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间隙掺杂中掺Au浓度对ZnO物理特性的影响

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中小企业管理与科技 2019年第26期3卷 141-142,144页

作者：朱婷西南石油大学理学院

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,计算分析了间隙掺杂中掺Au浓度对ZnO物理特性的影响。计算表明:随着掺Au浓度的增加,ZnO的能带带隙整体上呈先增大再减小的抛物线趋势,当掺Au浓度处于6.0~6.88at.%时,ZnO的能隙小至可忽略,材... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,计算分析了间隙掺杂中掺Au浓度对ZnO物理特性的影响。计算表明:随着掺Au浓度的增加,ZnO的能带带隙整体上呈先增大再减小的抛物线趋势,当掺Au浓度处于6.0~6.88at.%时,ZnO的能隙小至可忽略,材料的导电性达到最强。

关键词： ZnO 密度泛函理论间隙掺杂

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P掺杂6H-SiC的第一性原理研究

人工晶体学报 2022年第1期51卷 49-55,64页

作者：黄思丽谢泉张琴贵州大学大数据与信息工程学院新型光电子材料与技术研究所贵阳550025

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波法,计算未掺杂与P替换Si、C以及P间隙掺杂6H-SiC的电子结构与光学性质。结果显示未掺杂的6H-SiC是带隙为2.052 eV的间接带隙半导体,P替换Si、C掺杂以及P间隙掺杂6H-SiC带隙均减小,分别为1.78... 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法,计算未掺杂与P替换Si、C以及P间隙掺杂6H-SiC的电子结构与光学性质。结果显示未掺杂的6H-SiC是带隙为2.052 eV的间接带隙半导体,P替换Si、C掺杂以及P间隙掺杂6H-SiC带隙均减小,分别为1.787 eV、1.446 eV和0.075 eV,其中P间隙掺杂带隙减小幅度最大。P替换掺杂6H-SiC使得费米能级向导带移动并插入导带中,呈n型半导体。P间隙掺杂价带中的一条能级跨入费米能级,因此在禁带中出现一条P 3p杂质能级,P间隙掺杂6H-SiC转为p型半导体。替换与间隙掺杂使得6H-SiC的介电函数实部增大,介电函数虚部、吸收光谱、反射光谱与光电导率红移,其中P间隙掺杂效果最佳。通过P掺杂材料的电导率增强,对红外波段的利用率明显提高,为6H-SiC在红外光电性能方面的应用提供有效的理论依据。

关键词：间隙掺杂 6H-SiC 带隙介电函数第一原理电子结构光学性质

阴离子掺杂TiO_2的芯位移和热力学性质的第一性原理研究(英文)

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催化学报 2015年第2期36卷 181-187页

作者：丁戊辰李微雪中国科学院大连化学物理研究所辽宁大连116023

采用第一性原理计算考察了阴离子(硼、碳、氮、氟、磷、硫)掺杂的二氧化钛(包括锐钛矿相和金红石相).芯位移计算结果表明,在氮掺杂的TiO2中,间隙掺杂类型的N的1能级在XPS能谱上峰的位置要比替代掺杂的能级高,类似的结果也在硼、碳、磷... 详细信息

采用第一性原理计算考察了阴离子(硼、碳、氮、氟、磷、硫)掺杂的二氧化钛(包括锐钛矿相和金红石相).芯位移计算结果表明,在氮掺杂的TiO2中,间隙掺杂类型的N的1能级在XPS能谱上峰的位置要比替代掺杂的能级高,类似的结果也在硼、碳、磷和硫掺杂的TiO2上发现.然而对于F掺杂的TiO2替代掺杂的峰位置比间隙掺杂的高,且与TiO2的晶相无关.还对阴离子掺杂的TiO2进行了热力学研究.结果表明,替换掺杂的形成焓高于间隙掺杂的,因此替代掺杂的TiO2的制备需要苛刻的条件,而间隙掺杂TiO2的制备只需温和的湿化学条件.

关键词：二氧化钛芯位移 X射线光电子能谱阴离子替换掺杂间隙掺杂密度泛函理论热力学性质

具有可见光响应的间隙型N/F-TiO2的制备及光催化活性研究

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具有可见光响应的间隙型N/F-TiO2的制备及光催化活性研究

作者：汪迪浙江工业大学

学位级别：硕士

Ti02光催化剂是最具开发前途的绿色环保型催化剂,但由于禁带宽度大、量子效率低等不足,限制其在生产生活中的广泛应用。本文采用酸性一溶胶法,以钛酸丁酯为前驱体,氟化铵和氯化铵为掺杂剂,制备了N/F-TiO2粉末。通过光降解实验,发现最佳... 详细信息

Ti02光催化剂是最具开发前途的绿色环保型催化剂,但由于禁带宽度大、量子效率低等不足,限制其在生产生活中的广泛应用。本文采用酸性一溶胶法,以钛酸丁酯为前驱体,氟化铵和氯化铵为掺杂剂,制备了N/F-TiO2粉末。通过光降解实验,发现最佳掺杂浓度比为Ti:N:F=1:20%:10%,最佳煅烧温度为350℃。经X射线衍射(XRD)谱图分析表明,晶体类型为锐钛矿和金红石的混合晶型,101面晶粒尺寸为7.2nm。X射线光电子能谱(XPS)分析表明,N/F-TiO2中N主要为间隙掺杂,F则以化学吸附和Ti-F两种形式存在于Ti02中。紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)谱图分析表明,N/F-TiO2吸收光谱发生红移,同时对紫外光的吸光率也有所提高。在N/F-TiO2中,N、F两种元素具有协同作用,在降低催化剂带隙能的同时,促进了光生载流子的分离,共同提高光催化剂性能。以制备得到的N/F-TiO2为光催化剂,在150W可见灯照射下,经120min光催化反应后,活性艳红X-3B的脱色率高达99.3%,TOC去除率也达到72.4%。通过研究催化剂和目标降解物之间的吸附行为以及与光催化反应之间的关系,发现酸性条件利于N/F-TiO2对X-3B的吸附,从而加快光催化反应的进行。同时对其动力学拟合结果表明该反应遵循L-H一级反应动力学模型。

关键词： TiO2 光催化酸性-溶胶法 N/F共掺杂间隙掺杂可见光

黄铜矿结构Cu-Ⅲ-Ⅵ2族光电、热电材料表面态钝化及掺杂性质的计算研究

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黄铜矿结构Cu-Ⅲ-Ⅵ2族光电、热电材料表面态钝化及掺杂性质的计...

作者：祁荣斐兰州理工大学

学位级别：硕士

光电、热电材料作为清洁、绿色的新型能源材料,发展潜力巨大,应用前景广阔。它们都能将不同形式的能量直接转换为环保、高效、廉价的电能。其中,光电材料可将自然界中源源不断的太阳光能转化为电能;热电材料可将工业余热、汽车尾气等环... 详细信息

光电、热电材料作为清洁、绿色的新型能源材料,发展潜力巨大,应用前景广阔。它们都能将不同形式的能量直接转换为环保、高效、廉价的电能。其中,光电材料可将自然界中源源不断的太阳光能转化为电能;热电材料可将工业余热、汽车尾气等环境废热直接转化为电能。太阳能电池是将光能转换为电能的器件,其中Cu In-x Ga Se(CIGS)薄膜太阳能电池具有转化效率高、制造成本低和电池性能比较稳定等优势,受到国内外的广泛关注。然而,CIGS材料表面表面态(大量表面缺陷引起)的存在致使少数载流子在CIGS背表面发生复合,严重降低电池的光电转换效率。因此,研究如何钝化(消除)CIGS材料表面态对于提高光伏性能具有重要意义。热电材料通常用于热电器件中,可提高能量利用效率,在解决能源危机和环境污染问题等方面具有极大的应用潜力。近年来,人们在实验中发现CuGa Te(CGT)半导体材料具有优良的热电性能。但是,目前相应的理论计算研究滞后于实验研究。为此,本论文采用理论计算方法研究了Sb原子间隙掺杂对CGT热电材料结构-性能的影响,可以为实验提高CGT的塞贝克系数、改善热电性能提供理论依据和指导。本文采用第一性原理计算方法系统研究了太阳能电池材料Cu InGaSe(CIGS)体相的晶格结构、能带结构和电子态密度,CIGS(112)表面的重构现象、表面态以及Cl、F和H元素对CIGS(112)表面的钝化作用。以Cu-In-Ga(CIG)原子为终端的CIGS(112)表面模型在费米能级附近无态密度出现。分析发现,这是由于表面层原子位置变化较大、部分原子重构引起表面边缘发生自钝化导致的。以Se原子为终端的CIGS(112)表面模型在费米能级附近则出现了新的电子态密度峰(表面态)。新态密度峰主要源自Cu原子的3d轨道电子和Se原子的4p轨道电子贡献,其存在会降低CIGS太阳能电池的转换效率。为了消除表面态、提升电池性能,我们尝试采用Cl、F和H原子对以Se为终端的CIGS(112)表面进行钝化处理。计算结果表明,当覆盖度为0.5 ML的Cl、F和H原子吸附在CIGS(112)表面时,相较于桥位、密排六方(hcp)和面心立方(fcc)位点,这些原子优先占据表面的顶部位置,即顶位是相对稳定的吸附位置。稳定吸附结构的电子态密度表明,在表面添加Cl、F和H原子后费米能级附近的电子态密度均明显降低。这说明Cl、F、H元素在表面吸附后,均能有效钝化表面态。相比之下,H原子的钝化效果最佳、Cl原子的钝化效果次之、F原子的最弱。通过计算不同Sb掺杂浓度下热电材料CuGa Te(CGT)的晶格结构、能带和电子态密度,本文发现,Sb原子掺杂CGT后(间隙位置掺杂),Sb原子周围晶格的畸变程度较大,但CGT的晶格常数却保持不变;在晶胞内Sb原子与其周围紧邻原子形成稳定的键合,具有相对稳定的晶格结构;掺杂后CGT的禁带宽度变窄或消失,且在费米能级附近出现新的尖锐的电子态密度,这些电子态主要源自Sb原子的5p轨道电子贡献。上述结果表明,在CGT中掺杂Sb原子后,体系的电子性质有较大变化,提高了体系费米能级附近态密度;增大了塞贝克系数,有利于改善CGT材料的热电性能。

关键词：密度泛函理论 CIGS(112)表面态钝化间隙掺杂态密度

锂离子电池正极材料LiV_3O_8的掺杂改性研究进展

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化工管理 2015年第26期 241-页

作者：葛鹏河南工业大学河南郑州450001

煤炭等不可再生资源的快速衰竭,引起了新能源的广泛的研究热潮。新能源的利用大多要以电能的形式进行储藏然后进行下一步的运用,作为可以进行能源储变的锂离子二次电池由于自身独有特性成为研究的热门。具有较高比容量的单斜晶体Li V3O... 详细信息

煤炭等不可再生资源的快速衰竭,引起了新能源的广泛的研究热潮。新能源的利用大多要以电能的形式进行储藏然后进行下一步的运用,作为可以进行能源储变的锂离子二次电池由于自身独有特性成为研究的热门。具有较高比容量的单斜晶体Li V3O8改性研究也逐渐被投入巨大的精力。

关键词：单质子掺杂双质子掺杂间隙掺杂