(100)应变对正交相Ca_2P_(0.25)Si_(0.75)能带结构及光学性质的影响

采用第一性原理贋势平面波方法对(100)应变下正交相Ca2P0.25Si0.75的能带结构及光学性质进行模拟计算。计算结果表明:(100)面在晶格发生100%~116%张应变时,带隙随着应变增加而减小;在晶格发生96%~100%压应变时,带隙随着张应变的增加而增加;88%~96%压应变时,带隙随着压应变的增加而减小;当压应变大于88%后转变为间接带半导体。当施加应变后光学性质发生显著的变化:随着压应变的增加静态介电常数、折射率逐渐减小,张应变则反之。施加压应变反射向低能方向偏移,施加张应变反射向高能方向偏移,但施加应变对反射区域的影响不显著。施压应变吸收谱、光电导率的变化与介电函数和折射率相反。综上所述,应变可以改变Ca2P0.25Si0.75的电子结构和光学常数,是调节Ca2P0.25Si0.75光电传输性能的有效手段。     

拉伸应变对单层MoTe_2电子结构的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法计算了单层Mo Te_2的能带结构和态密度,研究了拉伸应变对单层Mo Te_2电子结构的影响。结果表明:与单轴应变相比,双轴应变对Te–Te原子间距和Te–Mo–Te键角等晶格参数的影响更大,键长和键角的变化会影响原子不同轨道间的耦合强度,因此在调节单层Mo Te_2的带隙宽度时,施加双轴应变比单轴应变更有效。对单层Mo Te_2施加单轴应变后,其带隙宽度随着应变的增加缓慢减小,能带结构与未施加应变时相同,仍为直接带隙。而施加双轴应变后,单层Mo Te_2的带隙宽度明显变小,当应变接近6%时,其能带结构由直接带隙变为间接带隙。通过对投影电荷密度的分析,揭示了施加双轴拉伸应变时能带结构变化的根本原因。     

Bi2O3-B2O3-Ga2O3玻璃的光学折射率和带隙研究

采用传统熔融淬冷法制备了5组高Bi2O3含量的Bi2O3-B2O3-Ga2O3系统玻璃样品.测试了玻璃样品的密度,折射率和吸收光谱.利用经典的Tauc方程计算了样品的间接允许光学带隙Eopgi,直接允许光学带隙Eopgd和Urbach能量ΔE.根据Duffy等人提出的经验推导公式计算了样品的能量带隙Eg.研究了Ga2O3含量对玻璃样品的密度、折射率、摩尔折射度Rm、金属标准值Mm、光学带隙、能量带隙和Urbach能量的影响,并分析了它们之间的关系.结果表明:随着Ga2O3含量的增加,玻璃样品的密度和折射率逐渐增大,但Ga3+对玻璃折射率的影响要小于B3+;玻璃样品的紫外吸收增强,光学带隙和能量带隙逐渐减小,光学带隙和能量带隙的比值约为1:1.1;Urbach能量逐渐减小,即玻璃中带裂变和缺陷形成的趋势越小.     

Bi2O3-B2O3-BaO系玻璃的光学折射率与带隙

研究了Bi2O3-B2O3-BaO三元系统的玻璃形成区,给出了该三元系统玻璃形成范围.采用熔融淬冷法制备了60Bi2O3-(40-x)B2O3-xBaO(x=5,10,15,20)和65Bi2O3-25B2O3-10BaO(以摩尔计)的5组高Bi2O3含量的Bi2O3-B2O3-BaO玻璃样品.测试了玻璃样品的折射率和吸收光谱,根据经典的Tauc方程计算了间接允许光学带隙和直接允许光学带隙,计算了样品的能量带隙,并估算了它们之间的关系.研究结果表明;随着BaO含量的增加,玻璃样品折射率逐渐增大,但Ba2 对玻璃折射率的影响要远小于Bi3 ;玻璃样品的紫外吸收增强,光学带隙和能量带隙逐渐减小,光学带隙和能量带隙的比值约为1:1.2.     

Li2B4O7-Bi2O3-WO3玻璃的光学性能研究

采用熔融淬冷方法制备了(100-x)Li2B4O7-x(Bi2O3·WO3)(5≤x≤20)玻璃.采用比重计测定了玻璃密度,分光光度计测量了玻璃的吸收光谱,V棱镜折射仪测量了玻璃折射率.结果表明,随着Bi2 O3·WO3含量的增加,玻璃样品的密度和摩尔体积增大,而氧堆积密度减小;玻璃的吸收光谱中截止波长逐渐向长波方向移动,玻璃的间接跃迁光学带隙、Urbach能和费米能逐渐减小,折射率增大.光学性能的变化和玻璃网络中部分桥氧转变为非桥氧有关.     

应力对立方相Ca2Ge光电性能的第一性原理研究

通过应力调控方式,采用了GGA和LDA两种近似方法分别计算了立方相Ca2Ge在-2 ～4 GPa应力下的电子结构和光电特性.根据能带结构计算结果得到,在-2～4 GPa应力范围,立方相Ca2Ge均为在G高对称点的直接带隙半导体,在0 GPa下GGA和LDA计算的带隙值分别为0.55 eV和0.426 eV.态密度结果表明了在所有调控应力下,价带主要是由Ge的p态电子贡献,导带主要是由Ca的d态电子贡献.分析复介电函数得到,0 GPa下的静态介电常数ε1(0)取得最大值,在所有应力范围内,介电函数ε1在E=0.7 eV附近获得最大峰值,但2 GPa和4 GPa下的介电函数最大值向低能区移动,介电函数虚部ε2峰值主要是由Ge的4p态电子向Ca的3d态跃迁所产生的.根据折射率、反射谱、吸收谱信息,-2 GPa、2 GPa和4 GPa的调控应力使立方相Ca2 Ge在5.2 ～6.5 eV能量范围内呈现出了较强的金属反射特性,此时,折射率和吸收谱值为0,反射谱取得最大值1,而能量损失函数分析表明,在调控应力下,出现最大能量损失的横坐标值从10.2 eV移动至7.8 eV,表明了可通过施加应力方式调控光电子能量出现的最大损失.     

CsCl对GeS_2-Sb_2S_3硫系玻璃光学及析晶特性的影响

通过熔融-淬冷法制备了(100-x)(0.9GeS2-0.1Sb2S3.)-xCsCl(x=5,10,15,20,以摩尔计)系列硫卤玻璃.测试了样品的折射率和吸收光谱.根据Tauc方程计算了间接允许光学带隙和直接允许光学带隙.通过差热分析对微晶玻璃析晶动力学进行了研究.利用析晶活化能(E)和频率因子(v),并结合动力学因素和热力学因素分析了玻璃的稳定性.结果表明:随着CsCl含鼍的增加,样品的线性折射率变小,短波截止波长蓝移,光学带隙逐渐增大,玻璃稳定性变差:85(0.9GeS2-0.1Sb2S3)15CsCl玻璃样品较适合制备透明的微晶玻璃,可用于研究硫系基质玻璃与微晶玻璃之间的三阶非线性效应.     

GexAs20Se80-x玻璃的化学组成对结构和物理性质的影响

本文制备了一系列Ge_xAs₂₀Se_80-x硫系玻璃,旨在了解化学组成和平均配位数对其结构和物理性质的影响。采用棱镜耦合法测量玻璃的折射率,采用分光光度法测量玻璃透射率并根据透射谱得到玻璃的光学带隙。研究发现,当玻璃组成满足完全化学计量配比之前,随着Ge含量的增加,玻璃的折射率随之减小,而光学带隙随之增大。通过测量拉曼光谱并对其进行分解,发现随着玻璃化学组成的改变,其结构中异极键相对数量的变化是合理的;而同极键的数量则与光学带隙和折射率的变化密切相关,主要是由于同极键形成的带尾可以降低玻璃的光学带隙。另一方面,玻璃的各个结构单元及物理性质在满足完全化学计量配比的玻璃组成上出现转变行为,由此可以断定,Ge_xAs₂₀Se_80-x硫系玻璃的化学组成主导着其结构和物理性质。     

真空蒸发制备ZnTe纳米薄膜

利用真空蒸发的方法制备ZnTe纳米薄膜,用X射线衍射仪、紫外可见分光光度计对薄膜的物相结构、光学特性进行了测试,用冷热探针、薄膜测厚仪、四探针电阻率测试仪对薄膜导电类型、厚度、折射率和电阻进行了测试。结果表明,当原子配比Zn∶Te=1∶0.7,热处理温度T=500℃时,可制备较理想的ZnTe多晶薄膜,薄膜的择优取向沿(111)晶向,光透射增加,薄膜的光学带隙为2.341eV.薄膜的导电类型为P型。折射率随波长的增加而减小。     

B2O3-K2O-Sb2O3系统玻璃的光学折射率及带隙

高折射率和非线性光学玻璃可以用于高速光开关、光学存储器、新型光纤和光学运算元件等，其研究受到各国科技工作者的高度重视，本文采用熔融淬冷法制备了组成为(85-x)B₂O₃-15K₂O-xSb₂O₃(x=70, 75, 80, 85)的4组玻璃，测试了玻璃样品的密度、折射率、热学性能、拉曼光谱和吸收光谱，利用玻璃样品的吸收光谱计算了其直接允许光学带隙、间接允许光学带隙及Urbach能量。结果表明：随着Sb₂O₃含量的增加，玻璃样品的密度从4.445g/cm³逐渐增加到4.767g/cm³，折射率从1.9438增加到2.0058，玻璃转变温度从291℃降低到260℃，玻璃析晶温度从463℃降低到370℃，直接光学带隙从3.2775eV降低到3.1379eV，间接光学带隙从3.1444eV降低到3.0256eV，Urbach能量从0.137eV逐渐减小到0.107eV。说明Sb₂O₃-K₂O-B₂O₃系统玻璃可以作为新型的非线性光学玻璃候选材料之一。     

Ce掺杂ZnO的晶体结构、发光和光催化性能的不同机理

采用溶胶凝胶法合成了一系列Ce掺杂ZnO粉晶。采用XRD, UV-VIS, FT-IR, PL技术及以亚甲基蓝溶液脱色反应为模型,研究了Ce掺杂ZnO晶体结构、光学带隙、成键、光致发光及光催化性能产生的不同机理。结果表明:低含量Ce掺杂和高含量Ce掺杂对ZnO结构和性能产生的机理存在差异。低含量Ce掺杂时,ZnO晶格参数及Zn-O键长因原子半径大的Ce~(3+)替代原子半径小的Zn~(2+)而增加,光学带隙因Burstein-Moss效应而宽化,结晶性能因ZnO成核空间增加而提高,青蓝色发光峰因结晶性能提高而减弱。高含量Ce掺杂时,ZnO晶格参数及Zn-O键长因Ce~(3+)Ce~(4+)转化而减小,光学带隙因Ce~(3+)占据Zn~(2+)格位而减小,结晶性能因氧化铈包覆作用并降低结晶速率而提高,青蓝色发光峰随缺陷增加而增强。Ce掺杂ZnO光催化能力随光学带隙减小而提高。光催化性能最优Ce掺杂量为2%。FT-IR表明系列Ce掺杂ZnO均含有Zn-O和Ce-O-Zn等成键。     

基于霍布金森压杆的砂岩动态力学特性数值模拟研究

以砂岩为研究对象,采用ANSYS/LS-DYNA软件建立分离式霍布金森压杆数值模型,模拟砂岩在不同应变率及应力波加载次数下的冲击过程.研究结果表明:随着应力波的传递,砂岩表现为三种破坏模式:张应变破坏、沿径向劈裂拉伸破坏、压碎破坏阶段;随着应变率的增大,动态峰值应力和峰值应变也随之增大;应变率一定时,随着应力波加载次数的增加,岩样的入射能、反射能、耗散能都呈现减小的趋势,而总耗能却表现为逐渐增大.     

准等静压制备ANbTeO6(A=K,Rb)透明陶瓷的结构与光学性能

具有立方晶体结构的缺陷烧绿石ANbTeO₆ (A=K,Rb)陶瓷是一类颇具潜力的新型透明陶瓷材料,但RbNbTeO₆透明陶瓷制备鲜见报道,且A位离子对透明陶瓷的结构及其光学性能的影响尚缺乏研究。本工作采用固相反应合成了KNbTeO₆(KNT)和RbNbTeO₆ (RNT)单相陶瓷粉体,通过无压预烧结合准等静压烧结制备出了光学性能优良的透明陶瓷,系统比较了二者的光学带隙、折射率与色散、红外截止波长。结合对2种材料的晶体结构分析,发现晶格常数随A位离子半径从10.247 9?(KNT)增大为10.258 0?(RNT),但(Nb/Te)—O键长变化不大。与KNbTeO₆(2.23 eV)相比,RbNbTeO₆透明陶瓷的带隙减小到2.20 eV,导致可见光吸收边略微红移;分子电子极化率和晶胞体积增大使材料在589.3 nm处的光学折射率从1.973 (KNT)上升至2.013 (RNT);(Nb/Te)O₆八面体振动的减弱使RNT的红外截止...     

应变ZnO光学和电学特性的第一性原理计算

基于应变张量理论,建立未应变ZnO与不同Mg组分表征的应变ZnO/Zn_(1-x)Mg_xO超胞模型,进而采用密度泛函理论框架的第一性原理平面波规范-守恒赝势方法,研究应变ZnO的电学和光学特性。计算结果表明,导带电子有效质量随应力增加而稍有增加;"重空穴"带和"轻空穴带"的空穴有效质量几乎未受到应力的影响,而场致分裂带空穴有效质量随应力增加而明显减小,该结果与KP法计算结果一致。光学特性研究表明,在23~40 eV高能段,由于应变ZnO的反射率和吸收值均小于未应变ZnO的反射率和吸收值,表明应变ZnO在高能段平均光透射率增加。     

Ni掺杂对Cu_3N薄膜结构与性能的影响

采用射频反应磁控溅射方法在玻璃基底上制备了Ni掺杂Cu3N薄膜,并研究了Ni掺杂对Cu3N的结构、电学性能和光学性能的影响。研究发现:Ni的加入使得Cu3N薄膜的(111)晶面向小角度偏移;随着Ni含量的增加,Cu3N薄膜的电阻率从1450×10-6Ω.cm减小到184×10-6Ω.cm,光学能隙从1.09eV增加到1.52eV。     

In含量对Ge-In-Se薄膜光学特性的影响(英文)

采用磁控溅射法制备了Ge-In-Se硫系薄膜,利用X射线衍射、可见-近红外吸收光谱和Raman光谱分析等技术对Ge-In-Se硫系薄膜的相态、结构和光学特性进行了研究和分析。结果表明:该Ge-In-Se薄膜具有良好的非晶特性。Raman光谱分析表明:[GeSe4]四面体Ge—Se键的高频振动模式是该薄膜的主要振动模式之一,且Ge—Se键的振动强度随着In含量的增加而减小;当In的含量达到13.87%(摩尔分数)时,[GeSe4]四面体消失,而[InSe4]四面体的对称伸缩振动模式成为了主要振动模式。采用Swanepoel方法和经典Tauc方程计算发现:随着In含量增加,该薄膜的短波吸收限红移,折射率逐渐增大,光学带隙逐渐减小。     

反应磁控溅射氧化钨电致变色薄膜结构与性能

采用脉冲直流反应磁控溅射镀膜方法在透明导电玻璃FTO(SnO_2:F)上制备厚度分别为50、100、150、200、250和300 nm的WO_3薄膜。分析了薄膜着色前后晶体结构和表面形貌的变化,对薄膜的循环伏安特性和光学性能进行测试。结果表明:不同厚度氧化钨薄膜均为结晶态,具有单斜晶系结构;随着薄膜厚度增加,薄膜结晶程度逐渐增加;薄膜着色/褪色循环中,不同厚度的WO_3薄膜均发生单斜晶系WO_(2.92)与立方晶系WO_3的可逆转变,产生晶格应变,并且随厚度增加,薄膜晶格应变先减小后增大,薄膜厚度为250 nm时,变色前后晶格应变最小,厚度增加至300 nm薄膜时,着色产生应变明显增大。在相同驱动电压下,随薄膜厚度增加,光学调制幅度(550 nm)、着色效率先增大后减小,厚度为250 nm时获得最大调制幅度76.01%和着色效率21.04 cm~2/C;当厚度进一步增加至300 nm时,薄膜褪色态透过率降低到49.30%后无法继续褪色,着色效率也开始下降。使用XPS分析了薄膜着、褪色状态下W元素的化学态,发现300 nm薄膜褪色后一部分W~(5+)无法转变成W~(6+),导致薄膜仍为蓝色。     

反应磁控溅射氧化钨电致变色薄膜厚度对结构、性能的影响

采用脉冲直流反应磁控溅射镀膜方法在FTO透明导电玻璃上制备厚度分别为50nm、100nm、150nm、200nm、250nm和300nm的氧化钨薄膜;采用XRD( X射线衍射) 和AFM（原子力显微镜）分析薄膜着色前后晶体结构和表面形貌的变化;采用电化学工作站和可见-近红外分光光度计对薄膜的循环伏安特性和光学性能进行测试。研究获得：不同厚度氧化钨薄膜均为结晶态,具有单斜晶系结构;随着薄膜厚度增加,薄膜结晶程度逐渐增加;薄膜着色/褪色循环中,不同厚度氧化钨薄膜均发生单斜晶系WO2.92与立方晶系WO3的可逆转变,产生晶格应变,并且随厚度增加,薄膜晶格应变先减小后增大,薄膜厚度为250nm时变色前后晶格应变最小,厚度进一步增加至300nm薄膜着色产生应变明显增大。在相同驱动电压下,随薄膜厚度增加,光学调制幅度（550nm）、着色效率先增大后减小,厚度为250nm时获得最大调制幅度76.01%,和着色效率21.04cm2/C;当厚度进一步增加至300nm时,薄膜褪色态透过率降低到49.30%后无法继续褪色,着色效率也开始下降。使用XPS进一步分析了薄膜着、褪色状态下W元素的化学态,发现300nm薄膜褪色后一部分W5+无法转变成W6+,导致薄膜仍为蓝色。     

Ni掺杂对铋层状钙钛矿Bi_6Fe_2Ti_3O_(18)薄膜微结构及铁电性能的影响

利用化学溶液沉积法在Pt/Ti/SiO_2/Si(100)基片上制备了Bi_6Fe_(2–x)Ni_xTi_3O_(18)(x=0,0.5,1.0,1.5)薄膜,研究了不同Ni掺杂量对Bi_6Fe_2Ti_3O_(18)薄膜微结构和铁电性能的影响。X射线衍射和Raman光谱测试结果表明:当Ni掺杂量x=1.5时,薄膜仍能保持单相结构,晶格畸变和薄膜压应力随Ni掺杂量分别逐渐增大和减小。Ni掺杂薄膜具有Aurivillius相陶瓷材料典型的不规则扁平状颗粒。随着Ni掺杂量逐渐增加,薄膜的P_s和P_r先增大后减小,而Ec和漏电流逐渐增大。Ni掺杂导致的Bi_6Fe_2Ti_3O_(18)薄膜晶格畸变增加,薄膜压应力减小和氧空位浓度增加是引起薄膜铁电性能变化的主要原因。     

Gd2O2S电子结构及光学性质的第一原理研究

利用基于密度泛函理论的第一原理方法研究了Gd2O2S的电子结构及光学性质.能带结构分析表明:Gd2O2S是一种间接带隙的半导体材料,其间接带隙值为3.22 eV,且价带顶和导带底分别位于G点和M点.态密度计算表明价带顶部由O2p和S 3p态杂化而成,导带底部主要由Gd 5d态构成.在对带隙进行1.15 eV的剪刀修正后,通过第一原理方法研究了Gd2O2S的光学性质.计算并分析了Gd2O2S的介电函数、复折射率、吸收系数和透光率.其中,静态折射率的计算值与实验值吻合得很好,Gd2O2S在可见到红外区的理论透光率的计算值为76.5％.