含氧空位立方HfO_2电子结构和光学性质的第一性原理研究（英文）

利用基于第一性原理密度泛函理论框架下的平面波超软赝势法,研究了含氧空位立方HfO_2的几何结构、电子结构和光学性质。计算结果表明,氧空位缺陷对晶格参数的影响不明显。能带结构和态密度结果表明在-0.216 eV处出现了氧空位缺陷能级。通过对比纯立方HfO_2的光学吸收边,由于氧空位缺陷能级的出现,含氧空位立方HfO_2的光学吸收边向低能方向移动。此外,氧空位的出现导致了静态介电常数的增加。     

OⅡ空位对PbTiO3晶体影响的第一性原理研究

在广义梯度近似(GGA)下,利用超软赝势(USP)对理想PbTiO3晶体(以下简称理想晶体)和OⅡ空位PbTiO3晶体(以下简称OⅡ晶体)的电子云重叠布局数、态密度和能带分布等进行自洽计算.结果显示:OⅡ晶体与理想晶体相比能带向低能方向移动,而且在费米面附近O原子的2p轨道和Ti原子的3d轨道存在明显杂化,这种杂化是PbTiO3晶体保持铁电性的主要原因.氧空位使OⅠ空位PbTiO3晶体(以下简称OⅠ晶体)的氧八面体发生畸变[1],但并没有改变OⅡ晶体的结构,说明OⅡ晶体结构更加稳定.     

OⅠ空位对PbTiO_3晶体影响的第一性原理研究

在广义梯度近似(GGA)下,利用超软赝势对理想PbTiO3晶体(以下简称理想晶体)和PbTiO3的OⅠ空位晶体(以下简称OⅠ晶体)的电子云重叠布局数.态密度和能带分布等进行自洽计算.结果显示:OⅠ晶体和理想晶体相比能带朝低能方向移动;在费米面附近O原子的2p轨道和Ti原子的3d轨道存在明显杂化,这种杂化是PbTiO3晶体保持铁电性的主要原因;同时,氧空位使晶体的氧八面体发生畸变,晶体结构从P4MM变为PMM2.     

真空退火对ZnMnO：N物理特性影响的研究

利用金属有机源化学气相沉积（MOCVD）技术,在蓝宝石上外延了Mn-N共掺ZnO薄膜,同时,将得到的ZnMnO：N样品分别在700,900和1100°C的温度下进行真空退火处理.X射线衍射（XRD）显示真空退火使薄膜样品的晶格质量变差,但样品都具有良好的单轴取向.ZnMnO：N样品的拉曼光谱（Raman）和光致发光谱（PL）光学表征显示真空退火使得样品中氧空位（VO）增多.对NT,Mn共掺ZnO晶体的第一性原理模拟计算揭示了N,Mn共掺ZnO的态密度存在较强的p-d相互作用,产生磁矩.一旦引入氧空位（VO）后,费米能级上移,p-d相互作用消失,磁矩减小甚至消失.实验表征分析与模拟计算结果一致：对于N,Mn共掺ZnO薄膜样品,引入氧空位（VO）后,铁磁性减弱.因此,Mn3d电子与N2p局域束缚的电子形成的磁性束缚激子（BMP）决定了磁性相互作用的产生.     

含氧空位立方HfO2电子结构和光学性质的第一性原理研究

利用基于第一性原理密度泛函理论框架下的平面波超软赝势法,研究了含氧空位立方HfO₂的几何结构、电子结构和光学性质。计算结果表明,氧空位缺陷对晶格参数的影响不明显。能带结构和态密度结果表明在-0.216 eV处出现了氧空位缺陷能级。通过对比纯立方HfO₂的光学吸收边,由于氧空位缺陷能级的出现,含氧空位立方HfO₂的光学吸收边向低能方向移动。此外,氧空位的出现导致了静态介电常数的增加。     

锐钛矿型TiO2空位缺陷性质的第一性原理研究

近年来运用减小TiO2禁带宽度的方法来提高TiO2的活性在实验上被广泛研究。本文运用基于局域密度泛函和赝势的第一性原理方法研究了锐钛矿相TiO2点空位缺陷性质和在具有点空位缺陷情况下的晶体结构、能带结构与态密度状况。分析发现缺陷使晶体结构发生畸变;近邻缺陷氧原子有靠近氧空位而远离钛空位的趋势,而近邻缺陷钛原子有靠近钛空位而远离氧空位的趋势;氧空位缺陷使费迷能级升高大约2．6eV而钛空位缺陷使费米能级降低,并在价带顶部产生一个与价带顶能量相差约0．25eV的杂质能级。结果表明,氧空位使导带变宽是n型杂质而钛空位使导带变窄是P型杂质,氧空位附近多余电子的主要贡献在价带,引起电荷布居数变化并改变了晶体中电子局域化运动的性质。     

OⅠ空位BaZrO_3晶体的第一性原理研究

利用第一性原理对BaZrO3块材的OⅠ空位进行研究.结果表明:由于存在OⅠ空位,O原子2p轨道电子与Ba原子4d轨道电子具有强烈的杂化,造成O原子向氧空位弛豫而Ba原子远离氧空位,从而形成四方晶体的有序结构.通过对布居数、态密度和能带进行分析,证明OⅠ空位使BaZrO3晶体具有铁电性.     

钼酸铅晶体势参数的拟合及本征缺陷的模拟计算

在已有PbWO4晶体势参数的基础上,根据势参数的可转移性,用GULP软件拟合出Pb-MoO4(PMO)晶体的势参数.利用这些参数计算了PMO的晶格生成能、本征缺陷生成能和缺陷簇的结合能.计算结果表明,V2O -VP2b-空位对和F心是PMO晶体中的本征缺陷,并以[V2O -VP2b-]空位对和[V2O 2e]的形式实现电荷补偿.     

Al掺杂与HfO_2本征缺陷互作用的研究

文章采用MS和VASP软件研究了HfO2作为电荷俘获存储器(charge trapping memory,CTM)俘获层时,在其中掺入Al杂质对本征缺陷的影响,计算了4种缺陷下氧空位的形成能大小、电荷俘获能及态密度。结果表明:掺入Al可以有效降低氧空位形成能,缺陷更易形成;Al+Vo3体系对空穴的数据保持能力相对较强,而Al+Vo4体系对电子的数据保持特性相对较好。     

含氧空位的CaMoO_4晶体电子结构和光学性质的研究

用CASTEP软件包对含氧空位的CaMoO4(CMO)晶体进行了结构优化,计算了含氧空位的CaMoO4(CMO)晶体和完整CMO晶体偏振光的电子结构、介电函数和吸收光谱.计算表明,CMO晶体光学性质表现出各向异性,且其对称性与晶格结构几何对称性一致.计算得到的吸收光谱表明,完整的CMO晶体在可见光和近紫外线范围内不出现吸收带,而含氧空位的CMO晶体的吸收光谱却在1.84 eV(673 nm)处出现一个峰.CMO晶体中680 nm的吸收带的出现与CMO晶体中氧空位的存在相关.     

Al2O3对9YSZ固体电解质烧结及晶粒长大行为的影响

采用化学共沉淀法制备了掺杂Al2O3的9%(摩尔分数)钇稳定氧化锆固体电解质(9YSZ).利用XRD计算了Al2O3掺杂9YSZ的晶格参数,研究了Al2O3在9YSZ中的固溶度,考察了Al2O3掺杂量对9YSZ烧结性能和晶粒长大行为的影响.研究结果表明,当Al2O3掺杂量增加到0.48%(质量分数)时,9YSZ晶格参数从0.514 08 nm降低到0.513 51 nm,继续掺杂Al2O3,则晶格参数不变,说明Al2O3在9YSZ中的固溶度为0.48%(质量分数).掺杂Al2O3能提高9YSZ的烧结性能,促使晶粒长大,使9YSZ更加致密.     

For progress in natural science: Materials international investigations of structural phase transformation and THz properties across metal–insulator transition in VO_2/Al_2O_3 epitaxial films

Vanadium dioxide (VO2) epitaxial thin films on (0001)-oriented Al2O3 substrates were prepared using radio frequency (RF) magnetron sputtering techniques. To study the metal-insulator-transition (MIT) mechanism and extend the applications of VO2 epitaxial films at terahertz (THz) band, temperature-dependent X-ray diffraction (XRD) and THz time domain spectroscopy of the VO2 epitaxial films were performed. Both the lattice constants and THz transmission exhibited a similar and sharp transition that was similar to that observed for the electrical resistance. Consequently, the MIT of the VO2/Al2O3 epitaxial films should be co-triggered by the structural phase transition and electronic transition. Moreover, the very large resistance change (on the order of ~103) and THz response (with a transmission modulation ratio of ~87%) in the VO2/Al2O3 epitaxial heterostructures are promising for electrical switch and electro-optical device applications.     

镁铝尖晶石本征色心的计算机模拟

利用计算机模拟技术和经验参数化方法,通过对镁铝尖晶石(MgAl2O4)晶体结构、晶格形成能及本征缺陷形成能的计算,论证了镁空位VMg^2-、氧空位Vo^2 和少量的AlMg^ 是MgAl2O4中的本征点缺陷．并指出其会以[VMg^2--Vo^2 ]空位对和[VMg^2--2lMg^ ]的形式实现电荷补偿．     

酸性水热合成 CeO2纳米颗粒的光学和磁学性质

以CeCl3·7H2 O为铈源、NH3· H2 O为矿化剂、HCl为酸性调节剂,利用水热法成功制备了二氧化铈纳米颗粒．采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM ）、紫外‐可见分光光度计（UV‐Vis）、荧光分光光度计（PL ）、拉曼光谱（Raman）和振动样品磁强计（VSM ）等分析测试手段,对CeO2纳米颗粒的晶相、形貌、光学和磁学性质进行了表征．XRD测试结果表明样品的晶格参数略高于块状CeO2的,并随着pH值的增大而减小．所有样品的形貌均为球形．从紫外‐可见吸收光谱中,估计出的样品直接带隙值小于块状CeO2的,且此值随pH值的增加而增加．pH值为2时合成样品具有室温铁磁性,此性质的出现可能与Ce3＋和氧空位的存在有关．     

超声协同作用下亚微米掺铝氧化锌催化降解亚甲基蓝的研究

通过溶液直接沉淀法制备了掺Al3+的亚微米氧化锌Zn(Al)O,利用XRD和SEM确定其晶体结构和形貌大小.采用Fenton/Co2+体系,在掺铝氧化锌存在和超声协同下进行降解亚甲基蓝的实验,研究溶液初始pH、H2O2浓度、反应温度、Zn(Al)O投加量、Co2+浓度、亚甲基蓝(MB)浓度等实验条件对MB降解率的影响,并对4种降解方法的效果进行比较. 结果表明:采用Fenton/Co2++Zn(Al)O+超声体系,在H2O2浓度为100 mmol/L,pH5～9,温度30～50C,Co2+浓度0.1～0.3 mmol/L,Zn(Al)O投加量1.0 g/L的条件下降解初始质量浓度达80 mg/L的MB溶液,自然光下超声1h后降解率高达72%. 对其降解机理进行了初步讨论.对掺铝氧化锌循环使用的研究发现,循环1次后降解率为68%, 2次下降到48%.在自然光下降解,该文合成的Zn(Al)O的降解率是P25（降解率约40%）的1.8倍.     

伴金黄铁矿（Pyrite）结构的研究

应用多晶X射线衍射和Rietveld拟合和修正测定了含金与无金两类共20个黄铁矿样的精细结构。它们属于空间群T_h~6-Pa3。两类样品的晶胞参数无明显差别,平均值分别为a_0=5.4154(?)和a_0=5.4156(?),而硫原子坐标参数显著不等,含金的(?)_s=0.3849,无金的(?)_s=0.3868。依上述参数计算Fe-S和S-S键长,进而应用键价法算出结构中Fe离子的电价。结果说明含金的黄铁矿中Fe-S键短于五金的,而S-S键则相反;Fe离子价不相等,前者高于后者;大部分矿样中,Fe离子占有率小于1.000。在黄铁矿中容纳着上述离子变价和缺位等非完整性。因此就精细结构而言黄铁矿是一个具有不同程度非完整结构的系列。 含金矿样中Fe离子高于正二价的事实说明,当金以Au~(3+)(Au~+)迁移至含有Fe~(2+)和S_2~(2-)的热液体系中,Fe~(2+)部分地被氧化成Fe~(3+),而Au~(3+)(Au~+)被还原为Au与FeS_2共沉淀下来分散在黄铁矿晶格之外。     

（Al2O3＋TiB2）／Al复合陶瓷与Al连接的研究

（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＢ２）／Ａｌ复合陶瓷与Ａｌ连接的研究赵金龙董国峰高钦（大连理工大学铸造工程研究中心１１６０２４）关键词：铝；界面／自蔓延高温合成；（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＢ２）分类号：ＴＢ３３２利用自蔓延高温合成（Ｓｅｌｆ－ＰｒｏｐａｇａｔｉｎｇＨｉｇ...     

自蔓延高温合成钒基固溶体贮氢合金的理论研究

提出采用自蔓延高温合成法制备钒基固溶体贮氢合金的新工艺.计算知NH4VO3-TiO2-Cr2O3-Ni-Al反应体系的绝热温度(Tad)为1 889.27 K,单位质量反应热为-2.67 kJ/g;对NH4VO3-TiO2-Cr2O3-Ni-Al反应体系的相关反应进行了热力学分析,表明体系生成V+Ti+Cr+Al2O3的趋势最大,生成物最稳定.确定了采用自蔓延模式的可行性.