聚吡咯胶囊合成方法与应用研究进展

采用基于第一性原理密度泛函理论的CASTEP程序软件包,运用LDA＋U的方法,计算了Cd1-xZnxTe的电子结构和光学性质。计算结果表明：通过LDA＋U的修正计算,得到的Cd1-xZnxTe禁带宽度与实验值接近,消除了Cd1-xZnxTe材料在电子结构计算中禁带宽度被低估的问题;赝势U的加入增加了轨道电子数目,电子的...     

双靶共溅射制备Cd_(1-x)Zn_xTe多晶薄膜的性质研究

采用双靶共溅射法,分别在不同衬底温度、沉积压强和溅射功率下制备了Cd1-xZnxTe多晶薄膜样品,并采用X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、扫描电子显微镜等方法对制备的Cd1-xZnxTe薄膜的结构、成分、形貌和光电学性质进行测试分析。结果表明,300℃衬底温度下制备的Cd1-xZnxTe薄膜成分单一,立方相结构,生长致密,表面颗粒平均大小约50nm,Cd1-xZnxTe薄膜在(111)晶面的2θ值及晶格常数与Zn组分呈线性关系。Cd1-xZnxTe薄膜的禁带宽度与组分x值呈线性关系。随着气压从8Pa降低至1Pa,Cd1-xZnxTe薄膜的晶粒尺寸增加,生长更加致密。Cd1-xZnxTe薄膜的室温电导率约为8.61×10-11(Ω·cm)-1,呈弱P型。     

微波模板交联壳聚糖吸附剂对镉离子的吸附机理

通过IR、XPS及化学分析方法研究了微波模板法交联壳聚糖吸附剂(CCTSCd)对Cd2+的吸附机理及其选择记忆性。IR谱图表明,模板法保护了一部分氨基,未与Cd2+发生配位作用的一部分活性氨基参与了交联反应。对比吸附前后CCTSCd的XPS谱图,CCTSCd中O1s和C1s的结合能基本没有变化,N1s和Cd(II)Cd3d 5/2和Cd3d 3/2的特征峰发生化学位移,通过分峰拟合分析,Cd2+与CCTSCd中-NH2基团发生了配位反应。CCTSCd对Cd2+吸附符合Freundlich吸附等温方程。     

具有复合背接触层的 CdTe多晶薄膜太阳电池

为了提高CdTe太阳电池的背接触性能,用共蒸发法制备了ZnTe：Cu和Cd1-xZnxTe多晶薄膜。研究结果表明：Cd1-xZnxTe多晶薄膜的能隙与锌含量呈二次方关系,ZnTe：Cu多晶薄膜能隙随着掺Cu浓度的增加而减小。分别用ZnTe／ZnTe：Cu和Cd1-xZnxTe／ZnTe:Cu复合膜作为背接触层,既能修饰异质结界面,改善电池的能带结构,又能防止Cu原子向电池内部扩散。因此获得了面积0．502cm^2,转换效率为13．38％的CdTe多晶薄膜太阳电池。     

β-CaSiO3晶体的电子结构及光学性质

基于第一性原理的平面波赝势方法(PWP)的局域密度近似(LDA)/广义梯度近似(GGA)计算了β-Ca-SiO3的几何结构、能带结构、态密度和光学性质。其晶胞参数优化结果与实验相比,LDA/GGA的相对误差为-3.62%/1.91%。对优化后的β-CaSiO3晶体进行能带结构分析表明,β-CaSiO3晶体为间接带隙结构,禁带宽度Eg(LDA)=5.53eV,Eg(GGA)=5.18eV。对态密度图及Mulliken电荷分布的分析表明,Ca的d轨道有电子分布,即Ca的s、p、d轨道均参与了成键。β-CaSiO3晶体中Ca与SiO3基团之间形成的化学键主要是离子键,而Si与O之间的化学键是共价键。     

用遗传算法搜索一维光子晶体带隙

利用遗传算法和传输矩阵法计算一维光子晶体能带结构,将一维光子晶体用像素填充法进行二进制编码模拟,结果找到全方位相对禁带宽度达42.54%的4层结构和43.75%的2层结构;给出了一维光子晶体4层最佳结构的能带图、20个原胞的反射率透射率频谱图.发现一维2层光子晶体的全方位禁带宽度对每层厚度的变化是不敏感的,但是随着两种介质折射率差的增大而增大.     

Sol-gel法制备ZnO:Cd薄膜及性能研究

采用Sol-gel法使用旋转涂覆技术在Si(100)基片上生长了ZnO:Cd薄膜.XRD结果表明:ZnO:Cd薄膜具有与ZnO一样的六角纤锌矿结构,随热处理温度的升高,(002)衍射峰强度逐增,FWHM减小,并沿c轴择优取向生长;透射光谱实验表明:以石英为基底,适度掺镉可降低薄膜的禁带宽度Eg,特别是在800℃、8?条件下,Eg=2.80eV,与纯ZnO的禁带宽度3.30eV相比,明显降低了光学禁带;光致发光谱(PL)实验表明:在吸收边附近均有较强的紫外发射峰,且随热处理温度升高呈规律的变化;电阻率测定表明:掺镉使薄膜导电性增强.     

Cd-O共掺杂ZnTe第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法计算了未掺杂,Cd、O单掺杂及Cd-O共掺杂ZnTe的几何结构、能带结构、态密度分布、光吸收谱和介电常数等性质。结果表明:掺杂后的ZnTe晶格常数发生变化,其中Cd掺杂的ZnTe晶格失配最大;三种掺杂均使ZnTe禁带宽度减小,并引入杂质能级,其中O掺杂和Cd-O共掺杂的ZnTe的禁带宽度变化较为明显,同时掺杂后ZnTe吸收带边出现不同程度的红移。     

铝掺杂单壁扶手型(6,6)硅纳米管电子结构和光电性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了铝掺杂对单壁扶手型(6,6)硅纳米管电子结构和光电性质的影响。结果表明,本征态硅纳米管属于直接带隙半导体,其禁带宽度为0.42eV,而铝掺杂硅纳米管为间接带隙半导体,其禁带宽度为0.02eV。单壁扶手型(6,6)硅纳米管的价带顶主要由Si-3p态电子构成,而其导带底则主要由Si-3p态电子决定。同时通过铝掺杂,使硅纳米管的禁带宽度变窄,吸收光谱产生红移,研究结果为硅纳米管在光电器件方面的应用提供了理论基础。     

金属Cd~(2+)掺杂TiO_2纳米颗粒的制备及能级结构的影响机理

采用溶胶-凝胶法制备了Cd2+掺杂改性TiO2纳米颗粒,利用XRD、TEM、XPS和UV-Vis光谱对掺杂前后颗粒的结构和性能进行了表征。结果表明,溶胶-凝胶法制备的Cd2+掺杂TiO2纳米颗粒主要为锐钛矿相,粒径尺寸在20nm左右,掺杂前后TiO2的尺寸和形貌没有明显变化;结构表征和光谱测试结果发现,Cd元素在TiO2纳米颗粒中部分取代TiO2晶格中的Ti元素,以Cd2+的形式存在,形成Cd—O键,使TiO2纳米颗粒的吸收带边红移,降低了TiO2的禁带宽度。并且采用基于密度泛函理论的第一性原理对Cd掺杂TiO2进行了能级结构的模拟计算,发现理论结果与实验结果有较好一致性。     

Ta掺杂锐钛矿相TiO2的理论分析

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法,对Ta掺杂锐钛矿相TiO2的电子结构和光学吸收性质进行计算。结果表明,TiO2中掺杂Ta后,杂质能级与导带底混合,禁带宽度明显减小;杂质能级的引入和禁带宽度的减小使得Ta掺杂锐钛矿相TiO2光吸收在可见光范围内出现明显吸收增强。     

MgZnO薄膜的制备及其光电特性

采用射频磁控溅射用x=0.00～0.45的MgxZn1-xO陶瓷靶在Si（100）和石英衬底上生长一系列的MgxZn1-xO薄膜。用XRD、XPS、透射谱和光电导谱对样品进行表征。结果表明用MgxZn1-xO薄膜在x≤0.325时具有单一（002）取向的六方结构,其禁带宽度Eg随x增加而增大,在薄膜表面入射光能量大于禁带宽度时有光电响应,并且在x=0.325时得到了禁带宽度为4.90eV的MgxZn1-xO薄膜。在x≥0.40时出现立方相结构,禁带宽度有所减小,说明此时已为混相薄膜。     

CoSi_2合金电子结构和光学性质的理论研究

采用基于密度泛函理论框架的第一性原理计算方法,利用LSDA+U方法计算了CoSi2合金材料的电子结构和光学性质。计算结果表明,CoSi2合金能带结构的导带和价带在费米能级附近存在明显的交叠,表现出半金属特性。随着U值的增加,费米能级处的能级逐渐分裂,导带部分和价带部分分别向高能和低能方向移动,当U=8时,CoSi2合金出现自旋劈裂现象。电荷密度计算结果显示Co—Si键是一种以共价键为主且含有部分离子键成分的混合价合金材料,载流子具有明显的由Si原子向Co原子的电荷转移特性。光学吸收谱分析表明,随着U值的增大,CoSi2材料的吸收峰发生蓝移现象,吸收峰强度逐渐减弱。这些结果表明,CoSi2合金材料是一种很好的具有一定发光性能的热电材料。     

La掺杂对CdS薄膜性能的影响

采用化学水浴法在玻璃衬底上制备了纯CdS薄膜和稀土La掺杂的CdS薄膜,在氮气气氛中对薄膜进行热处理.结果表明,未掺杂样品为立方闪锌矿CdS,La掺杂后衍射强峰仍为立方闪锌矿(111)晶向,但出现了微弱的六方纤锌矿结构,而且增强了短波光和近红外光的透过率,禁带宽度明显减小,同时La的掺入促进S元素百分含量的增加,使Cd/S更接近化学计量比.     

锆钛酸钡(BZT)电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的赝势平面波法,对Zr掺杂BaTiO3(BTO)的电子结构进行了第一性原理研究.结果表明,纯四方相钛酸钡的禁带宽度为1.863eV;随着锆含量的增加,锆钛酸钡(BZT)的总态密度向高能量方向移动且禁带宽度逐渐增大,导电性能降低,介质损耗减小.     

S掺杂ZnO薄膜光电特性的研究

采用射频磁控溅射法,在玻璃基片上生长了ZnO:S薄膜。XRD测试表明所制薄膜为六角纤锌矿结构,具有明显的(002)衍射峰。室温下的透射光谱测量结果表明,随着S掺入量的增加,ZnO:S合金薄膜的吸收边向长波长方向移动,但在可见光部分有较高的透过率。在此基础上计算了各样品的禁带宽度,结果表明,在S掺入量小于8%的范围内,随着S掺入量的增加,禁带宽度减小。样品紫外光电导特性明显,在波长365nm、功率4000μW/cm2紫外光源照射下,紫外光与可见光所对应光电流响应之比可达3。     

金属掺杂锐钛矿相TiO_2的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的从头算平面波超软赝势方法,计算了纯锐钛矿相TiO2及5种不同金属掺杂TiO2的晶格常数、能带结构、态密度与光吸收系数。结果表明,掺杂后能级的变化主要是过渡金属Co3d、Fe3d、Zr4d、Zr4p、V3p、V3d、W5d及W5p轨道的贡献。随着Co、Fe、V掺杂浓度的增加,禁带宽度呈减小趋势;Zr掺杂对能带结构几乎不产生影响;W掺杂能级远离禁带,只对价带构成产生了影响。金属掺杂使禁带宽度变化或出现新杂质能级,导致了TiO2吸收边沿红移或在可见光区域出现新的吸收峰;其中Co、Fe掺杂的吸收边沿明显红移,而W掺杂时在可见光区域出现较强的吸收峰。     

碳锗掺杂对硅纳米管电子结构和光电性质的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算, 研究了C/Ge掺杂对单壁扶手型硅纳米管电子结构和光电性质的影响。结果表明, 本征态和C/Ge掺杂的硅纳米管均属于直接带隙半导体, 其价带顶主要由Si-3p态电子构成, 而导带底则主要由Si-3p态电子决定。通过C掺杂, 可使硅纳米管的禁带宽度减小, 静态介电常数增大, 吸收光谱产生红移; 而通过Ge掺杂, 可使硅纳米管的禁带宽度增大, 静态介电常数减小, 吸收光谱产生蓝移。研究结果为硅纳米管在光电器件方面的应用提供了理论基础。     

利用Mg含量控制Zn_(1-x)Mg_xO薄膜压敏电阻器的阈值电压

利用溶胶-凝胶法制备了Zn1-xMgxO压敏薄膜,并通过X射线衍射、X射线能谱、紫外-可见光谱仪、I-V特性测试仪等对薄膜及其压敏特性进行了表征。XRD结果表明,掺Mg后Zn1-xMgxO薄膜仍然为六方纤锌矿ZnO晶体结构;紫外-可见吸收谱表明,随着薄膜中Mg含量的增加,薄膜的吸收边蓝移,禁带宽度增加。I-V特性曲线表明,基于Al/Zn1-xMgxO/Si结构的薄膜压敏电阻器的阈值电压随着Mg含量的增加而增加,因此可以通过调节Mg含量实现对Zn1-xMgxO薄膜压敏电阻器阈值电压的调节。上述现象表明,Zn1-xMgxO薄膜压敏电阻器的压敏阈值电压与禁带宽度有关,即与Zn1-xMgxO薄膜中电子的本征跃迁有关。     

离子束增强反应磁控溅射AIN膜的组织结构及光学特性

对离子束增强反应磁控溅射低温沉积 AIN 膜层组织形貌、晶体结构、电子结构及其光学特性进行了研究。结果表明膜层组织均匀,晶粒细小,薄膜 AIN 是呈(002)择优取向的密排六方结构。由于Al-N 键的形成,使 Al 的2p 轨道电子结合能发生2.6eV 的化学位移。薄膜在可见光区域有很高的透射率,在紫外区域300nm 处有很强的吸收峰,在红外600—800cm~(-1)处有个吸收带,通过计算得到了 AIN膜的折射率,禁带宽度和晶格振动力学常数。