二维铁电材料In2Se3的研究进展

近年来,二维材料以其丰富的物性吸引着众多科研工作者的兴趣铁电性是指材料内部自发且可以通过外加电场进行调控的电极化的一种物理特性,在众多实际应用中发挥着不可替代的重要作用然而,在二维材料体系中,垂直于二维面的面外极化铁电性相对来说鲜有发现该文着重介绍近年来所发现的一类同时具有面内和面外极化且相互耦合的二维铁电材料In2Se3的研究进展,包括最初的理论预言,随后的实验验证,及近期在其器件应用方面的探索     

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.     

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.     

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.     

一个新的K／Pd／Se体系中四金属硒化物的合成与结构表征

采用水热法合成一个新的K/Pd/Se四金属硒化物.KPd12So20(Ⅰ)通过K2PdCt4,K2Se2以及六次甲基四胺(HMT)在110℃以1:4:2摩尔比水热反应制得.黑色晶体(Ⅰ)不溶于水和多数有机溶剂.化合物属正交空间群Pbca,晶胞参数α=10.840(1)A,b=25.735(2)A,c=30.554(2)A,V=8523.4(9)A3,Z=8.K4pd12Se20有一个新型簇状阴离子[Pd12Se8(Se2)6]4-和四个抗衡K+阳离子组成.[Pd12(Se2)6]4--阴离子簇是第一个结构全新的多核Pd多硒化物簇.所有12个Pd(Ⅱ)金属离子都是平面几何构型由八个(Se2-)和6个(Se2-)离子配体连接形成大球形[Pld12Se8(Se2)6] 4-阴离子簇.值得注意的是,4个K+中的一个是位于[Pd12Se8(Se2)6]4-离子簇中间的空穴位置的.     

溅射压强对WSe2纳米薄膜形貌及光电性能的影响

采用射频（RF）磁控溅射技术在Si（100）衬底上制备WSe₂纳米薄膜,研究在不同制备压强（2.0、2.5、3.0 Pa）下WSe₂纳米薄膜的形貌及光电性质变化.采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）、光致发光谱（PL）、霍尔效应等测试对薄膜样品进行基本性质表征.SEM测试结果表明：溅射压强的改变对薄膜形貌有显著影响,随着压强的增加“蠕虫”状结构更加明显.进一步研究WSe₂的生长取向,XRD测试结果表明WSe₂薄膜在（008）晶面优先生长,证明压强的不同会改变WSe₂的晶体结构,提高其结晶性和光吸收特性.此外电学性能测试表明,WSe₂纳米薄膜的载流子浓度和霍尔系数可以通过改变压强来调节.体现了磁控溅射技术制备的WSe₂具有可控性好,易于重复等优点,在构建多功能WSe₂器件领域中具有很好的应用前景.     

金属掺杂诱发二维过渡金属卤化物的多铁性

二维过渡金属卤化物（如CrI3）以其独特的电子结构和磁性等性质,受到了越来越多的关注本征的二维过渡金属卤化物通常具有高对称性的结构（如D3d对称性）,导致铁电性质的缺失为了在过渡金属卤化物中诱导多铁性,该文采用密度泛函理论系统地研究了金属原子Li或Al掺杂对二维过渡金属三卤化物RhX3、IrX3（X=Cl、Br）材料结构稳定性、电子性质以及铁磁铁电性质的影响计算结果表明,Li或Al掺杂会引起体系的Jahn Teller畸变,降低体系的结构对称性,从而产生面内的极化同时,金属掺杂引入的电子局域在过渡金属的d轨道上,形成局域磁矩,使得体系同时具有了铁电性和磁性这一发现为实现二维的铁磁铁电性材料提供了新的研究思路,将对自旋电子学的研究发展产生重要意义     

一个具有二维零空间的跨越式分歧定理

讨论带有参数的非线性方程F（λ，u）=0的分歧问题，其中F：R×X→Y为非线性微分映射，X、Y为Banach空间，利用Lyapunov—Schmidt约化过程和隐函数定理，证明了一个Fu（λ^＊，0）的零空间为二维的跨越式分歧定理．     

一类二维热传导方程的反源问题

热传导方程反源问题是工程和自然科学中一类非常重要的反问题,需要通过数学方法求解未知源项。本研究针对源项仅依赖时间变量的矩形域Ω=[0,π]×[0,π]?R²上的反演问题进行分析,证明了反源问题的唯一性和条件稳定性,并给出了Tikhonov正则解与精确解的误差估计。     

二维电磁逆散射变形玻恩迭代法的改进

该文对二维剖面重建的变形玻恩迭代法提出一系列改进方法,包括提高求解正问题的精度和计算效率,采用二次差分正则化并用加权最小二乘法解正则化反演方程,以及利用先验知识预估初值和采用增频法.这些改进方法使反演迭代的收敛性以及解的稳定性和分辨率明显提高.     

溶胶-凝胶法制备0．85Pb（Mg1／3Nb2／3）O3—0．15PbTiO3铁电陶瓷及其性能研究

以无机盐和氧化物为原料,柠檬酸和乙二胺四乙酸（EDTA）为复合螯合剂,乙二醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了0．85Pb（Mg1／3Nb2／3）O3-0．15PbTiO3（PMN—PT）铁电陶瓷粉体及其烧结体．并通过XRD和SEM分析了PMN—PT钙钛矿相的形成和烧结体的显微结构．讨论了不同烧结温度对陶瓷显微结构、介电、铁电及压电性能的影响．结果表明采用溶胶-凝胶法制备的PMN-PT陶瓷适宜烧结温度为1100℃,比常规固相合成法制备PMN—PT陶瓷的温度低100～200℃,且该条件下烧结的陶瓷性能优异：d33=252pC／N,Pr=17．8μC／cm2．     

Ce掺杂HfO_2薄膜的化学溶液法制备及其铁电性能研究

氧化铪基薄膜与金属氧化物半导体(CMOS)工艺高度兼容,具有良好的可微缩性和保持性能,其铁电性的发现引起了科学家们的广泛关注.该文通过化学溶液法在铂(Pt)衬底上制备5 mol%和10 mol%的铈掺杂氧化铪基(Ce:HfO_2)薄膜,并在不同的退火温度条件下对薄膜进行处理.分别利用电滞回线,掠入射X射线衍射(GIXRD)对薄膜的铁电性能和结构进行了测试和表征.研究发现:5 mol%的铈掺杂氧化铪薄膜具有铁电性,铈掺杂在氧化铪中诱导了铁电正交相;10 mol%的铈掺杂氧化铪薄膜则表现出了反铁电性,最大剩余极化(P_r)为21.02μC/cm~2.实验结果表明,通过调控掺杂浓度,铈元素能诱导出氧化铪薄膜中的铁电相.     

液相剥离二维TiS2及其光电化学光探测性能研究

由于独特的结构、优异的光电性能等多种优点,二维(2 D)材料在新型光探测器的应用方面受到了广泛的关注.该文采用超声辅助液相剥离方法成功制备了二维二硫化钛(TiS2)纳米片,并且对其形貌和微观结构进行了表征.将二维TiS2纳米片作为光阳极,构建了光电化学型(PEC)光电探测原型器件;研究发现其零偏压下的光电流密度可达42...     

二维层状材料Ti_3C_2的制备与酸蚀时间的影响

Ti_3C_2具有与石墨烯类似的二维层状结构,是潜在的超级电容器和锂离子电池的电极材料.通过氢氟酸酸蚀Ti_3AlC_2的方法得到了二维层状Ti_3C_2,用拉曼光谱和X射线衍射光谱确定了Ti_3C_2的存在,并通过控制反应时间得到了多种Ti3C2产物.结果表明:室温条件下,20 h为最佳反应时间,超过20 h有杂质产生,而少于20 h则有铝元素残留.并且讨论了化学反应机理及反应时间的影响.     

二维SnSe和SnSe_2薄膜的可控制备

目前二维IV-VI族窄带隙半导体材料在存储开关、太阳能转换、热电转换和近红外光电器件等领域受到了广泛关注.其中硒化锡(SnSe)和二硒化锡(SnSe2)作为典型的IV-VI族窄带隙半导体,由于其优异的电子和光电性能成了研究热点.目前,制备SnSe和SnSe_2薄膜通常需要使用两套气相沉积系统,而制备SnSe_2纳米片更是需要通过化学气相沉积的方法才能获得,因此面临制备成本高、可控性低的问题.该文提供了一种气相沉积方法,一步制备了SnSe和SnSe_2薄膜,大大提高了制备效率.该方法只需要控制加热温度,制备过程简单可控.通过一系列的表征手段证明,制备的SnSe薄膜和SnSe_2薄膜十分纯净.     

二维导电点渗流参数的重整化群法计算

重整化群法是计算导电复合材料的渗流参数的有效手段.在不同尺度变换的元胞数下采用重整化群法计算四邻域规则和八邻域规则下二维导电点渗流的渗流参数,结果表明:提高尺度变换的元胞数可以提高重整化群法的精度,但计算复杂.八邻域导通规则下无限大渗流集团分形维数的减小是由临界指数的增大而造成的.在八邻域导通规则下,渗流域值更接近导电聚合物电导率的实验结果.     

一类二维逆源热传导问题的Fourier正则化方法

在DOU等人成果的基础上,研究一类源项中只含有空间变量的二维逆源热传导问题,它具有严重的不适定性,必须使用特殊的方法求解。以形式解为基础,分析该逆源热传导问题的不适定性,利用截断的Fourier正则化方法构造此问题的近似解,并且获得精确解与近似解之间的H¨older型误差估计。数值实例说明了正则化方法的有效性和可行性。     

N型赝三元冷压烧结热电材料的制备及其性能研究

本文以熔炼-区熔法生长的N型赝三元取向晶体Bi2Te3-Sb2Te3-Sb2Se3为原料,采用冷压烧结法制备了粉末烧结材料．探索了不同实验条件对材料热电性能的影响．在保证了材料具有实用的热电性能的情况下,提高了材料的机械性能,从根本上克服了材料加工过程中的劈裂现象．     

Co_2FeGa/BaTiO_3多铁隧道结中磁电耦合效应的第一性原理研究

利用第一性原理研究了Co_2FeGa/BaTiO_3多铁隧道结(MFTJ)中的磁电耦合效应,以及中间势垒层BaTiO_3(BTO)的铁电临界尺寸,构建了FeGa/TiO_2与Co_2/TiO_2两种对称性界面结构的多铁隧道结模型.结果表明,FeGa/TiO_2与Co_2/TiO_2界面模型的铁电临界尺寸分别是4个和2个BTO单胞.此外,发现磁电耦合效应主要是由界面原子上磁矩的差异导致的,它们对多铁隧道结中BTO的极化非常敏感,而且这种耦合还与界面相关原子的电子杂化程度有关.另外,不同界面模型磁电耦合强度也是不一样的,Co_2/TiO_2界面模型多铁隧道结的磁电耦合系数要远大于FeGa/TiO_2界面模型多铁隧道结的磁电耦合系数.采用半金属Heusler合金电极的多铁隧道结有望为纳电子器件和自旋电子器件的应用提供新的方法.     

二维极坐标划线尺的设计与应用

机械加工中,划线工具的应用较为广泛,对于需要工具组合进行划线的场合,传统划线工具具有一定的局限性。二维极坐标划线尺具有结构简单、划线精度高、方便易学、实用性强等特点,该划线工具不仅能测量长度,还能测量角度,并且二者还可以联动,简化了某些场合下划线的步骤,提升了划线效率,对实际生产具有一定的借鉴意义。