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3d过渡族金属杂质在硅中的行为

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材料科学与工程 1997年第4期15卷 19-21页

作者：张溪文杨德仁阙端麟浙江大学硅材料国家重点实验室

本文综述了３ｄ过渡族金属在直拉硅单晶中的扩散、溶解、沉淀及间隙位演变等性质，介绍了国际上在此领域的研究进展，为进一步开展这方面的工作提供了有益的借鉴。

关键词： 3d过渡族金属内吸杂氧沉淀硅 IC 扩散

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GaAs掺杂3d过渡族金属材料的局域电子结构和磁性

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中国科学（G辑） 2008年第5期38卷 513-522页

作者：蔺何段海明新疆大学化学化工学院应用化学研究所乌鲁木齐830046 新疆大学物理科学与技术学院乌鲁木齐830046

运用原子团模型研究了GaAs掺杂3d过渡族金属(Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni)的局域电子结构和磁性,计算采用基于密度泛函理论的离散变分方法.计算结果表明这8种掺杂元素的磁矩先增大再减小(按Sc-Ni排列),当Mn被掺杂到GaAs后,磁矩达到极大,且M... 详细信息

运用原子团模型研究了GaAs掺杂3d过渡族金属(Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni)的局域电子结构和磁性,计算采用基于密度泛函理论的离散变分方法.计算结果表明这8种掺杂元素的磁矩先增大再减小(按Sc-Ni排列),当Mn被掺杂到GaAs后,磁矩达到极大,且Mn的磁矩在掺杂浓度为1.4%时与实验符合得很好.在包含两个掺杂原子的体系中,掺杂原子之间的耦合形式有明显的变化.对于不同的掺杂元素,掺杂原子和最近邻的As原子之间的耦合形式也有不同的变化.

关键词：稀磁半导体密度泛函理论 3d过渡族金属原子团模型电子结构

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基于原位磁学表征的过渡金属基负极储能机理与改性研究

基于原位磁学表征的过渡金属基负极储能机理与改性研究

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作者：刘恒均青岛大学

学位级别：硕士

基于碱金属离子电池(锂、钠、钾离子电池)的电化学储能技术因其低维护成本、高功率和能量密度以及长循环寿命,在便携式电子设备和电动汽车中占据了主导地位。碱金属离子电池的大规模应用源于其优异的电化学性能,而这在很大程度上取决于... 详细信息

基于碱金属离子电池(锂、钠、钾离子电池)的电化学储能技术因其低维护成本、高功率和能量密度以及长循环寿命,在便携式电子设备和电动汽车中占据了主导地位。碱金属离子电池的大规模应用源于其优异的电化学性能,而这在很大程度上取决于电池中的关键组件,即正极材料和负极材料。其中,3d过渡族金属基负极材料因其具有高的理论容量以及材料合成和贮存过程中的高稳定性备受关注。然而,3d过渡金属基负极材料中复杂的电化学反应过程导致其电化学机制的清晰认识十分受限,这进一步制约了其改性方案的提出。尽管常规的检测技术在揭示电化学机制方面已做出了众多贡献,但由于内部电化学反应过程的复杂性以及隐蔽性,仍有众多电化学机制争议以及改性机理亟需解决,极大地限制了储能领域的持续突破。目前,利用磁学测试揭示电化学储能机理已取得了许多令人兴奋的发现。随着电化学过程中电子的转移,3d过渡族金属离子因其独特的电子结构(3d轨道劈裂诱导磁矩产生)通常将出现磁性上的改变。值得注意的是,磁性的变化与电极材料中的元素价态、颗粒尺寸以及结构特征具有密切的耦合关系。因此,磁学测试为揭示3d过渡族金属基负极材料电化学机制以及改性机理提供了有力工具。在本文中,我们基于综合物性测试系统(PPMS)自主设计了可在电化学过程中进行原位实时磁性测试的装置,用于对3d过渡族金属基负极材料的电化学反应机制及改性机理进行探究。具体的工作内容主要包括以下两个部分:1.原位磁性测试揭示磷化铁(Fe P)锂、钠离子电池中的电化学机理。在这项工作中,我们将独特的原位磁学测试和第一性原理计算相结合,解决了有关Fe P负极在锂、钠离子电池(LIB、SIB)中关于转换反应的电位以及是否存在嵌入反应的争议,并基于清晰的电化学机制认知提出了一种有效的容量改性策略。我们利用水热法制备了Fe P纳米颗粒作为锂、钠离子电池的负极材料,并对此进行了原位磁性测试。磁性测试结果表明,在LIB中,Fe P始终存在一个大电压范围的两步插层反应,而转化反应发生在极低的电位下。在SIB中,Fe P的储能机制则更倾向于直接的转化反应。进一步,通过磁化强度的对比,证实了Fe P电极极其不充分的转换反应是其实际容量偏低的主要原因。据此,提出了一种可以提高电子电导率的氧化石墨烯(GO)改性策略,极大提高了其转化反应程度和相应的空间电荷储能。最终,Fe P LIB/SIB的可逆容量分别提高了99%和132%。这项工作解决了Fe P负极材料锂、钠离子电池中存在的电化学机制争议,研究结果为开发高容量、低工作电压负极材料提供了新的思路。2.具有超高初始库伦效率的过渡金属复合合金负极材料的原位磁学研究。二氧化锡(Sn O)作为新一代高能量密度合金型负极材料的代表,其反应过程中转化反应固有的可逆性差导致的低初始库仑效率(ICE)制约了其进一步发展。在这项工作中,通过磁控溅射(PVd)设计并制备了氧化镍/二氧化锡(Ni O/Sn O)复合多层膜纳米结构,助力合金材料Sn O实现了超高ICE(92.3%)、超大容量1247 m Ah g以及800次循环后的高容量保持率(97%)。原位磁性测试和第一性原理计算研究表明,在锂化过程中,Ni O原位形成了超小尺寸的Ni纳米颗粒,可作为催化剂促进了LiO的可逆分解,从而有效提高了ICE、可逆比容量和离子传输动力学。此外,基于此改性策略设计的多种合金型电极材料(如Co O/Sn O、FeO/Sn O和Ni O/Si O)均展现出了优异的电化学性能,并且Ni O/Sn O负极在柔性准固态薄膜全电池中也展现出重大的应用价值。这项工作中提出的改性策略被证实具有广泛的普适性和应用前景,为设计新型合金型负极材料提供了一种新的思路。

关键词： 3d过渡族金属负极材料碱金属离子电池原位磁性测试

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