Yb掺杂对热电化合物Ca_(3-x)Yb_xCo_4O_(9+δ)电性能的影响

采用溶胶凝胶法合成Ca3-xYbxCo4O9+δ(x=0,0.15,0.30,0.45)化合物粉体,以粉体为原料结合放电等离子烧结(SparkPlasmaSinte-ring,SPS)制备出致密的块体材料。研究了Yb掺杂对热电化合物电传输特性的影响。结果表明:在300～850K温度范围内,每个样品的See-beck系数又随着温度的升高而单调增大,而Yb取代Ca可使材料的电阻率(ρ)和Seebeck系数同时增加,这是因为三价的Yb3+取代二价的Ca2+将使化合物的载流子浓度降低,当x=0.30时,材料的功率因子最佳,850K时达到0.32×10-3W.K-.2m-1。     

掺杂PbTe基热电材料的粉末冶金法制备及其性能研究

通过溶剂热法制备出立方相PbTe纳米粉末,采用真空封管熔炼法得到PbTe基热电材料Ag0.5Pb8-xSnxSb0.5Te10的合金锭。通过高能球磨得到合金粉末,采用粉末冶金快速热压工艺制备该材料的块体材料。研究了不同Pb/Sn比在300～700K范围内对材料热电性能的影响。研究结果表明,当x=4,电导率在300K时达到1 300S/cm,在600K时达到340S/cm。当x=2,Seebeck系数在625K时达到261μV/K的最大值。功率因子达到15.9×10-4 Wm-1 K-2。     

元素掺杂对合成β-FeSi2的影响

采用燃烧合成热压工艺制备热电材料β-FeSi2,研究Cu、Al元素含量对合成β-FeSi2的影响。利用X射线衍射仪和扫描电镜分析合成的铁硅化合物的相组成及其微观结构形貌。结果表明:在共析反应α→β+Si生成β-FeSi2的过程中,随Cu含量增加,反应速度提高。当掺入原子分数为0.8%的Cu时,α相完全转变为β相;铝的掺入可以提高原始粉料利用率,且铝对α-Fe2Si5向β-FeSi2转变的促进作用不太明显。为了避免铝的过多掺入,在掺入2%Al的同时掺入0.2%Cu,α-Fe2Si5完全转变为β-FeSi2,β相的峰值达到最高。热压烧结试样的断口形貌显示:α-Fe2Si5在共析反应中生成了尺寸均匀的β-FeSi2小颗粒,Si单质弥散分布于其周围,整个产物呈疏松多孔状。     

掺杂ZrO2对Laβ-Al2O3固体电解质的性能影响

研究了掺杂不同量的ZrO₂对Laβ-Al₂O₃固体电解质的电导和抗热震性能的影响。结果表明ZrO₂的加入导致电导率下降,抗热震性能提高。为此,以加入质量分数10%ZrO₂为宜。     

Ni2+离子掺杂聚苯乙烯阳离子交换树脂碳化产物结构和性能

制备了Ni²⁺离子掺杂的聚苯乙烯阳离子交换树脂,并对其进行碳化处理,树脂碳化产物的组成和结构,同时还考察了树脂碳化产物作为二次锂离子电池碳电极材料时的电化学性能。实验结果表明:Ni²⁺离子掺杂的聚苯乙烯阳离子交换树脂碳化产物与相同条件下处理的未掺杂离子的树脂碳化产物相比,氢、氧含量有所提高,而硫含量则有所降低;Ni²⁺离子掺杂提高了聚苯乙烯阳离子交换树脂脂碳化产物的石墨化程度,并且促进了碳化     

Pb掺杂对SPS制备半导体用Mg3Sb2材料结构及热电性能的影响

选择半导体用Mg3Sb2作为测试基材,通过Pb掺杂制备Mg3Sb2Pbx化合物,并分析了 Pb掺杂过程引起的载流子有效质量与迁移率的变化.结果表明:Mg3Sb2中的Pb掺杂量为0.02～0.03时较优.Mg3Sb2Pbx试样形成了致密组织,密度达到了理论密度95％以上,形成了相近的断口微观形貌.元素Sb、Mg、Pb都呈...     

Ni/β-SiC对干式铜基粉末冶金摩擦材料性能的影响研究

研究了添加Ni和β-Si C的干式铜基粉末冶金摩擦材料的显微组织、压缩性能和摩擦磨损性能。结果表明:800℃烧结温度下,Ni与Cu已合金化,Ni和β-Si C能有效稳定材料的摩擦因数,在一定程度上提高干式铜基粉末冶金摩擦材料的性能,均匀分布的β-Si C能有效提高材料的耐磨损性能。     

机械合金化制备β-FeSi2热电材料的研究

采用MA(Mechanical Alloying)法进行β-FeSi2热电材料的合成研究.以Fe粉(Fe>98%),Si粉(Si>99.9%)为原料,将Fe、Si 元素粉末按原子分数Fe33Si67混合,并将混合料放入高能星型球磨机进行长时间球磨.经不同的工艺进行机械合金化并取样,借助XRD、DSC等手段进行分析.研究结果表明在机械合金化大约20h以上开始形成ε-FeSi相,至机械合金化大约40h有β-FeSi2形成,随时间的延长β-FeSi2相增多.     

成型压力和掺杂对Na1.4Co2O4基材料性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了Na位掺杂Sr和Li(掺杂量分别为0.1,0.2,0.3和0.4)的Nal.4Co2O4基热电材料,研究了成型压力和掺杂对Nal.4Co2O4基材料电导率、Seebeck系数和功率因子等热电性能的影响.采用XRD分析了NaxCo2O4基热电材料的相组成.研究结果表明:掺杂Sr和Li制备的Nal.4Co2O4基材料的主晶相均为γ-Nal.4Co2O4;增加成型压力及掺杂Li均可明显提高材料的电导率、Seebeck系数和功率因子;当Li掺杂量为0.4时,在310MPa下制备的Nal.4Co2O4基材料的功率因子为7.44mw·m-1·K-2,明显高于未掺杂试样;适量掺杂Sr也可一定程度上提高材料的热电性能.     

纳米Sb2Se3掺杂PZT铁电陶瓷材料的热电性能

采用固相烧结法将Sb2Se3掺杂入PZT铁电陶瓷,以期提升PZT铁电陶瓷的热电性能.对掺杂后的样品材料进行了XRD分析,发现Sb2Se3掺杂融入PZT的效果良好,之后对样品材料的热电性能进行了重点分析.结果表明:随着温度的升高,样品材料的赛贝克系数的绝对值均逐渐增大,且均为负值,掺杂样品的赛贝克系数的绝对值较未掺杂样品...     

金属W掺杂AgSnO2材料导电性能研究

AgSnO₂作为电接触材料成功替代AgCdO材料,但是使用过程中析出的SnO₂是宽禁带半导体,在导电性方面同AgCdO材料相比较差,因此决定通过掺杂W元素来提升SnO₂材料的导电性。依据第一性原理,利用Material Studio软件中的CASTEP模块对SnO₂晶体进行不同浓度比(50%,25%,16.7%,12.5%,8.35%,6.25%,5%)的W元素掺杂,并计算其结构参数、焓变、能带结构、态密度、电荷布局等特性。分析得出,任意掺杂后的SnO₂结构较未掺杂前焓变绝对值增大,新生成O-W键与O-Sn键键长相差不大,掺杂后可以生成稳定结构;由于W元素的掺杂,其特有的d轨道不仅能提供更多能量,同时与O的耦合作用使能带间隙减小,当掺杂比为6.25%时其间隙可减小到0.008 eV,能带图中导带底与价带顶近似重合;掺杂后总电荷量增加,载流子浓度提升;通过计算确定在掺杂比为6.25%时材料的导电性最好,电导率较未掺杂前有大幅度提升。计算结果为后续研究提供了理论基础。     

Na和Al双掺杂P型Bi0.5Sb1.5Te3热电材料的制备及性能研究

采用真空熔炼及热压烧结技术制备了Na和Al双掺杂P型Bi0.5Sb1.5Te3热电材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对样品的物相结构和表面形貌进行了表征。XRD分析结果表明,Na0.04Bi0.5Sb1.46-x Al x Te3块体材料的XRD图谱与块体材料Bi0.5Sb1.5Te3的图谱完全对应,所有块体材料的衍射峰均与衍射卡JCPDS 49-1713对应,这表明Na和Al元素已经完全固溶到Bi0.5Sb1.5Te3晶体结构中,形成了单相固溶体合金。SEM形貌表明材料组织致密且有层状结构特征。Na和Al双掺杂提高了Bi0.5Sb1.5Te3在室温附近的Seebeck系数。在Na掺杂量为0.04时,同时Al掺杂量由x=0.04增加至0.12,电导率逐渐降低,在实验掺杂浓度范围内,Na和Al双掺杂会使P型Bi0.5Sb1.5Te3材料的电导率受到较大的损失。在300~500 K时,通过Na和Al部分替代Sb,Na0.04Bi0.5Sb1.42Al0.04Te3和Na0.04Bi0.5Sb1.38Al0.08Te3样品的热导率均有不同程度地减小,在300K时双掺杂样品Na0.04Bi0.5Sb1.42Al0.04Te3的最大ZT值达到1.45。     

Ni掺杂TiO_2电子和几何结构的第一性原理研究

利用密度泛函理论框架下的第一性原理方法,对不同掺杂量、不同方式的Ni掺杂锐钛矿相TiO_2(anatase TiO_2:A-TiO_2)的晶胞结构、缺陷形成能和态密度图像等进行了研究,并着重讨论了掺杂Ni离子周围配位场改变对体系电子结构的影响.结果表明,掺杂方式的不同对Ni-TiO_2超晶胞的几何结构有较大影响.正是几何结构的变化导致掺杂Ni离子处于不同类型的晶体配位场之中,这是掺杂体系电子结构差异的本质原因.通过对掺杂体系形成能的比较,发现Ni掺杂TiO_2的具体方式取决于晶体生长过程中的氧环境.通过对体系电子结构的研究,发现各种掺杂体系的禁带中都出现由Ni 3d-O2p轨道杂化形成的杂质能级.Ni离子替代晶格Ti掺杂会使吸收光谱红移,而Ni的晶隙掺杂则使吸收光谱蓝移,且这种光谱吸收带边的差异会随掺杂浓度的增加而增大.     

Co掺杂对脉冲激光沉积CdO薄膜结构及性能的影响

透明导电氧化物是一类在可见光波长范围内具有良好导电特性和光学透明性的材料,由于其在光电器件中的潜在应用而备受人们的关注。在众多的透明导电氧化物中,立方结构的CdO因其具有低的电阻率和在可见光范围内高的透光率而成为人们研究的热点。采用脉冲激光沉积技术在蓝宝石(0001)单晶基片上制备了一系列Co掺杂CdO薄膜。X射线衍射(XRD)结果表明薄膜为均匀的单相立方结构,以CdO(200)和CdO(111)方向择优取向生长,没有发现Co金属及其氧化物二次杂质相。X射线光电子能谱(XPS)测量进一步表明Co以Co²⁺的形式存在于薄膜中,且处于高自旋电子态。紫外可见光谱测量表明,Co掺杂CdO薄膜在可见光范围内都具有较高的透光率,均在80%以上。改变沉积过程的氧气分压和基片温度可有效调节薄膜的光学带隙,即随着氧气分压和基片温度的升高,薄膜的吸收带边红移,光学带隙逐渐减小,从2.70 eV减小到2.33 eV。磁性测量结果进一步表明,Co掺杂CdO薄膜具有明显的室温铁磁性,且随着氧气分压的升高,薄膜的磁性明显减弱。Co²⁺提供局域磁矩,薄膜中氧空位提供的额外...     

铌掺杂对镍基正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2电化学性能影响

解决镍基正极材料LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂的电化学循环稳定性和高温循环性能是其产业化推广应用的关键。研究了掺杂铌改性高镍正极材料,优化材料的电化学性能,提升循环稳定性。首先以硫酸盐为原料,在N₂保护气氛下,采用共沉淀法合成三元球形Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1（OH）₂前驱体,通过高温固相反应与LiOH·H₂O,Nb₂O₅合成Li（Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1）_1-xNb_xO₂（x=0,0.01,0.02,0.03）系列正极材料。X射线衍射结果表明,Nb5+离子可少量进入正极材料晶格,并在正极材料表面形成化学稳定性好的Li₃NbO₄。当x=0.02时,在室温25 ℃,电压2.75~4.2 V,0.2 C倍率下首次放电比容量为172.9 mAh/g,100次循环后容量保持率为97.47%,在50 ℃,0.5 C倍率下循环20次容量基本不变,平均放电比容量为183.7 mAh/g,且该样品具有较好的倍率性能。      

La3+掺杂对LiNi0.8Co0.15Al0.05O2结构和电化学性能的影响

采用共沉淀法制备添加了La3+的LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂正极材料, 通过XPS、X射线分析仪、扫描电镜、电化学工作站、电池充放电测试系统详细地探讨了不同添加量的La3+对材料的结构、形貌和电化学性能的影响。结果显示, 与无添加的LiNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂正极材料比较, 添加了La3+的材料一次颗粒尺寸更大, 球形度更好且材料的电极R_sf+R_ct阻抗均显示有所降低; 当添加x=0.01时, 材料的大电流循环稳定性得到了较大提升, 1 C条件下经过100次循环后, 添加La3+材料容量保持率为75.81 %, 而未添加材料容量保持率只有49.57 %; 添加了La3+材料制得的电池在0.5、1、5 C倍率下的放电比容量也要明显高于无添加材料。      

Nb2O5掺杂对PZN-PZT压电陶瓷微观结构和电性能的影响

研究了施主掺杂离子Nb^5＋对Pb（Zn1/3Nb2/3）0.2Ti0.4Zr0.4O3 （PZN-PZT） 压电陶瓷微观结构和电性能的影响. Nb2O5加入量为0.0%～1.0%, 样品制备采用钶铁矿前驱体方法. 通过扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析, 确定了Nb2O5在钙钛矿主晶格中的固溶限度为0.5%左右. 少量Nb2O5能够抑制晶粒生长, 并导致四方相向三方相转变和晶体四方度的降低;而过量Nb2O5对晶粒尺寸、相转变和晶格畸变没有显著影响. 材料的电性能随Nb2O5加入量的增加而呈现极值型变化, 最优电性能在固溶限度处.     

靶材热处理温度对磁控溅射Mo薄膜组织和性能的影响

采用磁控溅射设备和经过不同温度热处理的Mo靶材,以相同的溅射工艺参数,在Si基片上制备了Mo金属薄膜,研究了靶材的热处理温度对Mo薄膜组织和性能的影响。研究结果发现,所制备Mo薄膜均呈现（110）晶面择优取向,而靶材热处理温度的升高能够提高（110）晶面的择优取向程度。所有薄膜均为T型低温抑制生长。比较结果表明：经1 200℃热处理的Mo靶材溅射率最高（18.5 nm/min）,且其溅射膜具有较小的方阻值和较好的厚度均匀性,综合性能最优。     

CeO2掺杂对HfO2栅介质电学特性的影响

采用磁控共溅射的方法在p-Si(100)衬底上沉积了掺杂和不掺杂CeO2的HfO2薄膜。通过X射线光电子能谱(XPS)研究了薄膜中元素的化学计量比及结合能,制备MOS结构并对漏电流及电容等电学性能进行表征。结果表明,掺入CeO2后,整个体系的氧空位生成能增大,氧空位数目减少,漏电流较纯HfO2下降了一个数量级,满足作为高k材料的要求。