不同Mg掺杂位置对ZnO电子结构、态密度和光学性质的影响

通过一性原理计算, 研究了替代位和间隙位Mg掺杂对ZnO电子结构、态密度和光学性质的影响. 结果表明, 替代位Mg掺杂导致ZnO带隙展宽, 而间隙位Mg掺杂ZnO形成n型半导体. 比较了纯ZnO和不同Mg掺杂位置MgZnO体系的分波和总电子态密度, 并解释了相应的电子结构和光学性质的差别. 发现替代位Mg掺杂和纯ZnO体系的光学特性差别较小, 而间隙位Mg掺杂导致ZnO光吸收边蓝移, 折射率减小, 而且在可见到近紫外光区域 (0到4.2 eV), 具有比纯ZnO更好的光透过性.     

Mg掺杂对BaTiO_3纳米管结构和电学性能的影响

为了探究Mg2+掺杂对BaTiO_3纳米管结构和性能的影响,以钛片为基底,采用阳极氧化法制备得到Ti O2纳米管,再通过水热法制备不同Mg2+掺杂浓度的BaTiO_3纳米管.利用XRD和SEM对不同掺杂浓度BaTiO_3纳米管的微观结构和表面形貌进行表征,采用TF Analyzer 2000和宽频介电阻抗谱仪对样品的铁电性能和介电性能进行测试.结果表明:当Mg2+掺杂浓度为0.012 mol/L时,BaTiO_3纳米管剩余极化强度Pr达到0.528 6μC/cm2,对应的矫顽场为16.08 k V/cm;当Mg2+掺杂浓度为0.01 mol/L时,室温下样品的介电常数达到1 200.     

二元混合体系的光抽运响应分析

 研究二元体系光抽运响应规律有助于了解体系之间原子相互作用和提供光抽运响应时间控制的可能性。利用Rb同位素⁸⁵Rb和⁸⁷Rb组成自然二元体系,通过双通道加法器选择控制2路射频信号并采用10 Hz方波调制场,实现单一体系或混合体系的光抽运响应观测。基于简化三能级模型,采用单一指数函数准确地描述⁸⁷Rb和⁸⁵Rb二元混合体系和独立一元体系的响应弛豫。由混合体系与独立单元之间弛豫时间关系,也可获得混合体系中独立单元浓度及对系统弛豫时间的贡献。     

Na-Mg弱掺杂ZnO薄膜的结构和电学特性

报道了用溶胶凝胶法制备由Na、Mg两种元素共同掺杂的ZnO薄膜,研究了在Na-Mg共同掺杂情况下,ZnO薄膜的表面形貌、微结构和电学性质.通过改变Na、Mg掺杂量与Zn的比值,ZnO薄膜可呈现良好的c-轴取向.同时,经过Hall效应测量发现:ZnO薄膜的电阻率、载流子浓度和迁移率随着Na、Mg的掺杂量而变化,并出现离散性,薄膜电阻率最低可达0.57×105Ω.cm,具有P-型传导性.     

应用Mg离子注入获得高表面空穴载流子浓度P-型GaN

应用Mg离子注入MOCVD法生长掺杂Mg的GaN中,在经过800℃, 1h的退火后,获得高空穴载流子浓度(8.28×10¹⁷cm^-3)的P-型GaN。首次报道了实验上通过Mg离子注入到Mg生长掺杂的GaN中并获得高的表面空穴载流子浓度。     

掺镁掺钛LiNbO3晶体的光谱与光折变特性研究

测试了一组掺杂不同浓度Ti、Mg杂质的LiNbO3:Ti:Mg晶体的ON-谱，用光斑法观察了这组样品的光折变特性，实验结果表明，在LiNbO3:Ti:MgI晶体中，钛可以起到复合镁的作用，使得LiNbO3晶体的掺镁阈值浓度增高，并且掺镁阈值浓度始终大于接钛浓度，提出了[Ti·Mg]的复合杂质模型，能很好地解释实验现象，根据这种模型和实验证明：LiNbO3:Ti晶体中掺入大于Ti浓度5％mol以上的Mg，晶体仍可成为抗光折变的。     

H2在Mg(0001)和M(Sc～Zn)/Mg(0001)表面吸附、脱附性能研究

采用密度泛函方法,对H2在Mg(0001)及掺杂一系列的过渡金属的Mg表面的吸附行为进行了研究.结果表明,H2在Mg(0001),Fe,Co,Cu和Zn掺杂的Mg表面只存在物理吸附;在Sc,Ti,V,Cr,Mn和Ni掺杂的Mg表面时物理吸附和化学吸附都存在.H2在M(Sc～Zn)掺杂Mg表面解离的能垒均低于Mg(0001)表面.解离后的H原子易化学吸附在以下3种邻近的空位:Fe掺杂Mg表面的fcc-hcp1位;Ni掺杂Mg表面的hcp-hcp位;其余掺杂Mg表面的fcc-fcc位.计算结果显示,Ti,V,Cr,Mn,Ni掺杂在Mg表面可有效改善H2的吸附与解离性能.     

n-TiO_2多晶薄膜光阳极的掺杂研究

研究了多晶薄膜 n—TiO_2光阳极通过掺杂以扩展其在可见光区的光谱响应。分别掺入的多种非稀土元素均能扩展其光谱响应,与稀土元素一同掺入可同时增加光阳极在紫外区的量子效率。对掺杂 TiO_2光阳极光电化学性能的研究表明,光谱响应的扩展与其禁带宽度的减小有关。     

电化学表面处理和Ti掺杂制备高光电化学性能的Fe2O3光阳极

通过金属有机物分解的方法合成了Ti掺杂Fe_2O_3光阳极.通过XRD、紫外—可见吸收光谱、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)对Fe_2O_3光阳极进行表征,并对Fe_2O_3光阳极进行了光电化学表征.为了提高Ti掺杂Fe_2O_3光阳极的光电性能,对Ti掺杂Fe_2O_3光阳极的Ti掺杂浓度进行了优化.光电化学测试结果表明电化学表面处理能够提高Ti掺杂Fe_2O_3光阳极的光电化学性能.说明Ti掺杂和电化学表面处理可以增加Fe_2O_3光阳极光电流.基于Mott-Schottky曲线和电化学阻抗谱(EIS)分析了Fe_2O_3光阳极光电流增加的机理.     

MOCVD生长GaN的表面形貌及缺陷研究

采用自制MOCVD和ThomasSwanMOCVD以Al2O3为衬底对GaN生长进行了研究.利用光学显微镜获得了GaN外延膜表面形貌随Si、Mg掺杂量不同的变化规律以及表面缺陷等信息.研究表明,随掺Si量增大,GaN外延膜的表面变粗糙,结晶品质下降.在电子浓度达2×1019cm-3以上时,GaN外延膜表面出现龟裂.对GaN进行Mg掺杂,外延膜表面出现岛状突起,且随Mg掺杂量增大,岛状突起数目增多.观察到了MOCVD生长的GaN的六角状岛、龟裂、条状缺陷等典型缺陷.     

TiO2-assisted GaN-nanowire-based stable ultraviolet photoelectrochemical detection

Ultraviolet photodetection plays an important role in optical communication and chemical- and bio- related sensing applications. Gallium nitride (GaN) nanowires-based photoelectrochemical-type photodetectors, which operate particularly in acqueous conditions, have been attracted extensive interest because of their low cost, fast photoresponse, and excellent responsivity. However, GaN nanowires, which have a large surface-to-volume ratio, suffer suffered from instability in photoelectrochemical environments because of photocorrosion. In this study, the structural and photoelectrochemical properties of GaN nanowires with improved photoresponse and chemical stability obtained by coating the nanowire surface with an ultrathin TiO₂ protective layer were investigated. The photocurrent density of TiO₂-coated GaN nanowires changed minimally over a relatively long operation time of 2000 s under 365-nm illumination. Meanwhile, the attenuation coefficient of the photocurrent density could be reduced to 49%, whereas it is as high as 85% in uncoated GaN nanowires. Furthermore, the photoelectrochemical behavior of the nanowires was investigated through electrochemical impedance spectroscopy measurements. The results shed light on the construction of long-term-stable GaN-nanowire-based photoelectrochemical-type photodetectors.     

Mg掺杂GaN结构及电子结构的理论研究

采用基于密度泛函理论的赝势平面波方法研究了金属元素Mg掺杂GaN的结构及电子结构性质.计算金属Mg分别替换Ga和N原子后体系的结合能,得到Mg原子更容易替换Ga原子,与他人的结果一致.掺杂后晶格常数a和c反而略有增大,并且高压下的情况是类似的.Mg掺杂后GaN电子结构显示掺杂使得GaN带隙略有增加,压强从0增加到20GPa,掺杂前后带隙值分别增大约39.1%和38.4%.     

过量镁掺杂的p-GaN的变温霍尔效应研究

利用变温霍尔效应研究了过量镁掺杂p-GaN样品空穴浓度随温度变化以及迁移率与掺杂浓度的关系,指出了过量镁掺杂引起位错密度的增加是导致空穴载流子浓度随掺杂浓度增加而减少的主要原因.尽管适当增加镁的掺杂浓度可以提高样品中空穴的迁移率,但是超高的重掺杂将会导致样品中的空穴浓度和迁移率同时急剧下降.     

(AlxGa1-x)yIn1-yP表面氧化特性

利用双层吸收膜模型,采用消光式椭圆偏振仪,对用ＭＯＣＶＤ方法生长的（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ（本征）、（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ（掺Ｍｇ）和（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ（掺Ｓｉ）３个样品及它们的表面氧化膜的光学参数进行了测量和计算,并对其结果加以讨论．另外还在室温下对（ＡｌｘＧａ１－ｘ）ｙＩｎ１－ｙＰ（本征）表面氧化膜的生长速率及其厚度进行研究,并得到膜厚与时间的线性关系曲线     

Mg掺杂对锂离子电池材料Li4Ti5O12性能的影响

以固相反应法合成了尖晶石型Li4Ti5O12电极材料,通过掺杂Mg以提高其导电性及综合性能.XRD 表征了材料的结构特征,并通过激光粒度分析仪进行了粒度分析;用循环伏安、充放电曲线和循环次数考察了掺杂产物的电化学性能;在0.1C的放电倍率下放电,Li4Ti5O12的首次放电容量为158 mAh/g,结果表明掺杂了Mg的LiTiO产品的电化学性能和循环性能得到了很大改善.     

基于Pt电极的TiO2紫外探测器研究

针对宽禁带半导体紫外探测器响应不够灵敏和响应度偏低等问题,将具有高功函数的Pt电极引入TiO₂紫外探测器,采用溶胶凝胶法制备了纳米TiO₂薄膜。以金属Pt为电极,采用磁控溅射的方法,将Pt电极溅射在TiO₂纳米薄膜上,制作了MSM (Metal Semiconductor Metal)型紫外探测器件。在5 V偏压下,探测器的暗电流为4.5 nA,260 nm波长光照下的光电流为5.7 μA。在260 nm的紫外光照射下,探测器的响应度达到最大值,约为447A/W,与其他紫外探测器（200 A/W左右）的响应度均值相比有了很大的提升。最后,设计外围电路,制作出功能完整的紫外强度测试仪。实验表明,该探测器成功地解决了传统宽禁带半导体紫外探测器灵敏度及响应度偏低等问题。     

对不同组份掺镁铌酸锂晶体紫外光致吸收的研究

研究了不同组份掺镁铌酸锂晶体的光致吸收现象.通过对不同组份掺镁铌酸锂晶体紫外光致吸收的动态暗衰减过程的测量,我们认为掺镁铌酸锂晶体中紫外光致吸收的浅能级缺陷中心是O-小极化子.     

First-principles studies for magnetism in Cu-doped GaN

Hole carrier mediated magnetization in Cu-doped GaN is investigated by using the first-principles calculations.By studying the sp-d interaction and the direct exchange interaction among the dopants,we obtain an equation to determine the spontaneous magnetization as a function of the Cu dopant concentration and the hole carrier density.It is demonstrated that nonmagnetic Cu doped GaN can be of room-temperature ferromagnetism.The system’s Curie temperature Tc can reach about 345 K with Cu concentration of 1.0% and hole carrier density of 5.0×1019 cm-3.The results are in good agreement with experimental observations and indicate that ferromagnetism in this systems is tunable by controlling the Cu concentration and the hole carrier density.     

Fabrication of visible-light responsive S-F-codoped TiO_2 nanotubes

Fabrication and S-F-codoping of TiO2 nanotubes were carried out by a one-step electrochemical ano-dization process to extend the photoresponse of TiO2 to the visible-light region. The prepared samples were annealed in air and detected by SEM,XRD,XPS and UV-vis DRS spectrophotometer. The results showed that the average tube diameter of the nanotubes was 150 nm and the average tube length was 400 nm. The doped TiO2 nanotubes exhibited strong absorption in visible-light region. Photoelectro-catalytic degradation efficiency of 4-CP over S-F-codoped TiO2 nanotubes was 39.7% higher than that of only-F-doped sample. Moreover,sulfur and fluorine codoped into substitutional sites of TiO2 had been proven to be indispensable for strong response and high photocatalytic activity under visible light,as assessed by XPS.