La0.88 Te0.12 MnO3/Si异质结的整流和光伏特性研究

采用脉冲激光沉积法制备了La_0.88Te_0.12MnO₃(LTMO)/Si异质结,该异质结具有光生伏特效应和良好的整流特性.光生电压在394 μs的时间内很快增加到最大值然后逐渐减小.在T=80 K时,光生电压的最大值大约是13.7 mV.随着温度的升高,热涨落致使光生电压最大值总体呈现减小趋势,而且是非线性减小,这主要是由LTMO层发生金属绝缘体转变而导致的LTMO层能带结构的变化引起的. 关键词： 异质结 光生伏特效应 电子掺杂     

In2O3/CuO纳米异质结的制备和光催化性质研究

通过溶胶-凝胶结合静电纺丝过程制备了In₂O₃/CuO纳米异质结。XRD和Raman光谱的研究表明,随着前驱物中Cu/In比例的增加,CuO相的含量逐渐增加。吸收光谱研究表明,随着CuO含量的增加,复合纳米结构的可见光吸收明显增强。光催化实验研究结果表明,In₂O₃/CuO纳米异质结具有比单一相的In₂O₃和CuO更强的光催化性能,其主要来源于异质结所导致的增强的光生电子和空穴的分离效率。     

La0.82Te0.18MnO3薄膜的输运特性和光诱导效应

用脉冲激光沉积法制备了非金属Te掺杂的钙钛矿锰氧化物La_0.82Te_0.18MnO₃单晶薄膜.该薄膜从83 K升温至373 K过程中发生金属-绝缘体相变，转变点温度为283 K.其电阻率在T<T_MI时符合电子-电子、电子-磁振子散射公式；在T>T_MI时为小极化子输运.薄膜在低温段连续激光(波长为532 nm，40 mW)作用下电阻率显著增大，电阻变化率在253 K达到最大值51.1%,该变化率远大于相同条件下的空穴掺杂材料；在高温段产生了较小的光电导，电阻变化率小于10%.这些现象主要与激光激励下自旋系统和小极化子的变化有关.La_0.82Te_0.18MnO₃薄膜在激光诱导下具有明显的与自旋相关的弛豫现象.激光开始作用时薄膜电阻率随时间的变化符合指数关系. 关键词： 0.82Te_0.18MnO₃薄膜')" href="#">La_0.82Te_0.18MnO₃薄膜 光诱导 输运特性 电子掺杂     

La1.3Sr1.7Mn2O7/SrTiO3-Nb异质结的整流和光伏特性

采用脉冲激光沉积法在SrTiO₃:0.7%Nb(100)单晶衬底上生长了La_1.3Sr_1.7Mn₂O₇(LSMO)薄膜, 并 研究了LSMO/SrTiO₃-Nb异质结的输运性质和光伏效应. 研究发现, 异质结具有良好的整流特征和明显的光生伏特效应. 在532 nm激光辐照下, 光生电压随温度升高先增大后减小, 并且在150 K达到最大值400 mV, 此温度点与LSMO薄膜发生金属-绝缘体转变的温度一致, 这表明异质结的光生伏特效应受LSMO薄膜内部的输运特征调控. 进一步, 从光生电压随时间的变化曲线中分析发现, 上升沿符合一阶指数函数, 这与载流子的迁移过程相关; 而下降沿符合二阶指数函数, 这与结两侧载流子的外部回路中和以及材料内部的电子-空穴湮灭有关. 值得注意的是, 上升沿和下降沿的时间常数均随着温度先增大后减小, 且最大值均出现在LSMO薄膜的金属-绝缘转变温度.     

横场-伊辛模型中BaTiO3的铁电行为

采用横场-伊辛模型描述了BaTiO₃中量子效应对铁电行为可能的贡献.计算显示量子效应可以明显地减少铁电体的自发极化.模型给出的理论结果与BaTiO₃的介电及极化实验结果符合较好. 关键词： 铁电性 量子效应 3')" href="#">BaTiO₃     

光折变BaTiO3晶体缺陷的分析电子显微镜研究

用分析电子显微镜研究了顶部籽晶法生长的BaTiO₃晶体内的缺陷。成功地制备出薄区厚约100nm内含包裹体的电子显微镜样品。用透射电子显微镜(TEM),配合电子能量损失谱(EELS)确定了BaTiO₃单晶内包裹体的相分为:非晶的Ba-Ti-O和高Ti-Ba氧化物——Ba₆Ti₁₇O₄₀在BaTiO₃单晶试样中,还观察到其它几种类型的微缺陷。 关键词：     

BaTiO3铁电体中辐射位移效应的分子动力学模拟

运用基于壳模型的分子动力学方法研究了BaTiO₃铁电体中的辐射位移效应.采用O原子作为初级击出原子,模拟了当初级击出原子能量为1 keV时体系内缺陷的产生和演化.模拟结果表明,当入射方向为[001]时,体系内产生的缺陷最多.在所有缺陷中,以O缺陷的含量为最高,达80%以上.同时,这些缺陷的产生并不显著改变体系的自发极化强度,对体系的极化翻转过程也基本没有影响.在外电场作用下,观察到了显著的缺陷迁移. 关键词： 分子动力学 3铁电体')" href="#">BaTiO₃铁电体 辐射位移效应     

Al2O3增强的Co2-C98/Al2O3/Si异质结的光伏效应

随着能源危机的加剧,太阳能电池作为开发和利用太阳能的一种普遍形式, 日益受到世界各国的重视.随着太阳能电池向着高效率、薄膜化、无毒性和原材料丰富的方向发展, 单纯的硅系太阳能电池已经无法达到这样的要求,因此新的材料和工艺的开发利用迫在眉睫. 本文研究了碳材料在硅异质节上实现光伏效应的改善及其可能在太阳能电池上的应用. 采用脉冲激光沉积方法制备的Co₂-C₉₈/Al₂O₃/Si异质结构在标准日光照射 (AM1.5, 100 mW/cm²)条件下,可获得0.447 V的开路电压和18.75 mA/cm²的电流密度, 转换效率可达3.27%.通过电容电压特性和暗条件下的电输运性能测量, 证明了氧化铝层的引入不但对单晶硅的表面起到了物理钝化作用,减小了反向漏电流, 使异质结界面缺陷、界面能级和复合中心减少,还起到了场效应钝化作用, 增加了异质结界面的势垒高度,增加了开路电压,使异质结的光伏效应显著增强.     

飞秒激光泵浦LaAlO3/SrTiO3异质结产生太赫兹波辐射

自铁磁金属在飞秒激光泵浦下的超快退磁效应发现以来,电子的自旋属性逐渐被应用于太赫兹电磁波的产生.利用逆Rashba-Edelstein效应产生太赫兹辐射首先在Ag/Bi界面得到证实,而LaAlO₃/SrTiO₃界面通过该效应产生直流的自旋-电荷转换效率要高于Ag/Bi界面约一个数量级,但利用该结构转化自旋流来产生太赫兹的有效性尚待系统的研究.本文制备了NiFe/LaAlO₃//SrTiO₃(001)系列样品,在飞秒激光泵浦下观察到了太赫兹辐射的产生及其对磁场方向的依赖效应,并通过改变LaAlO₃层的厚度验证了超扩散模型与光学传输模型的有效性,观察到了在LaAlO₃/SrTiO₃界面由于多次反射导致太赫兹波的减弱,为进一步优化太赫兹波的产生提供了实验和理论支持.     

利用脉冲激光沉积外延制备CsSnBr3/Si异质结高性能光电探测器

钙钛矿半导体具有光吸收系数高、载流子扩散长度大和荧光量子效率高等优异物理特性,已在光电探测器、太阳能电池等领域展现出重要的应用潜力.但卤化铅钙钛矿的环境毒性和稳定性大大限制了该类器件的应用范围.因此,寻找低毒、稳定的非铅钙钛矿半导体尤为重要.利用锡元素替代铅元素并生长高质量的锡基钙钛矿薄膜是实现其光电器件应用的可行方案.本文采用脉冲激光沉积方法,在N型单晶硅(100)衬底上外延生长了一层(100)取向的CsSnBr₃钙钛矿薄膜.霍尔效应及电学测试结果表明,基于CsSnBr₃/Si半导体异质结在暗态下具有明显的异质PN结电流整流特征,在光照下具有显著的光响应行为,并具有可自驱动、高开关比(10⁴)以及毫秒量级响应/恢复时间等优良光电探测器件性能.本文研究结果表明利用脉冲激光沉积方法在制备新型钙钛矿薄膜异质结、实现快速灵敏的光电探测方面具有重要应用前景.     

钛酸钡的光学性质及其体积效应

钛酸钡(BaTiO_3, BTO)是铁电物理学和材料学领域具有代表性的研究对象.本文基于准粒子相互作用的GW方法研究BTO材料的光学性质,并研究了等应变情况下的体积效应.第一性计算结果表明,考虑了激子效应的GW (格林函数(G)-库仑势(W))方法得到的激发态性质更接近实验结果.引入等应变调控,发现体积膨胀会导致光学吸收峰红移,体积压缩则光学吸收峰蓝移.同时,探究了体积变化对BTO块材的自发极化和电子结构的影响,发现体积膨胀会使钛原子的d轨道和氧原子的p轨道杂化更显著,进一步导致材料自发极化的增大,而体积压缩对自发极化和dp杂化的影响正好相反.通过比较研究,还发现等应变的体积效应对极化的影响不如等应力体积效应明显.     

La2/3Sr1/3MnO3/BaTiO3复合薄膜的制备及其电致磁电效应研究

使用脉冲激光沉积技术,在LaAlO₃(001)单晶基片上制备了La_2/3Sr_1/3MnO₃(LSMO)/BaTiO₃(BTO)双层薄膜.X射线衍射分析显示,LSMO层和BTO层呈现纯(001)取向.原子力显微镜研究表明,薄膜表面晶粒大小均匀,排列致密,表面均方根粗糙度为1.4 nm.复合薄膜的磁学、电学性能研究表明,其具有良好的磁学和介电性能.电输运测试显示,与在BTO层上施加正方向 关键词： 磁电效应 铁电/铁磁异质结构 脉冲激光沉积     

Anisotropic conical scattering in photorefractive BaTiO3: diffraction efficiency measurements

The simultaneous presence of beam fanning and anisotropic conical scattering hinders the exact measurements on anisotropic conical diffraction. In this paper, a method is described for the measurement of diffraction efficiency of the gratings responsible for anisotropic conical scattering in a photorefractive BaTiO₃ crystal. Dependence of diffraction efficiency on the angle of incidence of the incident beam and the build-up processes of beam fanning and anisotropic scattering have been studied.     

四方相BaTiO3铁电性的第一性原理研究

在广义梯度近似下，利用超软赝势对立方相和四方相BaTiO3晶胞中Ti原子沿c轴位移时体系的能量、原子间电子云重叠布局数和各原子上的净电荷等进行了自洽计算.结果显示，当Ti原子沿c轴位移0012nm时，四方相BaTiO3体系能量最低，其自发极化强度为0261C/m2，该结果与实验数据相符合；同时表明，O原子的2p轨道和Ti原子的3d轨道的杂 化是BaTiO3晶体出现铁电性的重要原因. 关键词： 四方相BaTiO3 铁电性 位移 态密度     

Grain Growth Kinetics of BaTiO3 Nanocrystals During Calcining Process

以醋酸钡和钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法合成了纳米BaTiO3粉体;运用差示/热重、X射线衍射及透射电镜对前驱体凝胶和产物进行了表征,并根据XRD结果,研究了纳米BaTiO3的晶格常数、晶格畸变度和晶粒尺寸随焙烧温度及时间的变化。结果表明,焙烧温度与时间对纳米BaTiO3晶格常数的影响不明显;随焙烧温度或时间的延长,纳米BaTiO3的晶格畸变度减小,晶粒尺寸增大,但晶格畸变度和晶粒尺寸更敏感于焙烧温度. 基于扩散控制机理的传统模型探讨了焙烧过程纳米BaTiO3晶粒生长动力学,得出其晶粒生长指数为7,晶粒生长活化能为75.49 kJ/mol. 将基于扩散与反应共同控制机理的新型等温模型应用于本研究中,结果表明,新型等温模型更能真实地反映纳米BaTiO3焙烧过程中的晶粒生长行为,说明纳米BaTiO3晶粒生长过程同时受溶质扩散和表面反应控制,其藕合晶粒生长活化能为27.23 kJ/mol.     

钛酸钡纳米颗粒铁电性临界尺寸的理论分析

从铁电体的Eular-Lagrange方程出发, 取贝塞尔方程级数解的形式, 得到了钛酸钡陶瓷颗粒的总极化强度表达式, 分析了各系数对总极化强度的影响. 根据总极化强度表达式, 采用MATLAB软件对尺寸在100 nm以下的钛酸钡纳米颗粒的铁电性进行了仿真分析. 结合实际数据探讨了尺寸效应对陶瓷颗粒铁电性的影响, 获得了与实验数据相符的数值解和极小值, 从而预测了钛酸钡纳米颗粒铁电性存在的临界尺寸为6 nm.     

Enhancement of positive temperature coefficient resistance effect of BaTiO3-based semiconducting ceramics caused by B2O3 vapor dopants

The positive temperature coefficient resistivity (PTCR) effect of semiconducting BaTiO₃ ceramics can be remarkably influenced by both dopants and ceramic processing. The behavior of B₂O₃ as vapor dopants was studied in this paper. It was found that the PTCR effect was enhanced distinctly, while the room temperature resistance also increased.     

钛酸钡单晶沿垂直解理面方向的超高压电响应的研究

研究了钛酸钡单晶沿着解理面的压电响应. 首先发现在钛酸钡单晶中存在着解理面，当垂直 这一解理面方向施加电场时，得到了超过2000pC/N的超高压电常量d33. 而这一d 33值比沿着自发极化方向〈001〉方向施加电场得到的压电常量（d33〈001 〉=87pC/N）高20多倍. 而且，沿此方向在很低电场强度（低于1kV/mm）下得到了高达0 6%的应变值，这一应变值是同等场强下PMN_PT单晶的10倍之多. 这一结果无疑对发展无铅压 电材料驱动器提供了一种新可能. 关键词： 压电响应 解理面 钛酸钡单晶