Cu掺杂对有序Sr3YCo4-xCuxO10.5+δ多晶的结构与物理性能的影响

采用固相反应法制备了四方Sr3YCo4-xCuxO10.5+δ(x=0~1.0)多晶。用热重-差示扫描量热分析,X射线衍射研究了多晶的有序化相变及结构。在固溶范围内(x=0~0.4),观察到有序峰(103)和(215),说明四方Sr3YCo4-xCuxO10.5+δ多晶为超结构,这是由于合成时在1000℃以上发生了吸氧(δ)有序化相变；当x=0.6~1.0时,978℃时在晶界处形成了单斜杂相,破坏了Sr3YCo4-xCuxO10.5+δ多晶的有序。当x=0~0.4时,多晶呈半导体输运行为。随着Cu掺杂量的增加,Co4+提供的空穴载流子浓度增大,电阻率明显下降；由于Cu的固溶,自旋熵增加,载流子浓度和自旋熵的共同作用使x=0~0.2多晶的热电势不变,x=0.4的热电势降低。并且Cu掺杂导致的晶格畸变使Co3+离子由高自旋态转变为高/低自旋混合态,磁化强度和铁磁转变温度(Tc)降低,磁结构由G-型反铁磁转变为铁磁。在进行二次烧结后,300K时电阻率明显降低,热电势为一次烧结的2倍,可能是二次烧结使多晶的有序化程度增大,提高了铁磁有序排列。     

透明导电CuCr1-xMgxO2(x=0～0.08)薄膜的固溶度扩展和c轴外延生长

采用脉冲激光沉积(PLD)技术,在0～15°斜切的α-Al2O3(0001)衬底上生长了c轴外延的CuCr1-xMgxO2(x=0～0.08)系列薄膜.随Mg掺杂量增加,薄膜均为单相铜铁矿结构,表现出符合Arrhenius热激活模式的半导体电输运行为,室温电阻率单调下降2～3个数量级,热激活能由0.22 eV下降至0.025 eV,由此推断薄膜中Mg的固溶度至少为0.08,与多晶(～0.03)相比显著扩展.这是由于PLD薄膜生长具有非平衡、瞬时爆炸特征,使靶材第二相(MgCr2O4)中的Mg重新以等离子态定向运输到衬底上,迁移固溶到薄膜晶格中,固溶度扩展.薄膜(x=0,0.02)在380～780 nm可见光区的透过率为60％～80％,直接光学带隙Eg分别为3.06 eV、3.04 eV.更多Mg2+替代Cr3+时,会在价带顶上方引入受主能级并展宽,使热激活能显著下降,产生更多空穴载流子,透过率和光学带隙略有下降;Mg固溶到晶格中,促进薄膜层状晶粒长大,外延性提高,使电阻率进一步下降.     

晶体硅太阳能电池正面银浆的作用机制

正面银浆由银粉、玻璃成分和粘合剂等组成,根据硅光伏电池的电阻构成、正面银浆各组分的特性对烧结时银浆料与硅基体的物理化学变化进行了分析。正面银浆选用密度高的球形银粉,Pb-Te系玻璃,烧结后栅线有足够大的高宽比,增加线条横截面积,使细栅线体电阻(Rf)达到最小值;烧结时还原生成铅和碲单质及其化合物,与硅基体形成共晶导电夹层,使前接触电阻(Rfc)达到最小值;硅太阳能电池的串联电阻(Rs)变小了,光电转换效率就得到提高。     

金属锆织构的标准极图计算及分析

金属锆的织构会引起各向异性,获得织构信息及演变规律对锆材的加工与应用十分重要.本文利用锆的晶体结构数据、吴氏网、极图与织构的定义,建立了锆织构的任一晶面标准极图的计算方法.运用塑性变形时基本滑移面与滑移方向的演变规律揭示了纯锆金属加工方式与织构演变的内在联系,绘制了部分锆的织构标准极图.这为锆金属的加工织构演变与表征提供了理论支撑.     

具有c轴择优的CuCr1-xMgxO2多晶的热电输运性质及Mg掺杂效应

采用固相反应法制备了c轴择优的CuCr_(1-x)MgxO_2(0≤x≤0. 08)系列多晶,通过X射线衍射、扫描电镜和电阻率-温度曲线、Seebeck系数-温度曲线对样品的结构、热电输运和固溶度进行表征研究。随Mg掺杂量在x=0～0. 03范围内增加,多晶为铜铁矿单相结构,层状晶粒在ab面显著长大,(00l)取向因子最大达0. 53,晶界和孔隙显著减少,致密度依次提高;多晶呈热激活机制的半导体电输运行为,热激活能从0. 273 eV下降到0. 031 eV,室温电导率相应提高了3～4个数量级,高温下Seebeck系数从481. 2μV·K~(-1)减小到334. 7μV·K~(-1)。由于声子曳引的贡献,随温度升高,掺Mg样品的Seebeck系数增大。x0. 03后,样品的热电输运性质基本保持不变,微观结构变化不大,在晶界处观察到MgCr_2O_4八面体尖晶石第二相,分析认为Mg掺杂的最大固溶度约为0. 03。随Mg~(2+)替代Cr~(3+)的增加,在靠近价带顶的上方引入受主能级并展宽,使电输运的热激活能显著下降,空穴载流子浓度增大;同时c轴择优取向使面内的输运分量增加,这都是电导率提高的主要原因,而载流子迁移率浮动是电导率提高的次要原因。     

Al掺杂量对ZnO多晶性能影响的研究

采用固相反应法制备了六方纤锌矿结构Zn1-xAlxO(0≤x≤0.005)系列多晶,探究了Al掺杂对ZnO多晶的微观形貌和热电输运性质的影响.Al掺杂促使ZnO晶粒长大联结,晶界减少,x=0.005时出现在晶界分布的ZnAl2O4尖晶石相.各组分样品经二次烧结后,电阻率均比对应组分的一次烧结样品增大1~2个数量级.掺杂后样品由ZnO的半导体行为转变为电阻率显著下降的金属行为,一次烧结样品在x=0.004有最小的室温电阻率~10 mΩ·cm,主要由于掺杂使样品载流子浓度和迁移率显著提高;300~950 K下掺杂样品热电势的绝对值和功率因子均随温度升高而增大,x=0.004时有最大的室温功率因子~0.11 mW/m·K2.综合得到ZnO中Al掺杂的饱和固溶度在0.004~0.005之间.     

低碳钒微合金钢的淬透性研究

利用钢-淬透性的末端淬火实验,结合碳化钒的析出热力学计算,研究V对低碳钢淬透性的影响。结果表明:随着V含量的增加,实验钢的淬透性提高。VC的热力学计算结果表明,在880℃淬火温度下,0.22C钢中固溶V含量随着钢中添加的V含量增加而增加。当钢中添加V含量大于0.137%(质量分数)时,VC将在奥氏体中析出,固溶C含量开始减少。综合考虑固溶C含量、固溶V含量及原始奥氏体晶粒尺寸等因素,对实验钢理想临界直径进行计算,发现理想临界直径的变化趋势与末端淬火实验结果相吻合。     

Mn掺杂的NaxCoO2多晶制备与电输运性质研究

采用固相反应法制备了沿(00l)面高度择优取向的γ相NaxCoO2(X=0.5+δ,0.7)和Na0.5+δCo0.95Mn0.05O2系列多晶,且微量Mn掺杂阻碍了晶粒的长大.77～300K电阻率-温度曲线表明,NaγCoO2为金属的电输运行为,在相同烧结工艺下,Mn掺杂导致Na0.5+δCo0.95Mn0.05O2...     

热压烧结增强Ca3Co4O9多晶的c轴择优织构和电输运性质的研究

分别采用常压固相反应和进一步的真空热压烧结法制备了Ca_3Co_4O_9多晶块材,通过XRD、SEM、致密度、电阻率-温度曲线、霍尔效应测试,对比研究了热压烧结对多晶织构和电输运性质的影响。结果表明两种方法制备的多晶样品均为c轴择优,经热压烧结后多晶的择优织构显著增强,致密度增大,但真空烧结使样品中氧的化学计量比不足,结晶质量略有下降。热压烧结后多晶的面内电阻率显著下降,其室温电阻率约为常压烧结样品的1/7,且电阻率随温度的降低而增大,这主要是由于热压样品晶粒沿(00l)择优排列显著增强,使沿材料ab面内的电输运占优,且晶界和缺陷散射减弱使Co~(4+)载流子迁移率增大。