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基于β-fesi_2的(Fe,M)Si_2三元合金相形成规律

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物理学报 2010年第6期59卷 4267-4278页

作者：李胜斌李晓娜董闯姜辛大连理工大学材料科学与工程学院三束材料改性教育部重点实验室大连116024

二元β-fesi2相是一种重要的窄带半导体型金属硅化物,研究了基于该二元相的三元合金的形成规律,以丰富其材料范围.首先,利用团簇线判据作为理论依据,选取一个团簇和一个连接原子构成的模型,添加不同的第三组元作为连接原子,设计了Fe3Si8... 详细信息

二元β-fesi2相是一种重要的窄带半导体型金属硅化物,研究了基于该二元相的三元合金的形成规律,以丰富其材料范围.首先,利用团簇线判据作为理论依据,选取一个团簇和一个连接原子构成的模型,添加不同的第三组元作为连接原子,设计了Fe3Si8M(M=B,Cr,Ni,Cu,Co,Al)系列合金成分,即用添加组元替代二元相中的Fe连接原子.然后,用真空吸铸和真空甩带方法制备合金棒以及薄带,以获得无成分偏析的均匀合金.微结构及成分分析显示β相可以溶入摩尔含量为15%—20%的Ni,4%—13%的Cu,7%—10%的Co以及7%—10%的Cr.添加的Al取代了化学式中Si的位置,在该模型下制备β相物质添加Al是不可行的.在薄带试样Fe3Si8B和Fe3Si8Cr中有微量的非晶颗粒,表明在急冷条件下B和Cr的添加有利非晶的形成.

关键词： β-fesi2 三元合金团簇线

Co掺杂β-fesi_2电子结构及光学性质的第一性原理研究

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光学学报 2011年第6期31卷 165-171页

作者：闫万珺周士芸谢泉桂放张春红郭笑天安顺学院物理与电子科学系贵州安顺561000 贵州大学理学院新型光电子材料与技术研究所贵州贵阳550025

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对不同Co含量的β-fesi2的能带结构,态密度、分态密度和光学性质进行了计算和比较。几何结构和电子结构的计算结果表明,Co掺杂使得β-fesi2的晶格常数a增大,b和c变化不大,晶格体积增大... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对不同Co含量的β-fesi2的能带结构,态密度、分态密度和光学性质进行了计算和比较。几何结构和电子结构的计算结果表明,Co掺杂使得β-fesi2的晶格常数a增大,b和c变化不大,晶格体积增大。Fe1-xCoxSi2的能带结构变为直接带隙,禁带宽度从0.74 eV减小到0.07 eV,Co的掺入削弱了Fe的3d态电子,但费米能级附近的电子态密度仍主要由Fe的3d态电子贡献。此外,Co掺杂导致β-fesi2的晶格体积增大,这对掺杂后β-fesi2的带隙变窄起到一定的调制作用。光学性质的计算表明,Co掺入后介电函数虚部ε2(ω)向低能方向偏移,且光学跃迁强度明显减弱,吸收边发生了红移,光学带隙随Co含量增加而减小。计算结果为β-fesi2光电材料的设计和应用提供了理论依据。

关键词：材料 β-fesi2 电子结构光学性质掺杂第一性原理

热电材料β-fesi_2机械合金化和热处理相变

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东南大学学报（自然科学版） 2008年第5期38卷 898-901页

作者：陈鑫黄海波李凡东南大学江苏省先进金属材料高技术研究重点实验室南京211189

用机械合金化法研制出了β-fesi2热电材料.研究了球料比、球磨时间等机械合金化参数以及热处理工艺对Fe-Si合金相变的影响.采用X射线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)分析了Fe-Si合金相组成及微观形貌.研究结果表明:在球料比为80∶1、... 详细信息

用机械合金化法研制出了β-fesi2热电材料.研究了球料比、球磨时间等机械合金化参数以及热处理工艺对Fe-Si合金相变的影响.采用X射线衍射仪(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)分析了Fe-Si合金相组成及微观形貌.研究结果表明:在球料比为80∶1、球磨速度为450r/min的条件下,球磨5h后的粉体的组成相为α-Fe2Si5,β-fesi2和ε-fesi;随着球磨时间的延长,Fe-Si合金粉体的颗粒度变细,成分更加均匀,β-fesi2的含量逐渐增多;增加球料比也能使Fe-Si合金粉体中的β-fesi增多;经800℃热处理保温0.5h后可以获得单相β-fesi.

关键词： β-fesi2 热电材料机械合金化

离子束溅射沉积Fe/Si多层膜法合成β-fesi_2薄膜的研究

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功能材料 2010年第5期41卷 886-888,891页

作者：张娟沈鸿烈鲁林峰唐正霞江丰李斌斌刘恋慈沈洲南京航空航天大学材料科学与技术学院江苏南京210016

采用离子束溅射沉积Fe/Si多层膜的方法在石英衬底上制备了β-fesi2薄膜,研究了不同厚度比的Fe/Si多层膜对β-fesi2薄膜的结构性能、形貌及光学性能的影响。结果表明,厚度比为Fe(2nm)/Si(7.4nm)的多层膜在退火后完全生成了β-fesi2相,表... 详细信息

采用离子束溅射沉积Fe/Si多层膜的方法在石英衬底上制备了β-fesi2薄膜,研究了不同厚度比的Fe/Si多层膜对β-fesi2薄膜的结构性能、形貌及光学性能的影响。结果表明,厚度比为Fe(2nm)/Si(7.4nm)的多层膜在退火后完全生成了β-fesi2相,表面致密均匀,其光学带隙为0.84eV,能量为1.0eV光子的吸收系数>105cm-1。

关键词： β-fesi2 离子束溅射沉积 Fe/Si多层膜石英衬底

应力调制下β-fesi_2电子结构及光学性质

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光学学报 2013年第7期33卷 243-249页

作者：闫万珺张春红桂放张忠政谢泉郭本华周士芸安顺学院物理与电子科学系贵州安顺561000 贵州大学理学院新型光电子材料与技术研究所贵州贵阳550025

采用第一性原理赝势平面波方法对应力调制下β-fesi2的电子结构及光学性质进行了计算,全面分析了应力对β-fesi2能带结构、电子态密度和光学性质的影响。在各向同性应力的作用下,压缩晶格使β-fesi2的导带向高能区漂移,带隙变宽,拉伸晶... 详细信息

采用第一性原理赝势平面波方法对应力调制下β-fesi2的电子结构及光学性质进行了计算,全面分析了应力对β-fesi2能带结构、电子态密度和光学性质的影响。在各向同性应力的作用下,压缩晶格使β-fesi2的导带向高能区漂移,带隙变宽,拉伸晶格使导带向低能区漂移,带隙变窄,且当拉伸应力增加到-25GPa时,费米能级穿过了价带和导带,β-fesi2由半导体变成了导体;压缩晶格会使各光学参数发生蓝移,增大β-fesi2的吸收系数和光电导率,降低反射率,而拉伸晶格会导致红移,增大静态介电常数,折射率n0和反射率,降低吸收系数。施加应力可以调节β-fesi2的电子结构和光学性质,是改变和控制β-fesi2的光电传输性能的有效手段。

关键词：材料 β-fesi2 电子结构光学性质应力第一性原理

纳米β-fesi_2/a-Si多层膜室温光致发光分析

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物理学报 2009年第6期58卷 4117-4122页

作者：牛华蕾李晓娜胡冰董闯姜辛大连理工大学材料科学与工程学院三束材料改性国家重点实验室大连116024

采用射频磁控溅射的方法,在Si(100)基片上制备了纳米β-fesi2/Si多层结构,利用X射线衍射、透射电子显微镜、光致发光光谱等表征技术,研究了β-fesi2/Si多层结构的结构、成分和光致发光特性.研究结果表明:利用磁控溅射法得到的Fe/Si多层... 详细信息

采用射频磁控溅射的方法,在Si(100)基片上制备了纳米β-fesi2/Si多层结构,利用X射线衍射、透射电子显微镜、光致发光光谱等表征技术,研究了β-fesi2/Si多层结构的结构、成分和光致发光特性.研究结果表明:利用磁控溅射法得到的Fe/Si多层膜,室温下能够检测到β-fesi2的1.53μm处光致发光信号;未退火时多层膜是(非晶的fesi2+β-fesi2颗粒)/非晶Si结构,退火后则是β-fesi2颗粒/(晶体Si+非晶Si)结构;退火前后样品有相同的PL信号强度,说明非晶的fesi2+β-fesi2颗粒和β-fesi2颗粒可以产生同样的发光性能.实验测出1.53μm处PL信号也进一步证明了非晶fesi2的半导体性能.

关键词： β-fesi2 磁控溅射 XRD 光致发光光谱

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元素掺杂对合成β-fesi_2的影响

粉末冶金材料科学与工程 2013年第2期18卷 169-175页

作者：高君玲陈秀娟赵文军张鹏林余淑荣甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学机电工程学院兰州730050

采用燃烧合成热压工艺制备热电材料β-fesi2,研究Cu、Al元素含量对合成β-fesi2的影响。利用X射线衍射仪和扫描电镜分析合成的铁硅化合物的相组成及其微观结构形貌。结果表明:在共析反应α→β+Si生成β-fesi2的过程中,随Cu含量增加,反... 详细信息

采用燃烧合成热压工艺制备热电材料β-fesi2,研究Cu、Al元素含量对合成β-fesi2的影响。利用X射线衍射仪和扫描电镜分析合成的铁硅化合物的相组成及其微观结构形貌。结果表明:在共析反应α→β+Si生成β-fesi2的过程中,随Cu含量增加,反应速度提高。当掺入原子分数为0.8%的Cu时,α相完全转变为β相;铝的掺入可以提高原始粉料利用率,且铝对α-Fe2Si5向β-fesi2转变的促进作用不太明显。为了避免铝的过多掺入,在掺入2%Al的同时掺入0.2%Cu,α-Fe2Si5完全转变为β-fesi2,β相的峰值达到最高。热压烧结试样的断口形貌显示:α-Fe2Si5在共析反应中生成了尺寸均匀的β-fesi2小颗粒,Si单质弥散分布于其周围,整个产物呈疏松多孔状。

关键词： β-fesi2 燃烧合成热压元素掺杂

Cu掺杂及Si含量对β-fesi_2相变的影响

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材料热处理学报 2011年第5期32卷 17-21页

作者：高恒蛟陈秀娟封小鹏高君玲甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050

采用燃烧合成-热处理工艺制备热电材料β-fesi2,研究了Cu掺杂和不同的硅含量对β-fesi2相变的影响。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了合成的铁硅间化合物的相组成及其微观形貌。结果表明:掺杂0.5 at%的Cu在热处理过程中能提高共... 详细信息

采用燃烧合成-热处理工艺制备热电材料β-fesi2,研究了Cu掺杂和不同的硅含量对β-fesi2相变的影响。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了合成的铁硅间化合物的相组成及其微观形貌。结果表明:掺杂0.5 at%的Cu在热处理过程中能提高共析反应(α→β+Si)的反应进程,完全地将α-Fe2Si5转变为β-fesi2,形成P型半导体。在混料阶段按Fe∶Si=1∶3的原子比例制备β-fesi2,XRD分析表明,过量的Si单质提高了Si+ε→β的相转变过程,很大程度上能够消除ε相,增加β-fesi2的含量。

关键词：热处理工艺 Cu掺杂硅含量 β-fesi2 相转变

Fe/Si多层膜经快速热退火合成β-fesi_2薄膜的研究

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真空科学与技术学报 2010年第2期30卷 167-170页

作者：郭艳沈鸿烈张娟唐正霞鲁林峰南京航空航天大学材料科学与技术学院南京210016

采用磁控溅射仪在高阻Si(100)衬底上沉积了[Fe(0.5nm)/Si(1.6nm)]120和[Fe(1nm)/Si(3.2nm)]60多层膜,并在Ar气气氛下进行了1000℃,10s的快速热退火。为了比较,也进行了880℃,30min的常规退火。采用X射线衍射仪、原子力显微镜、光谱仪和... 详细信息

采用磁控溅射仪在高阻Si(100)衬底上沉积了[Fe(0.5nm)/Si(1.6nm)]120和[Fe(1nm)/Si(3.2nm)]60多层膜,并在Ar气气氛下进行了1000℃,10s的快速热退火。为了比较,也进行了880℃,30min的常规退火。采用X射线衍射仪、原子力显微镜、光谱仪和霍尔效应仪分析了样品的晶体结构、表面形貌、光吸收特性和电学性能。结果表明:Fe/Si多层膜法合成的样品均为β-fesi2相且在(220)/(202)方向择优生长;经快速热退火合成的β-fesi2薄膜光学带隙约为0.9 eV。[Fe(1nm)/Si(3.2nm)]60多层膜经快速热退火合成的β-fesi2薄膜表面粗糙度最小,该薄膜样品为p型导电,载流子浓度为4.1×1017cm-3,迁移率为48cm2/V.s。

关键词： β-fesi2 Fe/Si多层膜快速热退火磁控溅射