La-,Ca-PbTiO_3纳米晶的结构和声子特性

采用水热法制备了不同掺杂浓度的La PbTiO3(PLT)、Ca PbTiO3(PCT)纳米晶 ,平均粒径30nm。通过透射电境、X光衍射和拉曼散射对纳米晶的晶格结构和声子特性进行了研究。结果表明掺镧引起PbTiO3声子软化 ,相变温度降低 ,并导致晶格四方性减小 ,当掺镧浓度达到 15 %时 ,发生四方 立方相变 ;掺钙亦使PbTiO3四方性减小 ,但未引起声子软化及结构相变。我们认为PbTiO3纳米晶铅位掺杂引入多余电荷使Ti O杂化减弱 ,是导致铁电极化减弱和结构相变的主导原因     

La-,Ca-PbTiO3纳米晶的结构和声子特性

采用水热法制备了不同掺杂浓度的La-PbTiO3 (PLT)、Ca-PbTiO3 (PCT)纳米晶, 平均粒径30 nm.通过透射电境、X光衍射和拉曼散射对纳米晶的晶格结构和声子特性进行了研究.结果表明掺镧引起PbTiO3声子软化,相变温度降低,并导致晶格四方性减小,当掺镧浓度达到15%时,发生四方-立方相变;掺钙亦使PbTiO3四方性减小,但未引起声子软化及结构相变.我们认为PbTiO3纳米晶铅位掺杂引入多余电荷使Ti-O杂化减弱,是导致铁电极化减弱和结构相变的主导原因.     

纳米硅薄膜的Raman光谱

通过等离子增强化学气相沉积法 ,制备了本征和掺磷的氢化纳米硅薄膜 (nc- Si:H) ,研究了晶粒尺寸和掺杂浓度对纳米硅薄膜喇曼谱的影响 .结果表明晶粒变小和掺杂浓度增加都使纳米晶粒的 TO模峰位逐渐偏离声子限制模型的计算值 .X射线衍射和高分辨电镜像的结果表明晶粒变小导致硅晶粒应力增加 ,而掺杂使晶粒内部杂质和缺陷增多 ,这些因素破坏了晶粒内晶格的平移对称性 ,进一步减小声子的平均自由程 ,导致实验值偏离理论计算值 .晶格平移对称性的破缺还体现在 ,随晶粒尺寸减小或掺杂浓度增加 ,喇曼谱中 TA、LA振动模的相对散射强度增加 .     

纳米硅薄膜的Raman光谱

通过等离子增强化学气相沉积法,制备了本征和掺磷的氢化纳米硅薄膜(nc-Si:H),研究了晶粒尺寸和掺杂浓度对纳米硅薄膜喇曼谱的影响.结果表明晶粒变小和掺杂浓度增加都使纳米晶粒的TO模峰位逐渐偏离声子限制模型的计算值.X射线衍射和高分辨电镜像的结果表明晶粒变小导致硅晶粒应力增加,而掺杂使晶粒内部杂质和缺陷增多,这些因素破坏了晶粒内晶格的平移对称性,进一步减小声子的平均自由程,导致实验值偏离理论计算值.晶格平移对称性的破缺还体现在,随晶粒尺寸减小或掺杂浓度增加,喇曼谱中TA、LA振动模的相对散射强度增加.     

PbTiO3纳米材料的声子振动和光致发光特性研究

选用不同的矿化剂,采用水热法获得了几种不同物相的PbTiO3纳米材料。当以NaOH作矿化剂时,获得的产物为四方相(PE)PbTiO3;当以乙醇胺作矿化剂时,可分别获得体心四方(PX)和烧绿石相(PY)PbTiO3。微结构分析显示,PX相PbTiO3纳米线直径约20nm,主要沿[011]方向生长;而PE相PbTiO3纳米线主要沿[001]方向生长;获得的PY相PbTiO3主要由树枝状纳米结构组成。室温Raman光谱研究表明,三种物相的PbTiO3纳米材料均存在一定程度的谱带展宽现象,PX比PE表现出更丰富的声子振动特性。PX相PbTiO3纳米材料在室温呈蓝绿发光现象,该发光应与氧空位引起的非一致性禁带结构有关。     

Sb_2O_3掺杂Ba(Ti_(0.91)Zr_(0.09))O_3陶瓷的结构与性能

采用固相反应法制备了Sb2O3掺杂的Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷,研究了Sb2O3掺杂量(x(Sb2O3)为0.5%～5.0%)对陶瓷晶相结构及介电性能的影响,分析了陶瓷电滞回线变化的原因。结果表明:Sb3+进入了Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷晶格,引起晶格畸变,且无第二相出现。随着Sb2O3掺杂量的增加,陶瓷晶粒逐渐变小变均匀,tanδ减小。Sb2O3掺杂的Ba(Ti0.91Zr0.09)O3陶瓷为弥散相变铁电体,在x(Sb2O3)为3.0%处弥散程度最小。     

氮掺杂浓度对氮掺杂PbTiO3电子结构和光学性能的影响

用第一性原理计算研究了不同N掺杂浓度的P型N掺杂PbTiO3的电荷密度差分、能带结构、态密度和光学性质。用N原子取代PbTiO3中的O原子后,PbTiO3的价带向高能级发生移动,费米能级进入价带顶部。随着N掺杂浓度的增加,能带带隙值变窄,结构稳定性变差。掺杂浓度2.5 at%时,N掺杂PbTiO3显示最好的P型导电性和最强的可见光吸收。N掺杂PbTiO3在半导体光电器件和光催化领域具有重要的应用价值。     

ZnS∶Mn纳米晶的制备及磁光性能研究

采用水热法制备了Mn掺杂的ZnS纳米晶,通过X线衍射(XRD)谱、扫描电子显微镜(SEM)、磁性曲线、光致发光谱对其微结构、表面形貌、磁学及光学性能进行了探究。结果表明,ZnS∶Mn纳米晶为球形闪锌矿结构,晶体颗粒大小均匀,平均粒径为20nm。在外加磁场的作用下,ZnS∶Mn纳米晶的磁化强度随着Mn掺杂浓度增加而增加。当掺杂x(Mn)=2%(摩尔分数)时,ZnS∶Mn纳米晶发射光谱的强度最强;当x(Mn)=10%时,离子间相互碰撞引发了浓度猝灭效应及高浓度Mn引入的大量缺陷,使光致发光谱的强度减小。     

N掺杂和氧空位对PbTiO3电子结构和导电性的影响研究

用第一性原理计算了P型N掺杂PbTiO3的电子密度差分、能带结构和态密度,讨论了氧空位对N掺杂PbTiO3性能的影响。在PbTiO3中掺杂N杂质后,PbTiO3的价带向高能级发生移动,费米能级进入价带顶部,带隙变窄,N掺杂PbTiO3表现出典型的P型半导体性能。当N掺杂PbTiO3中含有氧空位时,导带发生下移,受主被完全补偿。计算结果与实验数据相吻合。     

掺碳氮化镓的光学性质

利用喇曼光谱和光致发光谱,对采用氢化气相外延淀积方法在MOCVD GaN衬底上生长的掺碳GaN样品的光学性质进行了研究.结果发现C3H8流量的增加导致载流子浓度的升高,喇曼谱出现蓝移,E1(LO)声子的Raman强度变弱.同时光致发光谱中蓝光带和黄光带发光强度随着掺碳浓度的增加先增强后减弱,这与掺杂碳的自补偿效应有关.高碳掺杂量的GaN材料的结构与光学性质均显著下降.