二维Bi_2Se_3薄膜的制备及光电性能研究

二维材料由于其优异的电学和光学性能使其在光电器件领域得到了广泛关注.Bi_2Se_3是一种基于强自旋轨道耦合作用形成的拓扑绝缘体,具有高热电系数,一个相互交错的Dirac表面态,且只存在一个Dirac点,是一种理想的拓扑绝缘体材料,有潜力成为室温低能耗的自旋电子器件.该文使用气相沉积法分别在SiO_2/Si基底和柔性PI基底上生长出了连续、高质量的Bi_2Se_3薄膜,在此基础上构建了Bi_2Se_3光电探测器,测试结果表明Bi_2Se_3薄膜材料具有优越的宽波段光谱响应性能,并在柔性PI基底上表现出优异的抗疲劳性能,在新一代柔性光电器件领域有着非常大的应用潜力.     

赝三元半导体致冷材料的研究

研究出高优值系数的P型和N型赝三元系Bi_2Te_3-Sb_2Te_3-Sb_2Se_3半导体致冷材料,在室温附近最高优值可达到3.2×10~(-3)/K以上。讨论了晶体结构特点和生长条件对材料温差电特性的影响。     

非晶态Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)薄膜的低波动阻变特性研究

基于化学溶液法在Pt/Ti/SiO_2/Si衬底上制备了非晶态Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)薄膜,研究了其表面形貌、介电特性和阻变特性.结果表明:非晶态Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)薄膜无明显晶界存在,其P-E和C-V曲线无滞后特征,其I-V曲线展示了双极性阻变行为.高低阻态的导电机制研究表明该双极性阻变行为由氧缺陷导电细丝断开/连接主导.通过与氧缺陷导电细丝主导的晶态Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)薄膜基阻变行为对比,发现非晶态Bi_(3.15)Nd_(0.85)Ti_3O_(12)薄膜阻变的波动性较小,这与其无晶界密切相关.该研究可为开发低波动的阻变器件提供一定指导.     

失配应变对钛酸铅薄膜正负弹卡效应的影响

基于朗道-德文希尔理论,通过热力学分析,描述了钛酸铅薄膜的正负弹卡效应与应力场的关系,以及失配应变对钛酸铅薄膜正负弹卡效应的影响.结果表明,对钛酸铅薄膜施加不同应力场可以得到正负弹卡效应.失配应变对钛酸铅薄膜弹卡效应有较大的影响,拉伸失配应变增强钛酸铅薄膜负弹卡效应,拉伸失配应变为0.000 4时使钛酸铅薄膜负弹卡效应温度变化峰值增大约2.3 K,室温附近的温度变化增大约1.2 K,同时温度变化的峰值向室温方向偏移约55℃;压缩失配应变对钛酸铅薄膜正弹卡效应有促进作用,压缩失配应变为-0.002时使钛酸铅薄膜正弹卡效应室温温度变化增大约1 K.在失配应变调控下,同时利用钛酸铅薄膜正负弹卡效应,钛酸铅薄膜可以在室温附近获得约14 K的温度改变,对于钛酸铅薄膜弹卡效应在固体制冷上的应用有重要意义.     

通过化学蚀刻提高Bi2WO6/Bi2MoO6光催化活性的机理探析

Bi_2WO_6/Bi_2MoO_6复合半导体已经能够利用无模板一步水热法得到,并通过简单的化学蚀刻方法处理实现其催化性能的提升,使用氢氧化钠作为蚀刻剂.光催化测试表明碱蚀刻催化剂的降解率提升了约60%,捕获剂实验为催化机理的分析提供了有力的证据,电子顺子共振(EPR)直接证明蚀刻使得样品中形成大量的氧空位;阻抗测试表明该样品具有更高的电子转移活性.结合上述结论对蚀刻催化剂性能提升的机理做出了以下分析:复合催化剂中Bi_2WO_6和Bi_2MoO_6相互匹配的能带结构使得光生电子的转移和传输极为顺利,碱蚀刻使催化剂微观结构改变,并在Bi_2WO_6和Bi_2MoO_6表面制造大量氧穴位,光催化过程中氧空位有效捕获水分子中的氧原子;后续电子参与的两步还原反应将溶液中的溶解氧转化成·OH.上述分析结果为光催化反应中催化剂催化性能的提高做出实质贡献.     

二维层状In_2Se_3铁电材料的光敏传感性能研究

α-In_2Se_3是一种同时具有稳定面内和面外极化的窄禁带二维铁电材料,探究其铁电极化与光电导性能关联对促进其光敏传感器的应用具有重要意义.该文采用微机械剥离法获得了平面尺寸在50μm以上的α-In_2Se_3纳米片,利用原子力显微镜研究了其自发极化特性.制备了Pt/α-In_2Se_3/Pt光敏器件单元,研究了明暗条件下Pt/α-In_2Se_3/Pt器件单元I-V特性以及高压极化对光敏性能的影响.结果表明:二维层状α-In_2Se_3具有较好的光敏性能,且高压极化将大幅优化器件的光敏特性.高压极化使器件的响应时间明显缩短, 1 V电压明暗条件开关比提高至10~3以上.可见,铁电极化对于α-In_2Se_3纳米片的光电导效应具有重要影响,高压极化操作能够有效地提高其光敏性能.     

有限元法结合压痕法估算BNKT薄膜的压电应力常数

考虑基底效应的影响,将压电应变系数与压电应力常数的关系式作为补充方程,通过有限元法结合纳米压痕法估算了横观各向同性0.85Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3-0.15K_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3(BNKT)薄膜的压电应力常数.在正向分析中,通过无量纲分析和有限元模拟,得到最大压痕荷载、加载曲线指数与BNKT薄膜压电应力常数之间的无量纲方程.在反向分析中,利用纳米压痕实验得到沉积在硅基底上BNKT薄膜的压痕曲线,将实验数曲线中的最大压痕荷载和加载曲线指数代入正向分析建立的无量纲方程,联立补充方程进行求解,得到多组不同误差下的解,取误差最小时相应的解e_(15)=0.28 C/m~2,e_(31)=7.72 C/m~2,e_(33)=18.26C/m~2为BNKT薄膜的压电应力常数.     

计及电子自旋与磁场耦合的超晶格共振劈裂

研究了零电场和正弦电场作用下的磁量子结构中自旋电子的隧穿输运特性，结果表明，自旋耦合使得共振劈裂区展宽或压缩，且沿能量轴移动，考虑自旋耦合和正弦电场作用后，不改变周期结构的n-1重劈裂和Fibonacci准周期结构的自相似的特性，磁量子结构的调制磁场方向改变也会引起弹道电导的改变。     

碳掺杂WO_3电子结构的第一性原理研究

采用第一性原理计算方法详细研究了碳原子掺入WO3后体系的能带结构、态密度、导带边和价带边的位置的变化.考虑了碳原子处在间隙位置和碳原子替换氧原子两种情况.计算结果表明,碳原子替换氧原子时,体系是自旋极化的,在带隙中产生非常明显的C-2p杂质带.自旋向上部分带隙减小了0.92 e V,自旋向下部分带隙减小了0.08 e V.而碳处在间隙位置时,体系是非自旋极化的,碳原子倾向于与一个氧原子成键,带隙减小了0.2e V,有利于可见光的吸收.形成能计算表明,碳原子处在间隙位置掺杂更稳定.     

几种薄膜太阳电池开发的现状及进展

本文综述了α-Si、Cu In Se_2/CdS、CdS/CdTe和T_iO_2/Se等薄膜电池的研制现状及进展,并讨论了其发展前景。     

自旋玻色-爱因斯坦凝聚体中多粒子的量子纠缠

通过单原子拉曼跃迁,提出了自旋为1的玻色-爱因斯坦凝聚体中多粒子的最大纠缠态的理论处理方法.并且,发现文献[1]所提出的3-模模型,经过一个简单的方法可以简化成有效的2-模模型.另外,在这个系统中,文中还提出了一种产生原子-原子间连续变量纠缠态的方案.     

HfO2基铁电薄膜在循环电场 载荷下的极化翻转行为

二氧化铪（HfO2）铁电薄膜具有优秀的CMOS工艺兼容性，10 nm以下工艺制程的微缩能力，可采用原子层沉积（ALD）技术实现在3D电容器结构中的保型生长，因此在实现低功耗、高集成密度的非易失性存储器应用方面显示出巨大的潜力该文首先简要回顾了HfO2基铁电薄膜的发现过程和随后的国内外研究现状，然后以Si掺杂HfO2铁电薄膜在循环电场载荷下的实测结果为例，介绍了这一新型铁电材料极化翻转行为中出现的唤醒（wake up）、疲劳和饱和极化翻转电流峰劈裂等效应，分别总结了对上述现象现有的实验和理论研究进展     

电荷掺杂和杂原子掺杂聚硅烷的比较性理论研究

本文利用GAUSSIAN 03程序包中的密度泛函理论,在B3LYP/6-31G(d)水平下,对聚21硅烷、电荷掺杂的聚21硅烷以及杂原子(硼和磷)掺杂的聚21硅烷进行几何全优化,并对它们的几何结构和自旋密度进行了比较性理论研究.结果表明,电荷掺杂能使聚硅烷的Si—Si键长增长,其极子分布几乎遍及了聚21硅烷的整个链;而杂原子(B、P)的掺杂对聚硅烷的影响主要集中在与B、P原子相邻的Si原子上,极子分布仅局域在B、P原子附近的3~5个原子上.     

Bi2WO6纳米片的熔盐法合成及其可见光光催化性能

该研究采用低温熔盐法快速合成Bi_2WO_6纳米片,并对不同加料顺序制备的Bi_2WO_6的形貌、结构以及光催化性能进行研究.利用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、比表面积(BET)、荧光光谱(PL)等手段对Bi_2WO_6光催化剂的结构、形貌及荧光性质进行了表征,并测定了Bi_2WO_6光催化剂在可见光条件下对罗丹明B溶液的降解性能.结果表明:先将KNO_3和Bi(NO_3)_3·5H_2O混合研磨之后,再加Na_2WO_4·2H_2O的加料顺序制备的Bi_2WO_6纳米片光催化性能最好,光照60min后降解率高达98.09%.     

尺寸对铜纳米薄膜2p3/2 能级偏移的影响

结合断键理论(BOLS)和X射线光电子能谱(XPS)分析尺寸对铜纳米薄膜2p3/2能级偏移的影响.通过研究实验测得的XPS谱数据发现铜块体2p3/2的结合能为932.70eV,相对于铜单原子2p3/2的结合能931.00eV偏移了1.70eV.能级产生正偏移主要因为尺寸引起了键收缩,从而引起局域应变、量子势阱以及哈密顿量微扰的变化,最后导致了能级正偏移.事实证明我们可以利用配位数和化学环境来分析XPS谱,并进一步确定有关局域键长、键能、束缚能密度以及原子结合能等定量信息.     

溶胶-凝胶法制备的BaTiO3薄膜表面态

用溶胶-凝胶法和快速退火工艺在SiO₂/Si(111)基片上生长了钙钛矿结构BaTiO₃薄膜.用X射线光电子能谱技术(XPS)和角分辨X射线光电子能谱技术(ARXPS)研究了薄膜的表面化学态以及最顶层的原子种类和分布状况,结果显示在热处理过程中薄膜表面形成一层富含BaO的非计量钛氧化物层,并且钡-钛原子浓度比随着探测深度的增大而逐渐减小.     

YIG单晶薄膜在垂直泵下铁磁共振折叠效应和第二级自旋波不稳定性的临界场

YIG单晶薄膜在垂直泵下铁磁共振折叠效应的实验结果已被作者及其同事报道了.该工作是进一步分析这些实验结果和讨论薄膜样品的第二级自旋波不稳定性的临界场.分析结果表明,连续波高功率激发的铁磁共振折叠效应主要是由于样品发热引起的.在脉冲微波功率激发下,当静磁场平行薄膜平面时,铁磁共振不存在明显的折叠效应,但对静磁场垂直于薄膜平面的铁磁共振观察到折叠效应.     

2D In_2Se_3面内外极化强度及弹性性能的第一性原理研究

α-In_2Se_3是一种典型的铁电材料,同时具有面内和面外方向的自发极化,可应用于发展通用的二维数据存储技术.该文利用第一性原理计算方法对单胞α-In_2Se_3进行了电学性质、弹性性能、面内面外极化强度的研究,发现在不同拉压应变下,面外的极化强度比面内变化更明显,极化向上的晶体结构面内刚度大于极化向下的,y方向的泊松比均大于x方向的.     

La掺杂对Bi_6Fe_(1.4)Co_(0.6)Ti_3O_(18)薄膜样品铁电性能影响研究

利用溶胶凝胶法制备了Bi_(6-x)La_xFe_(1.4)Co_(0.6)Ti_3O_(18)(0≤x≤1)多晶薄膜样品,系统研究了不同La掺杂量对Bi_6Fe_(1.4)Co_(0.6)Ti_3O_(18)样品的结构、形貌及铁电性能的影响.通过X射线衍射仪分析表明此掺杂化合物形成了具有正交晶系的单相,在掺杂范围内没有观察到第二相出现. SEM表面形貌图可以看出,随着La掺杂量的变化使薄膜颗粒大小地改变,进而将影响材料的性能.铁电测试显示所有的样品都具有良好地电滞回线,显示出良好的铁电性能.因此一定量的稀土元素的掺杂可以较好地改进材料的铁电性能.     

电荷掺杂和Cl掺杂聚吡咯、聚呋喃、聚噻吩的导电性理论研究

利用Gaussian 03程序包中的密度泛函理论在B3LYP/6-31G(d)水平下,对未掺杂、电荷掺杂和C l掺杂的聚吡咯、聚呋喃、聚噻吩进行几何全优化,并对它们的几何结构、自旋密度、自然键轨道(NBO)、前线轨道能进行了理论分析.结果表明,电荷掺杂能使聚合物键长趋于平均化,其极子分布几乎遍及了整个分子链而C l原子掺杂对聚合物的影响主要集中在与C l原子相邻的C原子上,极子分布局域在C l原子附近的大约7个碳原子上,掺杂能够明显增强π电子共轭性,降低能隙,从而增强导电性.