSi₅ZnO_{（25+1.5x）}的电导率在同一掺杂量下,随着温度的升高而提高。     

Sr和Nd掺杂对La_（9.33）（SiO_4）_6O_2电解质性能的影响

采用尿素-硝酸盐燃烧法对磷灰石型LSO电解质进行了三价稀土元素Nd和二价碱土元素Sr的La位掺杂,对合成样品进行XRD、SEM分析表征,并测试和分析了样品的电导率.结果表明：Sr、Nd掺杂对LSO的晶体结构、物相和形貌产生的影响很小,而适量的掺杂可有效提高LSO的氧离子传输性能.当掺杂x=0.3时,La9.33Mx（SiO4）6O2＋δ（M=Sr、Nd）具有最高离子电导率,La9.33M0.3（SiO4）6O2＋δ在500℃时的电导率分别为7.248×10-3S.cm-1、1.782×10-2S.cm-1.Nd掺杂不仅可以提高电导率,还可以降低传导活化能,相比于Sr掺杂更有利于LSO在中低温SOFCs中的应用.实验认为,Sr、Nd掺杂的LSO属于间隙氧传导机制,掺杂可以提高间隙氧的数量,间隙氧相比阳离子空位对LSO电导率的影响更大.     

第一性原理研究:Mg2+掺杂尖晶石型LiMn2O4的电子结构

尖晶石 LiMn₂O₄ 正极材料是在原有锂电池正极材料 LiCoO₂ 、LiNiO₂ 、LiMnO₂ 的基础上研发出来的优选 正极材料, 它相较于 LiCoO₂ 材料价格更加低廉热稳定性加强且安全性能有所提高。采用 Mg²⁺ 掺杂 LiMn₂O₄正极 材料, 利用基于密度泛函理论的第一性原理对 LiMg_0.5Mn_1.5O₄ 晶格常数与能带结构、态密度进行计算与分析。结 果表明: 新材料 LiMg_0.5Mn_1.5O₄ 的空间群为 F4332, 掺杂后晶胞参数 a 明显减小, 晶胞体积收缩; 掺杂量为 0.5 时明 显比掺杂量 0.125 时 Fermi 能量和能量密度高。Mg ²⁺ 掺杂能影响 LiMn₂O₄ 的晶体结构, 形成更加稳定的共价键。 掺杂量会改变 LiMn₂O₄ 的空间群影响到结构稳定性, 所以掺杂量不宜过大。