六方HfB_2弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似平面波超软赝势法,计算了六方HfB2的几何结构、弹性性质、电子结构和光学性质.计算得到的晶格常数和弹性常数均与实验值相符,并说明了六方HfB2的晶体结构是稳定的;通过Reuss-Voigt-Hill模型计算得到了六方HfB2的体积、剪切、杨氏模量及泊松比,同时获得了六方HfB2的德拜温度,计算结果都与实验值相一致;六方HfB2的电子结构表明其具有金属性和共价性;计算得到六方HfB2在(100)和(001)方向上的光学线性响应函数随光子能量的变化关系,包括复介电函数、复折射率、反射光谱、吸收光谱、损失函数和复光电导谱,计算得到其静态介电常数在(100)和(001)方向上分别为47.92和27.77,折射率分别为6.93和5.27,计算结果表明了六方HfB2在(100)和(001)方向上具有光学各向异性,这为六方HfB2的应用提供了理论参考数据.     

板钛矿相TiO2电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似平面波超软赝势法,计算了板钛矿相TiO2的电子结构、态密度、电荷密度和光学性质。计算结果表明板钛矿相TiO2为直接带隙氧化物,禁带宽度为2.36 eV;计算并分析了板钛矿相TiO2的复介电常数、复折射率、光电导谱、吸收系数、反射率和损失函数,计算得到其静态介电常数为(100)、(010)和(001),方向分别为4.12、3.37和3.45,折射率分别为2.03、1.83和1.89;通过对比发现,由于板钛矿相TiO2晶体结构的对称性,在(100)、(010)和(001)方向上具有明显的光学各向异性,为板钛矿相TiO2的应用提供了理论参考数据。     

椭偏法研究ZrO2薄膜的宽光谱特性

为了获得ZrO2薄膜的光学常数,采用了德国SENTECH生产的SE850宽光谱反射式光谱型椭偏仪,测量和分析了用光控自动真空镀膜机沉积在K9玻璃基底上的两个单层ZrO2薄膜样品,得到了ZrO2薄膜在380nm"2300nm宽光谱上的光学常数曲线和薄膜厚度.结果表明:样品1采用Cauchy模型和Tauc-Lorentz模型得到的厚度和光学常数结果一致;对样品2把单层ZrO2薄膜分成三层得到的均方差(MSE)比没有分层的均方差少0.381,分层得到的ZrO2薄膜的厚度的测量值与TFCalc软件的计算值非常接近,同时得到薄膜的折射率曲线.测量结果对ZrO2薄膜的薄膜设计和多层膜的制备有一定参考价值.     

四方晶相HfO2电子结构和弹性常数的第一性原理计算

通过基于密度泛函理论(DFT)框架下局域密度近似(LDA)平面波超软赝势法,计算了四方晶相HfO2基态的电子结构和弹性系数矩阵.根据晶体场理论和分子轨道理论分析了四方晶相HfO2的分子轨道成键,其结果与计算得到的态密度图能很好吻合.计算得到四方晶相HfO2的弹性系数C11、C12、C13、C33、C44和C66分别为397.38、256.23、114.92、390.66、52.70和168.90GPa,体积模量为234.73(±5.51)GPa,在[100]和[001]方向上的杨氏模量分别为227.51 GPa和350.26 GPa.计算结果与其他文献值基本相符,这为四方晶相FfO2的实际应用提供了理论依据.     

椭偏法研究ZrO2薄膜的宽光谱特性

摘要：为了获得ZrO2薄膜的光学常数,采用了德国SENTECH生产的SE850宽光谱反射式光谱型椭偏仪,测量和分析了用光控自动真空镀膜机沉积在K9玻璃基底上的两个单层ZrO2薄膜样品,得到了ZrO2薄膜在300nm?2500nm宽谱上的光学常数曲线和薄膜厚度。结果表明：样品1采用Cauchy模型和Tauc-Lorentz模型得到的厚度和光学常数结果一致;对样品2把单层ZrO2薄膜分成三层得到的均方差（MSE）比没有分层的均方差少0.381,分层得到的ZrO2薄膜的厚度的测量值与TFCalc软件的计算值非常接近,同时得到薄膜的折射率曲线。该研究结果对应用ZrO2薄膜多层膜膜系设计和制备有参考价值。     

CaX (X=S, Se, Te)带隙的GW近似修正

采用基于第一性原理下的局域密度近似(LDA)方法对岩石矿物结构Ca硫族化合物CaX (X=S, Se, Te)的晶格常数和电子结构进行了研究. 研究结果表明, 使用LDA方法得到的晶格常数与实验值符合得很好, 但带隙值却远低于实验值. 为了获得可靠的带隙值, 使用了GW(G格林函数, W库伦屏蔽相互作用)近似方法对Ca硫族化合物的带隙进行修正. 利用GW近似方法计算CaS 和CaSe的带隙值比利用LDA计算的带隙值高, 并且与实验值相吻合. 同时也预测了CaTe的带隙值, 尽管没有实验值作为参考, 但GW近似计算的结果应该是合适的值.     

LiB3O5晶体电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,对正交相LiB3O5晶体的能带结构、能态密度和光学性质进行了系统地计算,计算结果表明LiB3O5是一种直接带隙晶体,禁带宽度为6.273eV,其导带和价带主要由B和O的2p态电子决定;同时,LiB3O5晶体表现出一定的各向异性,当入射光偏振方向分别沿三个晶轴[100]、[010]、[001]方向时,其静态介电常数ε1(0)分别为1.86、1.99和1.90,静态折射率n(0)分别为1.37,1.41和1.38,吸收系数最大峰值为2.2×105 cm-1,最大反射率为23.6%.     

CaX(X=S,Se, Te)带隙的GW近似修正（英文）

采用基于第一性原理下的局域密度近似(LDA)方法对岩石矿物结构Ca硫族化合物CaX(X=S, Se, Te)的晶格常数和电子结构进行了研究.研究结果表明,使用LDA方法得到的晶格常数与实验值符合得很好,但带隙值却远低于实验值.为了获得可靠的带隙值,使用了GW(G格林函数, W库伦屏蔽相互作用)近似方法对Ca硫族化合物的带隙进行修正.利用GW近似方法计算CaS和CaSe的带隙值比利用LDA计算的带隙值高,并且与实验值相吻合.同时也预测了CaTe的带隙值,尽管没有实验值作为参考,但GW近似计算的结果应该是合适的值.     

钛酸铅光学特性的第一性原理研究

采用广义梯度近似下的密度泛函方法对PbTiO3顺电相进行研究.计算得到PbTiO3直接带隙及间接带隙的大小分别为1.77和1.66eV,且研究了PbTiO3的介电函数、反射系数、吸收系数、能量损失系数、折射系数和湮灭系数等光学性质,并基于电子能带结构对光学性质进行了解释.     

Cd_xZn_（1-x）Se三元合金电子和光学特性的第一性原理计算（英文）

基于第一性原理计算方法研究了CdxZn1-xSe三元合金以B3（闪锌矿）,硫钒铜矿（P43 m）及四方（P42 m）相存在时的结构、电子和光学特性.对这些三元合金中的晶格常数、体积弹性模量及能带隙的大小对Cd含量x的依赖关系进行了分析.计算和讨论了这些合金中的角动量投影态密度的分布和变化情况.对CdxZn1-xSe三元合金的一些光学特性,如介电函数、折射系数和能量损失函数,也进行了计算和讨论,计算中所用的入射光子能量范围为0～25eV.研究结果与文献中已有的数据相当吻合.     

掺杂与应力对ZrO2薄膜电子结构和光学性质的影响

利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法系统地研究了掺杂和应力对ZrO_2薄膜的电子结构与光学性质的影响.本文首先研究了Hf原子替代掺杂对ZrO_2薄膜物性的影响,研究结果表明,Hf原子掺杂减小了ZrO_2薄膜的带隙和态密度大小,可在一定程度上降低其表面缺陷电荷和漏电流.掺杂Hf原子后介电峰和吸收峰的值明显下降,同时介电峰和吸收峰的波形均出现了窄化现象,半高宽显著减小.本文也着重研究了不同应力下四方晶相ZrO_2薄膜物理性质变化及规律.研究发现压应力显著调控了ZrO_2薄膜的带隙以及价带顶和导带底附近的能带结构.施加应力后吸收峰的吸收范围和强度均显著增大,峰值对应的光子能量蓝移则表明对紫外光的吸收随着应力的增加有所增强.在低能量红外和可见光区域,施加压应力后ZrO_2薄膜的折射率变大,但在紫外线区域,压应力使ZrO_2薄膜的折射率呈现出先增大后减小的波动特性.上述研究结果为ZrO_2薄膜材料的设计与应用提供了理论依据.     

SO_4~(2-)/ZrO_2和SO_4~(2-)/TiO_2固体超强酸催化剂的X射线衍射研究

用XRD技术研究了浸渍H2SO4后的无定性ZrO2和TiO2在不同焙烧温度下的晶化、相变及平均晶粒度的变化情况，并对四方相ZrO2的含量进行了初步的考察．实验结果表明，SO4(2-)的引入提高了氧化物的晶化温度，并对晶型的形成有走向诱导作用，使ZrO2易于形成四方相型，TiO2易于形成金红石型四方相的ZrO2含量主要受焙烧温度和处理液浓度的影响，焙烧温度越高，酸浸渍液浓度越大，四方相ZrO2含量越低     

Tunability of physical properties of (Cd:Zn)S thin film by Close Space Sublimation Process (CSSP)

The present paper reports on a systematic study of the influence of Zn alloying on the structural and optical properties of Cd1 xZnxS thin films. X-ray diffraction study for structural analysis reveals that the two binary compounds have been completely transformed into ternary compound with hexagonal (wurtzite) structure with preferred orientation along c-direction with (002) planes. The optical properties such as optical constants and band gap energy of the films were examined by using spectroscopic ellipsometer and Photospectrometery. It was found that the optical constants (n and k) decrease with the addition of Zn content in the alloy. It was also confirmed that the band gap increases with increasing Zn amount in the alloy and is attributed to quantum size effect in the grain size. Raman spectroscopy analysis shows one dominant phonon band at 326 cm 1, the so-called longitudinal optical (LO) mode for all the alloy composition (x). The appearance of a single phonon band in the Raman spectra established the formation of single phase hexagonal structured Cd1 xZnxS thin film. The LO band is asymmetrically broaden and high frequency shifted due to potential fluctuation caused by the dopant material. The AFM results showed that the surface roughness was decreased with increasing Zn content.     

Co掺杂对Zn1-xCoxO稀磁半导体光学性质的影响

溶胶-凝胶法制备了Co掺杂的ZnO基稀磁半导体,研究其粉体和薄膜的结构和光学特性.X射线衍射结果表明Co2 随机替代Zn2 位置进入ZnO晶格,并引起晶格常数的变化.紫外-可见透射光谱表明样品的禁带宽度随着Co掺杂浓度的增大呈现非单调变化规律,低浓度掺杂样品的光学带隙随掺杂浓度增大而减小(红移),这是由于Co2 替代Zn2 ,局域d电子与能带电子之间的sp-d交换耦合引起的.     

CO2吸附剂掺钾锆酸锂的制备及其性能表征

采用柠檬酸-乙二醇络合法，以硝酸锂、硝酸氧锆、硝酸钾为原料制备了掺钾Li2ZrO3超细晶体粉末，采用TG-DSC、XRD、SEM等手段对掺钾Li2ZrO3的前驱体及掺钾Li2ZrO3晶体粉末进行了表征，分析了凝胶的热分解变化过程和四方晶形结构的形成过程。结果表明：在800℃下焙烧150 min，制备出的掺钾Li2ZrO3超细晶体粉末为四方晶型，晶型完整、均匀。采用TG-DSC对掺钾Li2ZrO3晶体粉末在程序升温和高温恒温状态下吸附CO2的性能进行了研究。最佳吸附温度为500 ℃，90 min样品吸附CO2量可达吸附剂质量的29.5%。     

Structural and optical properties of Cr doped ZnO crystalline thin films deposited by reactive electron beam evaporation technique

ZnO and Cr-doped ZnO thin films are grown on to glass substrates using reactive electron beam(e-beam) evaporation technique.Variation of structural,morphological,and optical properties with Cr doping is investigated.X-ray diffraction(XRD) studies show that the films are polycrystalline in nature with single phase.Energy dispersive spectroscopy(EDS) results demonstrate that Cr ions are substitutionally incorporated into ZnO.Atomic force microscopy(AFM) reveals that the films present a compact surface and root mean squared(RMS) roughness increased with Cr contents.The optical band gap energy Eg of the films has been determined using Transmission data by spectrophotometer and ellipsometry.The band gap energy found to be decreased with increasing Cr doping concentration.The optical constants(refractive index,extinction coefficient) are calculated using ellipsometry and found to increase with Cr doping concentration.     

纳米ZrO2改性水泥基复合材料的水化及微观分析

基于亚稳态四方相ZrO_2纳米颗粒的纳米微集料效应,将其应用于改性水泥基复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)和低场核磁共振波谱仪表征了纳米氧化锆与水泥净浆的微观结构与形貌,研究了ZrO_2纳米颗粒的掺量、粒径和晶型对水泥基复合材料水化过程的影响规律。结果表明:在水泥净浆中掺入ZrO_2纳米颗粒,将增加标准稠度用水量,促进水泥净浆溶胶向凝胶的转变,增加C—S—H凝胶含量,提高水泥石密实度,对水泥基复合材料微观结构有较明显的改善。     

ZrO2对Si3N4陶瓷烧结性能的影响

对添加ＺｒＯ伯Ｓｉ３Ｎ４陶瓷烧结性能的研究表明，一方面ＺｒＯ２可作为一种烧结助剂，促进液相烧结；另一方面它也以四方相形式弥散分布于Ｓｉ３Ｎ４晶粒间，以提高材料的强韧性，试验结果表明：常压烧结下，ＺｒＯ２的质量分数为０．１８时，材料强韧性最好。