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氢修饰石墨烯纳米带压电性质的第一性原理研究

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物理学报 2013年第6期62卷 137-142页

作者：刘源姚洁陈驰缪灵江建军华中科技大学光学与电子信息学院武汉430074

采用第一性原理计算方法,系统研究了不同宽度、不同边缘修饰模式的间隔氢吸附锯齿型石墨烯纳米带的压电性质.结构优化和结合能计算表明,氢修饰石墨烯纳米带结构稳定.氢原子间隔排列的吸附使得纳米带中的相邻碳原子成键及电荷状态不同,... 详细信息

采用第一性原理计算方法,系统研究了不同宽度、不同边缘修饰模式的间隔氢吸附锯齿型石墨烯纳米带的压电性质.结构优化和结合能计算表明,氢修饰石墨烯纳米带结构稳定.氢原子间隔排列的吸附使得纳米带中的相邻碳原子成键及电荷状态不同,导致拉伸时纳米带中六元碳环的正负电荷中心不再重合,产生宏观电极化.纳米带宽度越宽,包含六元碳环数目越多,则拉伸时纳米带长度方向上电偶极矩密度越大,其压电性能越强.另外,边缘原子电荷状态决定了无拉伸时纳米带的初始电偶极矩密度,其大小可以通过改变边缘氢原子的修饰模式来有效调控.

关键词：石墨烯纳米带第一性原理修饰改性压电性质

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La_3Ga_5SiO_(14)晶体的介电性质、弹性与压电性质

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物理学报 2003年第3期52卷 726-728页

作者：李正法张沛霖赵明磊王春雷钟维烈王增梅袁多荣山东大学物理与微电子学院济南250100 山东大学晶体材料国家重点实验室济南250100

研究了La3Ga5SiO1 4晶体的介电性质、弹性和压电性质 ,其中弹性和压电性质是利用高频振动模式通过谐振法测定的 .

关键词： La3Ga5SiO14晶体介电性质弹性压电性质谐振法压电晶体

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Bi_(0.5)(Na_(1-x)K_x)_(0.5)TiO_3系陶瓷的压电性质与微观结构

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电子元件与材料 2004年第11期23卷 8-10页

作者：赁敦敏肖定全朱建国余萍庄严四川大学材料科学与工程学院材料科学系四川成都610064 广州杰赛科技股份有限公司广东广州510310

利用传统陶瓷工艺制备了Bi0.5(Na1-xKx)0.5TiO3系无铅压电陶瓷,研究了该陶瓷的压电性质与微结构。研究结果表明,Bi0.5(Na1-xKx)0.5TiO3陶瓷的压电常数d33=142.2 pC/N、机电耦合系数kp=0.315;随着K+含量的增加,陶瓷晶粒尺寸有细化的趋势;... 详细信息

利用传统陶瓷工艺制备了Bi0.5(Na1-xKx)0.5TiO3系无铅压电陶瓷,研究了该陶瓷的压电性质与微结构。研究结果表明,Bi0.5(Na1-xKx)0.5TiO3陶瓷的压电常数d33=142.2 pC/N、机电耦合系数kp=0.315;随着K+含量的增加,陶瓷晶粒尺寸有细化的趋势;低K+含量时,陶瓷晶粒的“棱角”相当“钝化”,而高K+含量时,陶瓷晶粒的“棱角”明显而“尖锐”,K+促进了陶瓷晶粒在特定方向的生长;对Bi0.5(Na1-xKx)0.5TiO3陶瓷进行了A位离子改性研究,提出了新型的压电性质优良的BNT基无铅压电陶瓷体系。

关键词：电子技术钛酸铋钠无铅压电陶瓷压电性质微观结构

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二维纳米材料结构、光学和压电性质的理论研究

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二维纳米材料结构、光学和压电性质的理论研究

作者：赵路丝吉林大学

学位级别：硕士

在这个科技日新月异的时代,新材料的发现会极大地促进经济的迅猛发展,很多尖端制造领域的发展都和材料领域的每一次突破息息相关。石墨烯出现后,材料界掀起了一场探索二维材料的热潮,探索和调控二维材料的物化性质成为低维纳米材料领域... 详细信息

在这个科技日新月异的时代,新材料的发现会极大地促进经济的迅猛发展,很多尖端制造领域的发展都和材料领域的每一次突破息息相关。石墨烯出现后,材料界掀起了一场探索二维材料的热潮,探索和调控二维材料的物化性质成为低维纳米材料领域的主要研究方向。常规的实验方法来设计制备新材料,不仅有一定的局限性,而且耗时耗力效率低。随着量子力学和计算机技术的发展,数值模拟求解复杂体系薛定谔方程的方式已经实现,体系的物化性质进而也可以获取。这样,我们可以根据理论结果初步筛选一些制备或改良的材料体系,为实验制备提供指导。本文通过基于密度泛函理论的第一性原理方法预测了一种新型的二维材料-五边形氧化锌(penta-ZnO)。这个新的二维材料的晶体结构不同于以往六边形的类石墨烯二维材料,它和开罗五边形瓷砖图案相似。首先,针对预测的五边形氧化锌结构,我们分别从能量、动力学以及机械力学上证实了它的结构稳定性。五边形氧化锌的结合能为-4.203 eV/atom,比类石墨烯氧化锌(g-ZnO)的值小,但比体相纤锌矿氧化锌(bulk-ZnO)的值大,这从能量上证实了五边形氧化锌可以稳定存在;五边形氧化锌的声子谱中没有虚频,从动力学上证实了五边形氧化锌可以稳定存在;通过拟合单轴、双轴和剪切应变的能量曲线计算出五边形氧化锌的弹性常数,结果发现CC-C>0和C>0,这五边形氧化锌的弹性常数满足Born-Huang准则,从机械力学上证实其可稳定的存在。在稳定结构的基础上,我们发现它在电子学、光学和力学上具有一些独特的性质。五边形氧化锌易弯曲变形,本身具有负泊松比效应。使用Heyd-Scuseria-Ernzerhof(HSE06)杂化泛函计算五边形氧化锌的能带结构和态密度发现五边形氧化锌是一个带隙达到4.53 eV的准直接带隙半导体材料,另外我们作出五边形氧化锌的电荷密度差分图来阐述它的成键情况。通过计算五边形氧化锌的介电函数,我们得到吸收系数、反射率和折射率等参数,进而分析出五边形氧化锌的可见光的透光率几乎达到100%。五边形氧化锌独特的电子、弹性和光学性质使得它在光电领域有着广泛的应用前景。柔性好和光透过率高使得五边形氧化锌成为一种很有前途的柔性透明电极。此外,我们还在六方氮化硼(h-BN)片层上设计了两种布满规则间隔的三角孔缺陷结构(V-BN和V-BN)。我们发现这两种体系都会自发产生磁性。在结构V-BN中,磁性主要归功于双配位的N原子,三配位的N原子次之,磁矩分别为0.100和0.059μ。在结构V-BN中,双配位的B原子对V-BN磁性起主要贡献作用,三配位的B原子次之,磁矩分别为0.132和0.072μ。更有趣的是,V-BN是金属性的,而V-BN属于半金属。V-BN的能带图中自旋向上部分是金属性的,而自旋向下电子态是一个带隙4.2 eV的绝缘体。由于金属性不具有压电性质,针对结构V-BN使用密度泛函微扰理论DFPT方法计算其压电性质,它的压电应力常数e是h-BN的压电应力常数的1.5倍,压电应变常数d(12.42pm/V)是h-BN的20倍左右。氮空位调控后的六方氮化硼片层可以同时具有磁性和较好的压电性质,此材料可被用于同时需要磁性和压电性的纳米装置中。

关键词：二维纳米材料五边形氧化锌负泊松比柔性显示透光率半金属性压电性质

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纯PZT陶瓷的低温介电性质与压电性质

华中科技大学学报(自然科学版) 1983年第1期 47-52页

作者：张绪礼 ,陈志雄 ,L.E.克罗斯 ,W.A.休斯

在4.2至300K的低温范围内对组分邻近于准同型相界的纯钛锆酸铅压电陶瓷（PZT）的介电性质和压电性质进行了实验研究.结果表明,组分紧靠准同型相界的PZT具有最大的介电和压电活性.结果还表明,至少有两个弛豫过程对纯PZT的介电性质和压电... 详细信息

在4.2至300K的低温范围内对组分邻近于准同型相界的纯钛锆酸铅压电陶瓷（PZT）的介电性质和压电性质进行了实验研究.结果表明,组分紧靠准同型相界的PZT具有最大的介电和压电活性.结果还表明,至少有两个弛豫过程对纯PZT的介电性质和压电性质有所影响.文中指出了导致这些弛豫过程的可能机制,讨论了50/50组分在其ε33T-T曲线上于150K附近出现的拐变现象.

关键词： PZT 压电陶瓷压电性质介电性质电性低温

颗粒定向的PbBi2Nb2O9陶瓷的压电性质

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华南理工大学学报(自然科学版) 1983年第4期 1-7页

作者：林声和

本文叙述颗粒定向的PbBiNbO陶瓷的压电性质。具有高颗粒定向程度的陶瓷呈现了很强的各向异性的电性质。垂直于热压方向,其压电系数d高达40×10C/N的量值。而平行于热压方向,陶瓷不可能被极化。

关键词：压电陶瓷 PBN PbBi2Nb2O9 压电性能压电性质颗粒

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在Te单晶上沉积Se膜的压电性质

压电与声光 1971年第3期 28-33页

1.引言过去已经报导过单晶Se的压电常数或者电机耦合系数大于单晶CdS或别的Ⅱ-Ⅵ族化合物的压电常数或电机耦合系数,真空蒸发的Se膜可用来制作有效的高频超声换能器。然而,直到用外延生长方法在Te单晶上生长出Se单晶薄膜为止,几乎很少研究

关键词：压电性质 Te 厚度 Se 基片温度单晶晶形插入损失压电常数线性依赖关系超声换能器超声器件单晶薄膜

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硼硅酸锂玻璃陶瓷的压电性质

电子元件与材料 1984年第1期 68-70+60页

作者：苏兆文

通过使样品在某一温度梯度的条件下结晶的办法可制造出具有定向排列微晶结构的Li;O—SiO;—B;O;系统的玻璃陶瓷。本文报道了这种玻璃陶瓷的压电和机电性质。该系统的某些组成显示了出具有比LiTaO;单晶更优良的谐振频率温度系数。文中还... 详细信息

通过使样品在某一温度梯度的条件下结晶的办法可制造出具有定向排列微晶结构的Li;O—SiO;—B;O;系统的玻璃陶瓷。本文报道了这种玻璃陶瓷的压电和机电性质。该系统的某些组成显示了出具有比LiTaO;单晶更优良的谐振频率温度系数。文中还阐述了制造玻璃陶瓷压电振子的优点及把它们用于声表面波器件的可能性。

关键词：玻璃陶瓷声表面波器件压电材料建筑陶瓷声学器件压电体电介质频率温度系数压电性质

稀土改性的CaBi4Ti4O15基多功能陶瓷的结构、铁电压电及荧光性质研究

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稀土改性的CaBi4Ti4O15基多功能陶瓷的结构、铁电压电及荧光性质...

作者：肖萍四川师范大学

学位级别：硕士

近年来,稀土掺杂铁电体构成的多功能材料因同时具有良好的电学和光学特性而被广泛关注。在众多铁电体中,铋层状结构陶瓷因其高的居里温度,大的各向异性及低的损耗因子等优点而被大量研究。作为典型的四层铋层状结构材料,CaBiTiO具有居... 详细信息

近年来,稀土掺杂铁电体构成的多功能材料因同时具有良好的电学和光学特性而被广泛关注。在众多铁电体中,铋层状结构陶瓷因其高的居里温度,大的各向异性及低的损耗因子等优点而被大量研究。作为典型的四层铋层状结构材料,CaBiTiO具有居里温度(TC=790 oC)高,老化率低等优点,然而其差的压电性限制了其实际应用。稀土离子取代CaBiTiO中的A位Ca/Bi离子已成为改善陶瓷电性能的重要手段。此外,稀土离子的引入也将诱导出优良的荧光性质,从而发展出具有良好的温度稳定性兼铁/压电及荧光性能的新型铋层材料。本文创新性地将稀土离子(Eu)及稀土离子与锂离子组成的复合离子(LiLn)2+,(Ln=Dy,Ho)引入CaBiTiO中,形成CaBiEuTiO及Ca(LiLn)BiTiO,系统研究了离子掺杂量对陶瓷的相/微结构、电学和光学性能的影响。主要研究内容和结论如下:(1)采用传统固相法成功制备了CaBiEuTiO多功能陶瓷,研究了组分对陶瓷的相/微结构、电学及光学性能的影响。所有陶瓷均为四层铋层结构且Eu离子的加入抑制了晶粒生长。随着x的增加,陶瓷的铁电压电性能下降,而发光性能则逐渐增强。在465 nm激发下,三个主要的发射带位于590 nm、595 nm及616nm处,分别对应于Eu离子的5D0→7F0、5D0→7F1及5D0→7F2跃迁。(2)采用传统固相法成功制备了Ca(LiDy)BiTiO多功能陶瓷,系统研究了组分对陶瓷的相/微结构、铁/压电、发光性能的影响及电/光学性能随温度的变化。随着x的增加,陶瓷的结构逐渐从四层转变为三层。x=0.2时,陶瓷具有高的电阻率(R=3.0×1011W·cm),增强的铁电性(Pr=9.92μC/cm2),压电性(d33=1p C/N)及发光性能。在451 nm激发下,于484 nm和574 nm处分别获得强的蓝光和黄光发射峰,分别对应Dy离子的F→H和F→H跃迁。x=0.2陶瓷展现出优异的电/光学性能的温度稳定性,具有高的退极化温度(00 oC),且随着温度的升高,陶瓷的铁电性能逐渐增强而发光性能则逐渐下降。(3)采用传统固相法成功制备了Ca(LiHo)BiTiO多功能陶瓷,系统研究了组分对陶瓷的相/微结构、铁/压/介电、下转换/上转换发光性能以及温度/水对陶瓷的电/光性质的影响。随着(Li,Ho)的加入,陶瓷的结构逐渐从四层转变为三层。在x=0.1时,陶瓷获得了高的电阻率(R=4.51×1011W·cm),良好的铁电性(Pr=9.03μC/cm2),升高的居里温度(TC=814 oC),改善的压电性能(d33=10.2 p C/N)及发光性能。在451 nm激发下,于545 nm处获得强的绿光发射,对应于Ho3+离子的5S2→5I8跃迁。在980 nm近红外光激发下,陶瓷获得了绿光和红光发射峰,分别对应于Ho离子的(S,F)→I及F→I跃迁。此外,x=0.1陶瓷展现出优异的电/光性质的温度稳定性,随着温度的增加,陶瓷获得了增强的铁电性,高的退极化温度(00 oC)以及热猝灭温度(50 oC)。耐水实验证实,该陶瓷也拥有超强的耐水特性。

关键词：铋层状结构 CaBi4Ti4O15 铁电性质压电性质荧光性质温度稳定性