Sr掺杂对CaMnO_3基氧化物电子性质及热电输运性能的影响

采用密度泛函理论计算分析的方法研究了Ca位Sr掺杂的CaMnO_3基氧化物的电子性质和电性能;采用柠檬酸溶胶-凝胶法结合陶瓷烧结制备工艺制备了Ca位Sr掺杂的CaMnO_3基氧化物块体试样,分析研究了所得试样的热电传输性能.结果表明,Sr掺杂CaMnO_3氧化物仍然呈间接带隙型能带结构,带隙宽度由0.756 eV减小到0.711 eV.Sr掺杂CaMnO_3氧化物费米能级附近的载流子有效质量均得到调控,载流子浓度也有所增大.Sr比Ca具有更强的释放电子能力,其掺杂在CaMnO_3氧化物中表现为n型.Sr掺杂的CaMnO_3基氧化物材料电阻率大幅度降低,Seebeck系数绝对值较本征CaMnO_3基氧化物材料有一定程度的增大,Sr掺杂量为0.06和0.12的Ca_(1-x)Sr_xMnO_3(x=0.06,0.12)试样,其373 K的电阻率分别降低至本征CaMnO_3基氧化物材料的25%和21%,其373 K的Seebeck系数绝对值分别是本征CaMnO_3基氧化物材料的112.9%和111.1%,Sr掺杂有效提高了CaMnO_3基氧化物材料的热电性能.     

Al掺杂对Ca_2Co_2O_5结构、电子性质与磁性质的影响研究

采用密度泛函理论模拟分析的方法在赝势法平面波电子波函数的基础上研究了掺杂Ca_2Co_2O_5基体系复合氧化物的微细电子状态,并分析了其晶体结构、能带结构、亚层间及亚层内相互作用及跃迁过程的变化.结果表明,CaCoO层Al掺杂之后晶格a轴和b轴略有收缩,而c轴保持不变,且引起相对能量升高,稳定性较纯Ca_2Co_2O_5有所降低.两种Ca_2Co_2O_5基复合氧化物材料均为金属型能带.掺杂引起d电子对Ca_2Co_2O_5材料电性能的影响弱化,而p电子的影响得到强化.经过Al掺杂之后CoO层在电性能中发挥的作用增大,CaCoO层发挥的作用减小,CoO层中的Co和O对电性能的影响大幅度增强.     

Ni位Li置换NiO材料的电子性质及电性质的研究

采用密度泛函理论计算方法研究了Ni位Li置换NiO材料的电子能带结构和状态密度,分析探讨了置换材料的电输运参数和电性质.结果表明,Li置换Ni位后NiO材料的带隙略有增大;费米能级附近的状态密度大大提高;费米能级附近的载流子浓度大大增加,但迁移率有所降低,定域性增强,有效质量也有所增大;电性质理论分析结果表明,Ni位Li置换能够增强NiO材料的导电性,提高NiO材料的综合电性质.     

MnGa二元合金等静压电子结构与磁性质的研究

为了研究等静压下非稀土磁性材料MnGa合金的电子结构和磁性质,本文在密度泛函理论计算的基础上系统研究了四方MnGa合金在500 MPa等静压下的晶格结构、生成、自旋电子结构和磁性质。结果表明,四方MnGa合金在500 MPa等静压下更容易生成,呈各向异性压缩性质。合金中异类原子之间的距离较小,同类原子之间的距离较大。四方MnGa合金在500 MPa等静压下的能带结构呈金属性导体型。与Ga的d电子相比,四方MnGa合金中Mn的d电子呈现较高的净磁矩,贡献了体系的剩磁。四方MnGa合金呈现弱的亚铁磁性,在500 MPa等静压下净有效磁矩减小。     

Tb掺杂CaMnO3氧化物材料热电输运性能的研究

采用溶胶-凝胶法结合陶瓷烧结工艺制备了Tb掺杂CaMnO3基氧化物热电材料,系统研究了Tb掺杂材料物相组成、微观组织和和电输运性能.结果表明,Tb掺杂试样均为单一物相的CaMnO3晶体材料.随着Tb掺杂量的增加,试样晶粒逐渐细化.所得CaMnO3基材料内部晶粒互连,试样结构较为致密.所有Tb掺杂试样电阻率随温度升高而降低,呈明显的半导体传输特性,其中Tb掺杂量为0.14的试样电阻率最低.Tb掺杂试样Seebeck系数绝对值随掺杂量的增加而降低,这是由于Tb掺杂引入的电子型载流子造成的.所有试样功率因子均随温度升高而逐渐增加,并且所有Tb掺杂试样的功率因子均大于未掺杂试样.其中Tb掺杂量为0.08的块体试样功率因子在测试温度最高点973 K时达到最大值2.0×10-4 W·m-1·K-2,远高于未掺杂试样,通过稀土元素Tb掺杂可以优化CaMnO3基过渡金属氧化物材料的电性能.     

各向异性压力对ZnS晶体结构和电子性能的影响研究

基于电子平面波密度泛函理论的方法研究分析了闪锌矿结构ZnS在未受压力和沿a,b和c轴方向上受0.5 GPa小压力条件下的晶体结构和电子性质.结果表明闪锌矿ZnS在0.5 GPa的不同方向小压力作用下,晶胞参数均发生增大,表现出较为明显的压力膨胀效应.压力对ZnS晶体结构的影响是各向异性的,其对ZnS晶体c轴方向的影响最大,压力作用下Zn-S键长也均增大.ZnS体系在0.5 GPa压力下稳定性增强,其在a轴受压力作用下能量最低.在a轴,b轴和c轴方向施加相同压力之后,ZnS的带隙宽度由2.059 eV分别减小到1.683 eV,1.681 eV和1.681 eV,但是其带隙类型未发生变化.ZnS材料体系中的p态电子对费米能级附近的贡献程度最高,而s态和d态电子对费米能级处的贡献程度均较低.     

双掺杂BaxAgyCa3-x-yCo4O9氧化物的织构与电输运性能

采用柠檬酸溶胶凝胶和放电等离子烧结制备了Ca位双掺杂型的Ba_xAg_yCa_3-x-yCo₄O₉烧结体,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电阻率测试仪等研究了烧结体相组成、取向度、织构及电性能.结果表明：含Ag的掺杂试样中出现了偏离化学计量比分布的Ag单质,掺杂试样取向度随Ba与Ag掺杂量之比x/y的增大而提高,含Ag的掺杂试样取向度低于未掺杂试样,不含Ag的掺杂试样取向度高于未掺杂试样.x=y=01的试样导电机理发生变化.Ba,Ag掺杂量相等的试样保持较低取向度的同时具有较低的电阻率,在973 K时达到最低值（73 mΩcm）,而取向度最低的Ag单掺杂试样电阻率在所有试样中最低,在973 K时为63 mΩcm. 关键词： 3Co₄O₉')" href="#">Ca₃Co₄O₉ 双掺杂 织构 电输运性能     

双掺杂BaxAgyCa3-x-yCo4O9氧化物的织构与电输运性能

采用柠檬酸溶胶凝胶和放电等离子烧结制备了Ca位双掺杂型的BaxAgyCa3-x-yCo4O9烧结体,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电阻率测试仪等研究了烧结体相组成、取向度、织构及电性能.结果表明:含Ag的掺杂试样中出现了偏离化学计量比分布的Ag单质,掺杂试样取向度随Ba与Ag掺杂量之比x/y的增大而提高,含Ag的掺杂试样取向度低于未掺杂试样,不含Ag的掺杂试样取向度高于未掺杂试样.x=y=0.1的试样导电机理发生变化.Ba,Ag掺杂量相等的试样保持较低取向度的同时具有较低的电阻率,在973 K时达到最低值(7.3 mΩcm),而取向度最低的Ag单掺杂试样电阻率在所有试样中最低,在973 K时为6.3 mΩcm.     

纳米针阵列多孔材料3D CoP@CC的制备与电催化析氢性能研究

采用水热法在碳布基底上沉积了前驱体,然后在Ar气气氛中加热并用次磷酸钠在300～350℃磷化得到了纳米针阵列多孔材料3D CoP@CC,并分析了所得样品的物相、微观结构和电催化性能.XRD分析结果表明所得材料本体为正交结构的CoP,SEM分析结果表明所得阵列结构纳米针的直径在100 nm以下,长度约为10μm.电催化性能分析结果表明,制备所得该3D CoP@CC作为催化材料在0.5 mol/L硫酸溶液中表现出优异的电催化析氢性能,当电流密度为10 mA·cm-2时,过电位为124 mV.Tafel斜率为84.9 mV/dec,说明该3D CoP-CC电催化析氢的控速步为Volmer反应.从阻抗图谱可以看出有两个不完整的半圆弧,表明其具有两个时间常数,CPE2-P=0.5019意味着粗糙和多孔的电极表面产生了双层电容,电荷较难穿透,表明了阻抗的来源主要是传质与传荷.     

CaMnO3晶体材料力学性能的研究

基于密度泛函理论和Birch-Murnaghan状态方程系统分析研究了CaMnO3晶体材料的弹性常数、体弹模量、剪切模量和力学性质.结果表明,CaMnO3晶体材料具有较大的C11和C22,其还具有较大的体弹模量和剪切横量,具有一定的弹性各向异性.其杨氏模量高达219.62 GPa,较不易发生弹性形变.CaMnO3晶体材料具有较小的泊松比和体剪模量比,表明其极强的脆性,其硬度也达到28.255 GPa.CaMnO3晶体材料内部电子局域化较强,价带电子具有较大的有效质量,Mn与O之间的弱共价性结合可能是其高硬度和高剪切模量的原因.