单点缺陷氧化石墨烯电子结构与光学特性的第一性原理研究

本研究采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,在局域密度近似和广义梯度近似下,研究了单点缺陷下不同结构氧化石墨烯的电子结构和光学特性。研究结果表明:文中四种构型的氧化石墨烯为力学稳定结构,其中包含不饱和氧原子的氧化石墨烯结构在水裂解及制氢中具有重要应用潜力。能带及分波态密度计算结果表明,包含不饱和氧原子的构型为间接带隙半导体,其余构型均为直接带隙半导体,且掺杂类型和带隙值随结构不同而改变。氧化石墨烯的光学吸收表现为各向异性,且在垂直于平面方向上的吸收边蓝移到近紫外可见光区。包含sp3杂化形式的结构光学吸收系数比包含sp2杂化的结构高,说明碳氧双键和悬挂键的存在对吸收光谱有重要影响。     

Ru_2P晶体电子特性的第一性原理研究

采用广义梯度近似(GGA)和局域密度近似(LDA)两种方法,并结合密度泛函理论对Ru2P晶体进行了结构优化,结果表明常压下LDA方法得到的晶格参数和晶胞体积比GGA方法更接近实验值。为研究其电子特性,计算了Ru2P晶体的能带结构,给出Ru2P晶体在-20~20 eV能量范围内总的态密度以及Ru原子的s、p、d电子轨道的投影态密度;通过状态方程拟合压强-体积(P-V)关系得到Ru2P晶体的体积模量B0及其对压强的一阶导数B0′。最后,对0～40 GPa压强范围内Mulliken布居分析变化情况作了讨论。     

Ru2P晶体电子特性的第一性原理研究

采用广义梯度近似(GGA)和局域密度近似(LDA)两种方法,并结合密度泛函理论对Ru2P晶体进行了结构优化,结果表明常压下LDA方法得到的晶格参数和晶胞体积比GGA方法更接近实验值.为研究其电子特性,计算了Ru2P晶体的能带结构,给出Ru2P晶体在-20～20 eV能量范围内总的态密度以及Ru原子的s、p、d电子轨道的投影态密度；通过状态方程拟合压强-体积(P-V)关系得到Ru2P晶体的体积模量B0及其对压强的一阶导数B0′.最后,对0～40GPa压强范围内Mulliken布居分析变化情况作了讨论.     

掺杂单层MoS_2电子结构的第一性原理计算

采用第一性原理研究Cu,Ag,Au掺杂单层MoS_2的键长畸变、能带结构和态密度。探讨Cu,Ag,Au掺杂对单层MoS_2电子结构的影响。结果表明:Cu,Ag,Au在S位掺杂的杂质能都低于在Mo位掺杂的杂质能,其在S位掺杂的体系的稳定性强于在Mo位掺杂的体系。在S位掺杂时,杂质与最近邻的Mo,S原子的键长都发生了畸变,畸变率最大的是dAu-Mo,达23.8%。与单层MoS_2的超胞相比,掺杂体系的禁带中出现了4条新能级,导带和价带的能量向低能区移动。杂质原子周围存在着电荷聚集,同时也存在电荷损失。     

掺杂K原子的(8,8)型碳纳米管的第一性原理研究

使用密度泛函原理分别对(8,8)型碳纳米管进行掺杂K原子的研究计算。结果表明,掺杂K原子后,碳纳米管有微小变形且与K原子之间出现电荷转移。碳纳米管的费米能级提高,且随着掺杂浓度的增大而增大,并与掺杂位置有关。同时,碳纳米管的禁带宽度减小,并与掺杂位置和掺杂浓度有关。     

BeO电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面膺势法对BeO电子结构进行了研究.结果表明,(1)BeO在-18.1eV、-15.4eV和-7.366eV价带区域存在p-s和p-p轨道杂化现象,解释了BeO分子能够稳定存在的部分原因;(2)Be原子与O原子形成共价成分,具有较高的共价键,其中共价键的比例为63.5%,离子键的比例为36.5%;(3)BeO吸收光谱的最强吸收峰位于16.75eV左右,与态密度分布图中价带与导带对应的跃迁能量中有3个与吸收光谱中的峰值基本对应.     

Al掺杂CeO2体系结构和电子性质的第一性原理研究

CeO2因具有较高的储氧/释氧能力、较强的氧化-还原性能,受到人们极大关注,并在工业催化领域其有重要应用.杂质对CeO2性能具有重要影响,用基于密度泛函理论的第一性原理方法和具有三维周期性边界条件的超晶胞模型,计算并分析了金属Al掺杂对CeO2原子结构、电子结构和化学特性的影响.在计算中,用DFT+U方法描述Ce 4f电子的强关联效应,用基于GGA的PAW势描述芯电子与价电子的相互作用.计算结果表明,Al掺杂降低还原能,使形成氧空位更容易,并从原子结构和电子结构等方面对掺杂降低还原能的机理进行了分析.     

外压力下TiN电子结构的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的赝势平面波方法,研究了fcc-TiN在不同压力下的稳定性以及电子结构。通过焓压计算得到TiN由fcc结构到bcc结构的相变压力值约为350GPa,并研究了fcc-TiN的力学稳定性。对fccTiN以及bcc-TiN的电子结构进行计算,对得到的电荷密度、能带结构以及电子态密度进行综合分析和比较,发现随着压力的增加TiN的金属性降低。     

Ti3SnC2电子结构的第一性原理研究

采用密度泛函数理论框架下的第一性原理研究了Ti3SnC2的电子结构,利用GGA-PW91基组对Ti3SnC2晶体结构进行了优化,并计算了Ti3SnC2的能带结构、总态密度和各原子的分态密度.对能带和总态密度的计算结果表明,Ti3SnC2在费米能级处电子态密度较高,材料表现出较强的金属性,同时材料的导电性为各向异性.Ti3SnC2各原子的分态密度图的计算结果表明,其导电性主要由Ti2的3d电子决定,Ti1的3d态电子、Sn的5p态电子和C的2p态电子也有少量贡献.决定材料电学性质的主要是Ti的3d、Sn的5p和C的2p态电子的p-d电子轨道杂化,而p-d电子轨道杂化成键则使材料具有比较稳定的结构.     

压力下纤锌矿ZnS电子结构的第一性原理研究

计算了纤锌矿ZnS以及压力体系下的电子结构,分析和比较了体系的能带结构、态密度、费米能级以及应力对ZnS体系电子结构的影响.所有计算都是基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一原理平面波超软赝势方法.结果表明:随着压力的逐渐增大,Zn-S键长缩短,相互作用增强,价带与导带分别向低能和高能方向移动,带隙Eg展宽,这从理论上解释了ZnS带边和能隙与压力的关系.     

Behaviour of piezoelectric lead zirconate titanate irradiating with high-energy xenon ions

The characteristics of a detector fabricated using piezoelectric lead zirconate titanate (PZT) were studied by irradiating it with a 400 MeV/n xenon (Xe) beam while changing the beam flux intensity. The largest output signal was observed from the detector when the beam power per unit time was estimated to be largest. It was also found that the sensitivity per Xe ion of the detector seemed to be higher with decreasing the amount of the Xe ion flux within the limits of the experimental conditions.     

高性能钛酸钡/聚合物复合材料的研究进展

具有高介电常数(k)的钛酸钡/聚合物复合材料,兼有钛酸钡陶瓷和聚合物的各自优势,是一种有广泛应用前景的电子材料,因而备受关注。综合给出了近5年来高性能钛酸钡/聚合物复合材料的研究进展,分析指出了原材料选择、制备工艺及其对复合材料介电性能的影响,概括介绍了这类复合材料的主要应用,预测展望了其未来的发展趋势。     

Dielectrics of lead zirconate bonded with barium borate glass

Dielectric constant variation with temperature and frequency is reported for barium-borate glass-bonded lead zirconate. Lowering of the relative permittivity of the ceramic is attributed to the presence of the glass.     

Structural evaluation of sol-gel derived lead strontium titanate diffusion barrier for integration in lead zirconate titanate transducer design

Sol-gel derived Pb₄₀Sr₆₀TiO₃ (PST) thin film has been investigated as a diffusion barrier for integrating in PbZr₃₀Ti₇₀O₃ (PZT) device structures on Si substrates. PST film was deposited on SiO₂/Si substrate and annealed at a relatively low temperature range of 550-600 °C producing a crack-free, smooth and textured surface. Following deposition on PST/SiO₂/Si template PZT thin film was crystallised exhibiting random grain orientations and an insertion of the bottom Pt/Ti electrode forming PZT/Pt/Ti/PST/SiO₂/Si stacks promoted the preferred PZT (111) perovskite phase. PZT (111) peak intensity gradually decreased along with slight increase of the PZT (110) peak with increasing annealing temperature of the buffer PST film. The dielectric and ferroelectric properties of the PZT with barrier PST deposited at 550 °C were assessed. The dielectric constant and loss factor were estimated as 390 and 0.034 at 100 kHz respectively and the remnant polarisation was 28 µC/cm² at 19 V. The performance of the PZT/PST device structures was compared to similar PZT transducer stacks having widely used barrier TiO₂ layer.     

Thickness and erbium doping effects on the electrical properties of lead zirconate titanate thin films

Thin films of erbium doped lead zirconate titanate (PZT) of different thickness were deposited by sol–gel technique on Pt/TiO₂/SiO₂/Si substrates. Capacitance–voltage measurements show that the dielectric constant continuously increases with the thickness. This is interpreted in terms of effects due to a low permittivity interfacial layer in series with the ferroelectric bulk. The linear fit of the reciprocal of capacitance vs. thickness leads to a true dielectric constant of the ferroelectric of 774 and interfacial capacitance of 14.6 nF. The leakage current properties also depend on thickness and temperature. The calculated interfacial potential barrier height amounts to 0.81 and 0.74 eV, respectively for erbium doped and pure PZT thin films.     

工艺参数对低温燃烧合成钛酸钡粉体的影响

低温燃烧合成(LCS)钛酸钡粉体的工艺是一种能够直接在低温合成四方相纳米钛酸钡粉的方法。在硝酸盐和柠檬酸体系中,以推进剂化学为理论依据,实验得出各反应物间的最佳摩尔配比,考察了前驱体溶液pH值等对反应过程和最终产物的影响。应用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等对粉体的结构、形貌进行了分析。结果在300℃点火生成晶粒度在100nm左右无杂质相的四方相钛酸钡粉。     

硅烷偶联剂对聚苯胺/钛酸钡复合粒子的结构影响

采用不同类型的硅烷偶联剂对钛酸钡进行表面修饰,实施接枝聚合,制备聚苯胺/钛酸钡核壳结构的复合粒子.借助SEM、XRD和TG等分析方法对复合粒子的表观形貌和结构进行表征,应用Gaussian 03软件对硅烷偶联剂分子在钛酸钡表面接枝的几何构型进行计算.理论计算与实验结果表明,采用硅烷偶联剂后,在钛酸钡表面有效地实施了接枝聚合,硅烷偶联剂的类型对包覆量和复合粒子的密度有着显著的影响,反应型的硅烷偶联剂能够更好地作用于钛酸钡的表面,形成稳定核壳结构的复合粒子.     

微弧氧化法生成四方相BaTiO3薄膜工艺研究

针对微弧氧化法生成四方相BaTiO3薄膜的工艺参数影响规律进行研究.将Ti板置于含Ba2+的电解液中在0.15～0.55mol/L和1.0～5.5A的浓度、电流区域内进行微弧氧化.实验发现微弧只在一定的浓度-电流区域中发生,可用平面图直观表示;在不同的浓度-电流区域内,薄膜具有不同的形貌,据此将浓度-电流区域图进一步划...     

乙醇热法合成纳米钛酸钡及其形成机理的研究

研究了常压下以偏钛酸和氢氧化钡为原料，乙醇为溶剂制备纳米钛酸钡粉末的工艺条件。结果表明反应原料的钡钛比1.0：反应温度79℃；反应时间6h；pH值11为最佳制备条件．通过对在最佳条件下所得产物的XRD分析，表明钛酸钡粉体为立方相，a值约为4．028,TEM分析表明，分散的钛酸钡纳米粒子呈方形，平均粒径约20nm；ED分析表明，钛酸钡纳米粒子为多晶结构，其中有少量的单晶存在，通过对不同反应时间合成的产物的XRD分析，认为本法合成的钛酸钡为原位转变形成机理。     

Synthesis and properties of manganese-doped barium titanate

An oxalate route for the production of BaTiO₃ has been modified to incorporate Mn (upto 2%) as a dopant and the reaction sequence has been studied. The resulting Mn-doped BaTiO₃ exhibits a dielectric constant with an increasing insensitivity to temperature and applied a.c. field as the Mn content is increased. These samples possess a high electrical resistivity even after treatment in hydrogen at 1100°C and are therefore suitable as dielectric for multilayer capacitors with base metal electrodes.