压力对PbTiO3结构和热物性质影响的第一性原理研究

PbTiO₃是一种重要的铁电功能材料, 但压力对其结构、稳定性、力学和热力学性能的影响尚不明确, 从而限制了其在电子通讯领域的应用。本研究采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 研究了压力下四方铁电相钛酸铅(TP-PTO)、立方顺电相钛酸铅(CP-PTO)、四方前驱体相钛酸铅(PP-PTO)结构和热物性质。研究发现, 三种结构可压缩性由大到小依次为PP-PTO>TP-PTO>CP-PTO。能带结构和态密度均表明PTO在研究的压力范围内未发生相变。PTO带隙随着压力增大逐渐降低, TP-PTO在20 GPa由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体, 其余两相在压力下恒为直接带隙半导体。PTO在0~30 Gpa范围力学稳定, 且具有各向异性, 其综合力学性能随着压力的增加而增强, 各向异性则是先降低后升高。通过准谐德拜近似理论研究了温度和压力对PTO德拜温度、熵、热容的影响, 结果表明德拜温度随着温度上升而下降, 随着压力增大而上升, 反映出共价键强度依次为CP-PTO>TP-PTO> PP-PTO。熵和热容随着温度上升而上升, 随着压力的增大而下降。     

反射式光纤温度传感器

1.前言本文根据半导体 GaAs 材料带隙随温度变化的原理,对采用单根光纤作双向传输光信号的反射式光纤温度传感器进行了实验研究。由微机控制的光纤测温系统的测温范围为0～150℃;精度±1.5℃;分辨率为0.5℃。利用 GaAs 半导体材料带隙随温度变化,从而使通过材料的光强受到温度调制的光纤温度传感器,国内外均已有报道。并已成功地应用于大型电器设备的温度实时监测上。     

立方相BaTiO_3晶体性能第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了立方相结构钛酸钡(Ba Ti O3)晶体性能,分别从能量(价电荷密度、能带结构以及电子态密度图)、光学、及热力学角度开展了模拟计算。计算结果表明立方相Ba Ti O3属于直接带隙半导体材料,不稳定性来源于Ti和O原子之间的轨道杂化作用;光学计算表明,随着入射光能量的增加,反射分数呈无规则波动的形式,晶体的各向异性明显;在热力学方面,热焓和热容随温度升高而升高,自由能随温度升高而下降。     

基于Heusler合金的自旋零能隙半导体

自旋零能隙半导体是一类具有接近100%的高自旋极化率,同时与工业半导体具有良好兼容特性的新型自旋电子学材料,在自旋注入、自旋晶体管中具有潜在应用前景。从理论计算的电子结构,结合实验的磁性、输运性质能方面对包括Hg_2CuTi型,LiMgPdSn四元等比型的Heusler自旋零能隙半导体及其研究进展进行了概述。阐明了Heusler合金中自旋零能隙半导体形成的机制和经验规律,揭示出原子有序、组分调制对自旋零能隙半导体性质的影响。通过对基于Heusler自旋零能隙半导体的自旋注入体系的构建,展望了自旋零能隙半导体的发展趋势和潜在应用。     

带隙基准的设计仿真

分析带隙基准电路的原理和结构,为实现零温度系数,可以使正温度系数电压源与负温度系数电压源相加得到,然后设计分析和基于cadence仿真两级放大器和带隙基准,最终都达到较好的结果。     

多只电阻并联或串联总温度系数α的计算

在现代电子测量中,需要高精度、低温漂的电子测量仪器、仪表和标准电阻器,而由于国内材料、工艺等多方面的原因,生产制作的单个电阻虽然准确度做得很高,但温度系数趋于零很困难。采用多只正、负温度系数的电阻串联或并联,可获得温度系数趋于零的高精度电阻器．可广泛应用于高精度仪器、仪表和标准电阻器的制作。     

衬底温度对CuCrO2薄膜光电性能影响

采用射频磁控溅射法制备了不同衬底温度的CuCrO2薄膜,通过X射线衍射、扫描电镜、紫外吸收光谱及电学性能的测量表征了薄膜样品的结构与性能,结果表明,衬底温度对CuCrO2薄膜形貌结构、光学、电学性能影响较大。当衬底温度为750℃时,薄膜为结晶态。薄膜的可见光透过率随衬底温度提高有所增加。750℃时,CuCrO2薄膜直接带隙降低到3．02eV。电导率随衬底温度提高先增加后降低,500℃时,薄膜的电导率最高,达到27．1S·cm^-1,电导率对数随温度倒数变化关系表明,CuCrO2薄膜在300K-220K温度区间内均符合半导体热激活导电规律。     

温差发电的热力过程研究及材料的塞贝克系数测定

建立了半导体温差发电器件的基本模型；从稳态的热传导方程出发，对发电器件进行了热力学分析，推导出P型和N型半导体内部的温度分布函数及输出功率和发电效率的表达式；测定了一种Bi-Te-Sb-Se半导体热电材料在低温下的塞贝克系数随温度的变化关系，绘制了曲线并进行数值拟合；结果表明，该种半导体热电材料在低温下性能不佳，需改进配方或生产工艺方可使用。     

谈谈热学计量的一些问题

热学计量中,除温度之外,还应包括燃烧热、溶解热、比热容、热传导和热膨胀的测定。本文主要介绍热容、热传导和热膨胀的计量。材料的热容、热传导和热膨胀是材料科学中生气勃勃的一个分支。近十年来,有关各种材料的热容、热传导和热膨胀的研究有了很大的发展,很多国家的计量机构也大力开展在不同温度范围(包括低温和高温)内的热容、热传导和热膨胀的研究。     

石墨烯可控掺杂的研究取得新进展

<正>石墨烯,这一2004年发现的碳晶体家族中的新成员,集多种优异特性于一身,其电子迁移率高于硅材料两个级数表明石墨烯有望替代半导体工业中的硅材料。然而,石墨烯为零带隙半导体,因此能否有效调控其电学性质决定着这     

“工”字型径向弹性超材料零频起始带隙特性研究

为了得到零频起始带隙,提出"工"字型径向弹性超材料,并研究了其不同约束状态下弹性波的传播特性。通过对色散关系,频响函数和本征模位移场计算研究,发现在双面约束状态下可产生0~16 849 Hz的零频起始宽频带隙,主要由约束作用引起的模态转变产生。进一步,通过研究有限周期结构的方向振动位移场,发现零频起始带隙产生的机制为局域共振机制。最后,分析了结构参数对零频带隙位置及带宽的影响。研究结论可以应用于超低频减振等工程领域。     

金属掺杂对In2O3薄膜光学性质的影响

研究了射频溅射法制备的金属／半导体类型颗粒膜的光学特性。通过样品透射谱分析，发现金属Fe的掺杂使半导体In2O3的带间跌迁由直接跃迁变为间接跃迁；随Fe所占体积份数的增加，局域态尾变宽，带隙变窄。这是由于掺入Fe颗粒后。母体材料与金属颗粒的界面处表面态增多，以及母体材料的非晶化引起的。     

“工”字型径向弹性超材料零频起始带隙特性研究

为了得到零频起始带隙,提出"工"字型径向弹性超材料,并研究了其不同约束状态下弹性波的传播特性。通过对色散关系,频响函数和本征模位移场计算研究,发现在双面约束状态下可产生0~16 849 Hz的零频起始宽频带隙,主要由约束作用引起的模态转变产生。进一步,通过研究有限周期结构的方向振动位移场,发现零频起始带隙产生的机制为局域共振机制。最后,分析了结构参数对零频带隙位置及带宽的影响。研究结论可以应用于超低频减振等工程领域。     

本体异质结有机太阳能电池的短路电流数值模拟与分析

利用数值方法研究了以P3HT∶PCBM为活性材料的本体异质结有机太阳能电池的短路电流密度与带隙宽度、活性层厚度以及温度的关系。结果表明:短路电流密度随带隙宽度的增大呈线性增大;随活性层厚度的增加呈抛物线分布,在160nm附近短路电流密度有最大值;随温度升高呈线性增大趋势。     

沉积温度对三倍频ZrO2薄膜能隙的影响

采用电子束蒸发沉积制备了不同基底温度的ZrO2单层薄膜.计算了薄膜在三倍频处的折射率、消光系数,分析了基底温度对薄膜带隙的影响及薄膜性质与损伤阈值的关系,得出了薄膜能隙随温度升高而降低,薄膜在三倍频处的损伤阈值与能隙成正比关系,这与薄膜损伤机理-多光子吸收、雪崩电离机理相符.     

制备工艺参数对无氢类金刚石薄膜结构及光学性能的影响

采用射频磁控溅射技术在玻璃基底和单晶硅片上制备了无氢DLC薄膜。采用多种技术手段表征了不同工艺参数下制备的DLC薄膜的结构及光学性能。结果表明,溅射功率、工作气压、基底温度和氩气流量的变化对薄膜结构、透过率和光学带隙有较大影响。薄膜内部sp~3键含量、可见光透过率及光学带隙都随溅射功率或基底温度的增加而减小,随工作气压的增大而增加,随氩气流量的增加先增大后减小。在工作气压为2.0Pa时,可制备出I_D/I_G为0.86、可见光区平均透过率为85%、光学带隙为1.68eV的DLC薄膜。     

基片温度对脉冲激光沉积ZnS:Co薄膜微结构及光学性质的影响研究北大核心CSCD

采用脉冲激光沉积技术在石英基片上制备了ZnS:Co薄膜,改变制备过程中石英基片的温度TS,研究了基片温度对薄膜微结构及光学特性的影响。随着基片温度的升高,薄膜的厚度减小,结晶质量得到提升,并朝着(111)方向择优生长。受量子限域效应的影响,薄膜的光学带隙在基片温度为TS=25℃时最大为3.83 eV,光学带隙先随基片温度增大而减小,并在基片温度为400℃时取得最小值3.5 eV,此后随基片温度增大而增大。此外,薄膜的折射率、消光系数、介电系数等光学参数随基片温度升高均有增大趋势。实验表明在基片温度达到400℃以上时,可以获得综合性能较好的微晶薄膜。     

低温漂过温保护带隙基准源研究

通过对Brokaw带隙基准电压电路的改进,设计出具有基准启动电路、带隙基准电压源核心电路、曲率补偿电路、输出过温保护电路的低温漂过温保护带隙基准电压源,它具有低温漂、功耗低、电源抑制比高、结构简单、易于集成等特点。     

三维针刺C/SiC刹车材料的热物理性能

通过化学气相渗透(CVI)法结合反应熔体浸渗(RMI)法制备了三维针刺C/SiC刹车材料, 系统研究了三维针刺C/SiC刹车材料的热物理性能。结果表明: C/SiC刹车材料的热膨胀系数随温度升高总体呈增大趋势, 但呈规律性波动; 在相同温度下, 垂直于摩擦面方向的热膨胀系数远大于平行方向的。从室温至1300 ℃, 平行和垂直于摩擦面方向的平均热膨胀系数分别为1.75×10-6K-1和4.41×10-6K-1; C/SiC刹车材料的比定压热容随温度的升高而增大, 但增大速率逐渐减小。温度从100 ℃升到1400 ℃, 其比定压热容从1.41 J/(g·K) 增大到1.92 J/(g·K); C/SiC刹车材料的热扩散率随温度的升高而降低, 并趋于常量。平行于摩擦面方向的热扩散率明显大于垂直于摩擦面方向的热扩散率。      

阳极氧化法制备高品质TiO_2纳米管光子晶体及其光子带隙调控研究

采用具有电压补偿机制的程控阳极氧化电压波形设计,成功制备出周期结构明显改善的高品质TiO2纳米管光子晶体。研究表明,适当的补偿电压能有效地解决在阳极氧化过程中因电流衰减导致TiO2纳米管光子晶体周期结构均匀性降低的难题,可使其光子带隙的品质明显提高;此外,通过对阳极氧化高低电压持续时间及反应过程中温度的调节,可实现对其光子带隙位置在可见光范围内的有效调控,并发现TiO2纳米管光子晶体的电子带隙宽度,随阳极氧化高电压持续时间的增加略有变宽,随电解液温度的升高而变窄。