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物理化学学报 2007年第10期23卷 1603-1606页

作者：孙岚左娟赖跃坤聂茶庚林昌健厦门大学化学化工学院化学系固体表面物理化学国家重点实验室福建厦门361005

采用电化学诱导溶胶-凝胶法,在多孔氧化铝模板(AAO)的纳米孔道内制备了直径分别为60和20nm的锐钛矿型TiO2纳米线阵列.利用原子力显微镜(AFM)技术,在半接触模式下得到了TiO2纳米线的形貌像,在接触模式下测量了单根TiO2纳米线的I-V曲线.T... 详细信息

采用电化学诱导溶胶-凝胶法,在多孔氧化铝模板(AAO)的纳米孔道内制备了直径分别为60和20nm的锐钛矿型TiO2纳米线阵列.利用原子力显微镜(AFM)技术,在半接触模式下得到了TiO2纳米线的形貌像,在接触模式下测量了单根TiO2纳米线的I-V曲线.TiO2纳米线的电子输运性能表现为半导体的性质.TiO2纳米线的导通电压值明显小于TiO2块体,并且随着TiO2纳米线直径的减小,导通电压值增大.

关键词：单根一维纳米线 TiO2 电子输运性能 I-V曲线

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双笼氟化富勒烯分子C_(20)F_(18)(CO)_2C_(20)F_(18)电子输运性能的第一性原理研究

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分子科学学报 2017年第6期33卷 466-470页

作者：边江鱼张洋常鹰飞长春师范大学化学学院吉林长春130032 东北师范大学化学学院吉林长春130024

以双笼氟化富勒烯C_(20)F_(18)(CO)_2C_(20)F_(18)为中心分子,与Ag(100)纳米线电极连接构筑分子电子器件,通过第一性原理和非平衡格林函数相结合的方法,对器件的电子输运特性进行了研究.结果显示,在外加偏压的作用下,中心分子的前线轨... 详细信息

以双笼氟化富勒烯C_(20)F_(18)(CO)_2C_(20)F_(18)为中心分子,与Ag(100)纳米线电极连接构筑分子电子器件,通过第一性原理和非平衡格林函数相结合的方法,对器件的电子输运特性进行了研究.结果显示,在外加偏压的作用下,中心分子的前线轨道逐渐定域在分子的左侧,电子透射通道被阻塞,所对应的共振隧穿峰被压制,器件的电流-电压特性曲线在0.3~0.8V区间内表现出明显的负微分电阻(NDR)现象.

关键词： C20F18(CO)2C20F18 分子器件电子输运性能第一性原理负微分电阻

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MnFe(P,Si)化合物的磁热性能及电子输运性能的研究

MnFe(P,Si)化合物的磁热性能及电子输运性能的研究

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作者：张天臣内蒙古师范大学

学位级别：硕士

综合对比各种室温磁制冷材料,MnFe(P,Si)系列化合物以其环境友好、性能优越、价格低廉、制备工艺成熟简单等优点脱颖而出。为了进一步提高它的商业应用价值,研究人员相继开展了大量深入细致的研究工作。本文作者通过实验,对Mn2-xFexP0.4... 详细信息

综合对比各种室温磁制冷材料,MnFe(P,Si)系列化合物以其环境友好、性能优越、价格低廉、制备工艺成熟简单等优点脱颖而出。为了进一步提高它的商业应用价值,研究人员相继开展了大量深入细致的研究工作。本文作者通过实验,对Mn2-xFexP0.48Si0.56(x=0.55,0.60,0.65,0.70)系列化合物的物相结构、磁热性能、电子输运性能等做了一些研究和探索。论文第一章简要综述了磁制冷技术的研究历程、磁制冷材料的研究进展,概述了室温磁制冷材料的选择依据及其应用前景。第二章简要介绍了制备、测试Mn2-xFexcP0.48Si0.56(x=0.55,0.60,0.65,0.70)系列化合物过程中用到的实验仪器、设备及一些软件,同时给出了测试流程。第三章着重研究了Mn2-xFexP0.48Si0.56(x=0.55,0.60,0.65,0.70)系列化合物的物相结构、电镜能谱。实验结果表明：该系列化合物成相均匀,具有典型的Fe2P型六角结构、空间群为P-62m,晶格常数(a,c)随着Fe含量的变化而有规律地变化;通过扫描电镜进一步确定了XRD分析结果的准确性,经过能谱分析可知该系列化合物成相、结构单一,不存在杂相。第四章重点研究了Mn2-xFexP0.48Si0.56(x=0.55,0.60,0.65,0.70)系列化合物的磁性与磁热效应。实验结果表明：随着Fe含量的增加,化合物的磁性增强,居里温度升高,最大等温磁熵变也在增加,热滞没有明显的变化规律;当x=0.70时,居里温度升至286.6K、外场变化1.5T时,最大等温磁熵变值为7.79J/kgK。随着温度的升高材料经历了铁磁到顺磁的一级相变,居里点附近没有发生场致变磁转变,综合看来该系列材料具有较好的磁热性能。第五章重点研究了Mn2-xFexP0.48Si0.56(x=0.55,0.60,0.65,0.70)系列化合物的电子输运性能。实验结果表明：掺杂了半导体元素后材料的电阻率明显上升,掺杂比例不同,电阻率的变化也不相同,在温度为300K、零外磁场的条件下,该系列化合物的电阻率在(7.19～71.63)之间变化。增大外场,电阻率也会明显上升;电阻率在小于居里温度的温区范围内呈现出典型的金属导电性,温度升高,电阻率发生突变,越过居里温度后电阻率急剧减小,电阻率的突变反映出材料的磁相发生了转变;当外场变化1.5T时,材料的磁电阻效应在4.86%～30%之间变化,过程中存在磁滞,磁滞没有明显的变化规律。

关键词： MnFe(P,Si)化合物居里温度等温磁熵变电子输运性能

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Half-Heusler热电材料的第一性原理计算研究

Half-Heusler热电材料的第一性原理计算研究

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作者：熊栖琳昆明理工大学

学位级别：硕士

世界能源形势渐渐严峻,温室效应等环境问题逐步凸显。为解决现状并实现可持续发展,亟待探索新能源新材料。热电器件基于塞贝克效应的原理可以将热量转换为系统所需电能;热电材料也可以基于珀尔帖效应将电能进行转换用来冷却某些器件,以... 详细信息

世界能源形势渐渐严峻,温室效应等环境问题逐步凸显。为解决现状并实现可持续发展,亟待探索新能源新材料。热电器件基于塞贝克效应的原理可以将热量转换为系统所需电能;热电材料也可以基于珀尔帖效应将电能进行转换用来冷却某些器件,以确保系统的稳定运行。Half-Heusler化合物具有高度对称的晶体结构、良好的热稳定性、环境友好性、优异的机械性能和良好的电输运性能,显示出巨大的热电应用前景。18电子half-Heusler化合物具备良好的电输运性能,具备较高的塞贝克系数(～300μV/K)和较高的电导率(10-10 S/cm),表现出半导体特性,并在700 K及以上的中高温热电领域显示出良好的应用前景。基于密度泛函理论,本论文计算了XCoGe(X=V,Nb和Ta)和MPt Sn(M=Ti,Zr和Hf)基half-Heusler化合物的电子结构和态密度。然后结合半经典的玻尔兹曼输运理论、Slack方程和形变势模型等,计算并分析了XCoGe(X=V,Nb和Ta)和MPt Sn(M=Ti,Zr和Hf)化合物的弹性性能、电子输运性质和热电参数对材料热电性能的影响。主要研究成果如下:首先,基于第一性原理计算XCoGe(X=V,Nb和Ta)的热电性能。结果显示XCoGe(X=V,Nb和Ta)化合物中X(X=V,Nb和Ta)原子和Co原子之间较强的d-d态轨道杂化形成了较强的键。且三种half-Heusler化合物的p型体系的态密度在费米能级附近的斜率明显比n型化合物的大。对于p型体系,VCo Ge化合物的价带主要由V原子和Co原子贡献,Nb Co Ge和Ta Co Ge化合物的价带都主要由Co原子贡献。对XCoGe(X=V,Nb和Ta)化合物的X(X=V,Nb和Ta)原子和Co原子位置进行恰当的p型掺杂处理将极大改善材料热电性能。Nb Co Ge化合物是三种化合物中最好的热电候选材料,虽然它的晶格热导率最高,但因其拥有的最大的弛豫时间、最高的载流子迁移率和最高的电导率,从而可以达到高ZT值。在T=1200 K,当n=2.10×10 cm和n=5.54×10 cm时,n型和p型Nb Co Ge的最大ZT值可以分别达到1.6和1.3,表现出良好的热电转换潜能。然后,本论文进一步计算和预测具有满足18价电子规则、窄带隙、大的最大功率因子值等特点的MPt Sn(M=Ti,Zr和Hf)化合物的热电性能。结果显示:Ti Pt Sn在导带最小值X点的第二个导带与第一个导带处的最小值能量差约为0.11e V,存在导带边缘的多带效应,有利于加强其电子输运性能。此外,对于n型体系,MPt Sn(M=Ti,Zr和Hf)化合物中M(M=Ti,Zr和Hf)原子对导带周围的态密度有很大贡献。对于p型系统,化合物中所含三种原子对价带的影响很接近。电子能带结构表明,在Sn位点的适当掺杂只影响MPt Sn(M=Ti,Zr和Hf)化合物的载流子浓度,而对其电子结构的拓扑结构几乎没有影响。调整载流子浓度可以显著改善材料的塞贝克系数和电导率。在1000 K时,n型Ti Pt Sn和Hf Pt Sn被预测可分别在n=5.98×10 cm和n=2.15×10 cm时表现出2.19和1.67的高ZT值。预测的n型Ti Pt Sn化合物可达到的最大ZT值远高于文献报道的最大实验获得值。希望这些研究成果能够为half-Heusler为热电材料的实验探究提供方向。

关键词： Half-Heusler化合物第一性原理电子输运性能

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B和Ga替代对一些Mn基磁热材料的结构和磁性的影响

B和Ga替代对一些Mn基磁热材料的结构和磁性的影响

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作者：赵丹内蒙古师范大学

学位级别：硕士

新型室温磁制冷材料的研制是当前磁学和制冷技术研究的前沿课题之一。本文工作利用X射线衍射仪、振动样品磁强计、差示扫描量热仪、扫描电镜等研究了MnFePBSi(x=0,0.02,0.04,0.06)系列化合物、MnFeNiSiGa(x=0,0.05,0.06,0.07,0.08,0.09,... 详细信息

新型室温磁制冷材料的研制是当前磁学和制冷技术研究的前沿课题之一。本文工作利用X射线衍射仪、振动样品磁强计、差示扫描量热仪、扫描电镜等研究了MnFePBSi(x=0,0.02,0.04,0.06)系列化合物、MnFeNiSiGa(x=0,0.05,0.06,0.07,0.08,0.09,0.10,0.15,0.20)系列化合物和MnFe(P,Ga)化合物的制备工艺方法、物相成相条件、晶体结构的表征、磁性和电输运性能。具体研究内容和结果如下:1.运用机械合金化和固相烧结法制备了MnFePB Si(x=0,0.02,0.04,0.06)系列化合物,研究了MnFePB Si(x=0,0.02,0.04,0.06)系列化合物的晶体结构、磁性与磁热性能、电输运性能。X射线衍射(XRD)结果表明,MnFeP.5-x BSi(x=0,0.02,0.04,0.06)系列化合物的晶体结构均为FeP型六角结构,空间群为P62m。磁性测量的结果表明,该系列化合物具有铁磁到顺磁的相变,居里温度T随着B含量的增加从254 K(x=0)升高至342 K(x=0.06);在磁场变化为0-3 T下,最大等温磁熵变-ΔS随B含量增加从10 J/(kgK)(x=0)降低到3.7 J/(kgK)(x=0.06),并发现热滞(ΔT)现象。电阻率测量结果表明,该系列化合物的电阻率在初始降温期间表现出较大的增加幅度,但在随后的循环中电阻率基本稳定,表明B掺杂可提高工作温区和循环稳定性。2.采用真空熔炼和特殊热处理方法制备了MnFeNiSiGa(x=0,0.05,0.06,0.07,0.08,0.09,0.10,0.15,0.20)系列化合物,并研究了该系列化合物晶体结构、磁性与磁热效应。XRD数据分析表明:该系列化合物的结构随着Ga含量的增加发生了结构转变,从TiNiSi型正交结构(空间群为P)(x0.07),其中当x=0.07时出现了TiNiSi型正交结构和NiIn型六角结构的两相共存。磁性测量表明,该系列化合物具有铁磁到顺磁的相变,随着Ga含量的增加,居里温度T有降低的趋势。当x=0.08样品的居里温度T约为237K,并显示出大热滞ΔT,约为36 K。在磁场变化为0-3 T下,x=0.08样品的磁熵变最大,约为7.1 J/(kgK)。磁性测量和DSC结果表明,当x=0.08时,发生磁-结构耦合相变,x=0.07样品的磁相变和结构相变并不耦合,x=0.10样品的DSC曲线的峰强非常微弱,其符合二级相变的特征。3.采用真空熔炼和特殊热处理方法制备了(MnFe)(P,Ga)系列化合物样品,为了获得该系列化合物的FeP型相,采取几种实验方案,研究了不同热处理方法对MnFePGa化合物成相的影响、淬火后系列样品的结构和磁性,发现MnFePGa(x=0.7,0.8,0.9)样品没有形成FeP型相,但是其磁性有明显的改善。本研究对该系列化合物的制备与成相研究提供了一定的实验基础和有意义的研究依据。

关键词：磁热效应一级相变等温磁熵变电子输运性能

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