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Bi掺杂对溶胶-凝胶法制备Cu_(2)ZnSnS_(4)薄膜性能影响的研究

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电子器件 2023年第1期46卷 255-260页

作者：季善银王威彭兆泉王佳文柏航孙孪鸿胡学敏金陵科技学院材料工程学院江苏南京211169 南京市视光材料与技术重点实验室江苏南京211169

Cu_(2)ZnSnS_(4)(CZTS)薄膜太阳电池因其具有较佳带隙、组成元素丰富、理论转换效率高等优点,而被广泛研究。采用溶胶-凝胶法制备了Bi掺杂的CZTS薄膜,研究了Bi掺杂量对薄膜的微观形貌、物相结构和光电性能的影响。研究结果表明,所制备... 详细信息

Cu_(2)ZnSnS_(4)(CZTS)薄膜太阳电池因其具有较佳带隙、组成元素丰富、理论转换效率高等优点,而被广泛研究。采用溶胶-凝胶法制备了Bi掺杂的CZTS薄膜,研究了Bi掺杂量对薄膜的微观形貌、物相结构和光电性能的影响。研究结果表明,所制备的薄膜为锌黄锡矿结构的CZTS。bi元素的掺入对薄膜形貌影响很大,晶粒尺寸先增大后减小,薄膜更致密、更均匀。随着Bi掺杂含量增加,CZTS薄膜的光学带隙呈上升趋势,光电流响应先增大后减小。当Bi掺杂浓度为1%时,CZTS薄膜综合性能最佳。

关键词： Cu_(2)ZnSnS_(4)薄膜溶胶-凝胶法 Bi掺杂光电性能

Bi掺杂NaTaO_3中bi的化学价态对其光催化性能的影响（英文）

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催化学报 2015年第7期36卷 969-974页

作者：崔华楠石建英刘鸿中山大学化学与化学工程学院环境与能源化学广东普通高校重点实验室广东广州510275

分别采用Na bi O3和bi(NO3)3为bi源制备了Bi掺杂Na Ta O3光催化剂,研究了bi离子的价态对Na Ta O3光催化分解水制氢性能的影响.采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见吸收光谱研究了催化剂的晶体结构、bi离子... 详细信息

分别采用Na bi O3和bi(NO3)3为bi源制备了Bi掺杂Na Ta O3光催化剂,研究了bi离子的价态对Na Ta O3光催化分解水制氢性能的影响.采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见吸收光谱研究了催化剂的晶体结构、bi离子的化学状态和催化剂的光学吸收性能.以光催化分解水制氢反应研究了bi离子掺杂Na Ta O3的催化性能.XRD结果表明,对于两个不同bi源掺杂的Na Ta O3样品,bi离子的掺杂没有改变催化剂的单斜相结构,但拉曼光谱证实bi离子的掺杂致使Ta–O–Ta键角偏离了180o.XPS结果表明,以bi(NO3)3为bi源时,bi离子以bi3+掺杂于Na Ta O3的A位;当以Na bi O3为原料时,bi3+和bi5+共掺杂于Na Ta O3的A位.两种不同bi源掺杂得到的样品在紫外-可见吸收光谱中给出了相似的光学吸收,但bi3+的掺杂对Na Ta O3光催化性能影响不大,而bi3+和bi5+共掺杂大大提高了Na Ta O3的光解水制氢性能.bi离子取代Na离子在A位的掺杂,在Na Ta O3结构中引入了能够促进载流子分离的空位和缺陷;与此同时,bi的掺杂导致Ta–O–Ta键角偏离180o而不利于载流子迁移.对于bi3+掺杂的Na Ta O3样品,这两种作用相互抵消,使得其催化性能与Na Ta O3相比没有变化;而bi3+和bi5+的共掺杂和高价态bi5+的掺杂引入了更多的空位和缺陷,提高了光生电子-空穴的分离效率,从而提高了光催化产氢性能.研究表明,光催化过程中载流子的迁移是影响催化性能的重要因素,而在ABO3钙钛矿结构的A位引入高价态离子是促进光生载流子分离的有效途径.

关键词：光催化剂钽酸钠 Bi掺杂化学价态水分解

Bi掺杂Ge-Sb-Te硫系薄膜热电性能研究

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Bi掺杂Ge-Sb-Te硫系薄膜热电性能研究

作者：钱栋杰江苏科技大学

学位级别：硕士

Ge-Sb-Te硫系层状结构具备优异的电学性能、低热导率及窄带隙等优点,是一类极具热电潜力的材料。然而过高的载流子浓度及较低的塞贝克系数是实现其高功率因子的瓶颈。本文以三种典型的硫系化合物(Ge Te、SbTe、GeSbTe)为基体,提出利用... 详细信息

Ge-Sb-Te硫系层状结构具备优异的电学性能、低热导率及窄带隙等优点,是一类极具热电潜力的材料。然而过高的载流子浓度及较低的塞贝克系数是实现其高功率因子的瓶颈。本文以三种典型的硫系化合物(Ge Te、SbTe、GeSbTe)为基体,提出利用施主掺杂和基于尺寸效应的等价态替换实现高功率因子的目的。制备并系统研究不同浓度Bi掺杂对GebiTe、biSbTe、biGeSbTe薄膜的热电性能影响。bi杂质能级的引入调整能带结构减小带隙,三种材料的本征激发转移至低温区。Ge Te与GeSbTe材料中,bi作为施主元素,利用bi取代Ge有效降低空穴载流子浓度,Seebeck系数得到一定增强。由bi原子占据所引起的晶格畸变结合第二相生成导致的晶界增多协同作用,阻碍载流子与声子运动使迁移率降低。依赖于载流子浓度与迁移率的电输运能力受到抑制,电阻率显著升高。10W功率下分别在273K与673K时获得最大功率因子为182.35μWKm和549.56μWKm,值得注意的是,Bi掺杂致Ge Te从P型半导体转变为N型,使得Seebeck系数的增强程度无法抵消电学性能的损失,与P型Ge Te基体相比其热电性能并未得到显著提升;而保留P型的Bi掺杂GeSbTe则提高为基体的近十五倍。基于尺寸效应,bi对SbTe进行大尺寸阳离子等价态替换,有效降低载流子浓度。由原子取代所引起的晶格畸变使载流子与声子的运动受到阻碍,迁移率降低。载流子浓度与迁移率的共同降低抑制电输运能力,电阻率显著升高。此外,bi元素改变材料的性质,使其随温度变化可发生PN型转变,电学性能呈现半导体性质与金属性分区。得益于因载流子浓度降低而导致的Seebeck系数增强对电学性能的补偿作用,功率因子提升至原来的两倍,为5W功率下的bix Sb2-x Te3在423K时获得的778.19μWKm。

关键词：热电性能 Ge-Sb-Te硫系化合物 Bi掺杂薄膜禁带宽度

Bi掺杂钙钛矿CsPb1-xbixI3双源共蒸法制备与黑相转变机理研究

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Bi掺杂钙钛矿CsPb1-xBixI3双源共蒸法制备与黑相转变机理研究

作者：杨诚刚中南大学

学位级别：硕士

全无机钙钛矿CsPbi太阳能电池由于具有良好的热稳定性和光稳定性受到广泛关注。B位掺杂策略可以使CsPbi在较低退火温度下形成黑相,并大大增强黑相的稳定性。本文探索了Bi掺杂的CsPbbiI双源共蒸法制备的可行性。为了理解共蒸所得产物与... 详细信息

全无机钙钛矿CsPbi太阳能电池由于具有良好的热稳定性和光稳定性受到广泛关注。B位掺杂策略可以使CsPbi在较低退火温度下形成黑相,并大大增强黑相的稳定性。本文探索了Bi掺杂的CsPbbiI双源共蒸法制备的可行性。为了理解共蒸所得产物与溶液法所得产物之间的差异,设计了溶液法的对照组实验,对成核过程进行了深入的研究,并从微观角度给出了CsPbbiI在较低温度黑相转变的机制。具体研究内容和结论如下:(1)首先用熔融法制备了固溶体PbbiI,在确认其可以在不偏离化学计量比的条件下蒸镀形成薄膜后,以CsI和固溶体PbbiI为前驱体采用双源共蒸法制备Bi掺杂钙钛矿并对生成物进行表征。研究发现通常生长条件下共蒸所得产物既不是CsPbbiI黑相也不是其黄相,而是一种结构可表示为CsPbbiI的零维钙钛矿;加大固溶体PbbiI的蒸发速率后,得到的生成物为CsPbbiI与CsPbbiI的混合相,该混合相中的CsPbbiI黑相转变温度大约为340℃,与不掺杂的CsPbi几乎一致,没有观察到Bi掺杂可使CsPbbiI黑相转变温度降低效应。(2)为了解释溶液法制备的CsPbbiI中的低温黑相转变机理,采用了两种不同的溶液制备方法。首先以CsI和固溶体PbbiI作为前驱体,用溶液法制备了CsPbbiI,发现生成物仍然需要340℃的高温才能转变为黑相;再以CsI、Pbi和少量bi I为三前驱体制备CsPbbiI,发现存在低于100℃的黑相转变温度。结合多种表征和分析,我们提出了决定Bi掺杂钙钛矿CsPbbiI低温黑相转变的关键因素在于薄膜晶粒尺寸以及前驱体溶液中Pbi胶体的粒径大小。图37幅,表1个,参考文献90篇

关键词：全无机钙钛矿CsPbi3 双源共蒸法胶体粒径 Bi掺杂相变

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Bi掺杂ZnO光电性能的第一性原理研究

计算物理 2018年第6期35卷 720-728页

作者：陈春天丛珊陈鸿菲王磊李凯哈尔滨理工大学理学院哈尔滨150080 哈尔滨工业大学凝聚态物理研究所哈尔滨150001

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,利用Material studio程序包中的Castep模块计算研究不同浓度bi原子掺杂对ZnO电子结构和光学性能的影响.研究表明:不同bi原子数的掺杂,对ZnO禁带宽度影响的变化趋势不一致.Bi掺杂Zn... 详细信息

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,利用Material studio程序包中的Castep模块计算研究不同浓度bi原子掺杂对ZnO电子结构和光学性能的影响.研究表明:不同bi原子数的掺杂,对ZnO禁带宽度影响的变化趋势不一致.Bi掺杂ZnO的介电函数虚部峰值变大,并向低能量方向红移;高能量区域的吸收峰、反射峰和能量损耗峰随着掺杂原子的增多逐渐减小,透光性增强.掺杂样品在可见光和紫外光的吸收系数和反射系数均显著提高,可促进ZnO材料对可见光的有效利用.

关键词： Bi掺杂第一性原理红移透光性吸收系数与反射系数

Bi掺杂纳米AgSnO_2的耐电弧侵蚀性能研究

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稀有金属材料与工程 2013年第1期42卷 149-152页

作者：朱艳彩王景芹王海涛河北工业大学天津300130

AgSnO2在使用过程中温升过高以及抗侵蚀性和抗熔焊性差。采用溶胶-凝胶法制备掺杂bi元素的纳米复合AgSnO2电接触合金,对合金进行电弧侵蚀试验,通过扫描电镜对合金电弧侵蚀后的形貌、燃弧能量和燃弧时间进行观察和分析。结果发现,与无掺... 详细信息

AgSnO2在使用过程中温升过高以及抗侵蚀性和抗熔焊性差。采用溶胶-凝胶法制备掺杂bi元素的纳米复合AgSnO2电接触合金,对合金进行电弧侵蚀试验,通过扫描电镜对合金电弧侵蚀后的形貌、燃弧能量和燃弧时间进行观察和分析。结果发现,与无掺杂的纳米复合AgSnO2合金相比,bi元素的加入改善了Ag对SnO2的浸润性,避免了因SnO2富集形成绝缘层使接触电阻升高,从而提高触头材料电性能、电寿命,抗熔焊、耐电弧烧损的能力。

关键词：电接触材料溶胶-凝胶 Bi掺杂纳米复合电弧侵蚀

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Bi掺杂锐钛矿相TiO_2第一性原理计算

无机化学学报 2013年第1期29卷 9-14页

作者：吴国浩郑树凯吕霄河北大学电子信息工程学院保定071002 河北大学计算材料研究中心保定071002 清华大学材料科学与工程系北京100084

采用密度泛函理论(DFT)下的第一性原理平面波超软赝势方法计算了Bi掺杂前后锐钛矿相TiO2的电子结构和光学性质。结果分析发现:掺杂后Ti的电荷布居数下降,O的布居数增加;同时在TiO2禁带中引入了杂质能级,禁带宽度略微变大,但是杂质能级... 详细信息

采用密度泛函理论(DFT)下的第一性原理平面波超软赝势方法计算了Bi掺杂前后锐钛矿相TiO2的电子结构和光学性质。结果分析发现:掺杂后Ti的电荷布居数下降,O的布居数增加;同时在TiO2禁带中引入了杂质能级,禁带宽度略微变大,但是杂质能级的作用抵消了禁带宽度变大带来的不利影响,使得掺杂后TiO2吸收带边红移并在可见光范围内吸收明显增强。

关键词： Bi掺杂电子结构光学性质杂质能级吸收红移

Bi掺杂In_2TiO_5纳米带的制备及其光催化性能

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环境科学学报 2016年第7期36卷 2436-2442页

作者：张钦库姚秉华张亚宁张亭西安理工大学应用化学系西安710048 榆林学院建筑工程系榆林719000 陕西省尾矿资源综合利用重点实验室(商洛学院) 商洛726000

以bi(NO_3)_3、Ti(OC_4H_9)_4、In(NO_3)_3和聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)为原料,采用静电纺丝法和沉淀法相结合,成功制备了Bi掺杂In_2TiO_5(bi-In_2TiO_5)纳米带.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDS)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis DRS)和氮气吸附-脱附等温线(BET)等技术对样品进行表征.结果表明,bi的掺杂未引入新的杂相,样品均为正交晶系结构,掺杂前后样品的形貌未发生明显变化.适量的Bi掺杂,在In2Ti O5晶格中形成杂质能级,降低了In_2TiO_5的带隙能.当掺杂量为2%时,制备的bi-In_2TiO_5纳米带的光催化活性最高.在氙灯(150 W)辐照下,150 min,对罗丹明B的降解率达95.8%,且该催化剂对氟喹诺酮类抗生素左氧氟沙星(LEV)也表现出优良的光催化降解性能.

关键词： Bi掺杂 In2Ti O5纳米带光催化降解

掺杂bi的β-CuSe薄膜的微观结构与热电性能

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表面技术 2023年

作者：周政旭陈雨宋贵宏胡方吴玉胜尤俊华沈阳工业大学材料科学与工程学院

目的探究在β-Cu2Se薄膜中掺杂元素bi对其组织结构及其热电性能的影响，探求bi元素对载流子传输过程和热电性能的影响规律，为将来该类热电薄膜的研究和应用提供宝贵的经验。方法使用粉末烧结制得Cu-bi-Se合金靶材，使用磁控溅射的方法... 详细信息

目的探究在β-Cu2Se薄膜中掺杂元素bi对其组织结构及其热电性能的影响，探求bi元素对载流子传输过程和热电性能的影响规律，为将来该类热电薄膜的研究和应用提供宝贵的经验。方法使用粉末烧结制得Cu-bi-Se合金靶材，使用磁控溅射的方法在含有SiO2层的单晶Si衬底上制备了不同bi含量的β-Cu2-xbixSe热电薄膜。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪分别研究了沉积薄膜的XRD谱、表面与截面形貌以及元素含量与分布。利用LSR-3电阻率/塞贝克系统测量了沉积薄膜的Seebeck系数与电导率。利用霍尔实验测量了沉积薄膜的室温载流子浓度和迁移率。结果沉积薄膜主要由单一的β-Cu2Se相构成，在Bi掺杂量最大为1.07at.%的薄膜还含有非常少量的α-Cu2Se相；在β-Cu2Se相薄膜中bi的掺杂没有生成单质相而是替换点阵中的Cu而形成替位式固溶体。在沉积的β-Cu2-xbixSe薄膜中，([bi]+[Cu])/[Se]＞2.0且具有p型导电特征。随着温度的增加，电导率降低而Seebeck系数增加，彰显沉积薄膜的简并或半简并半导体的导电特性。当温度低于225℃左右时，沉积薄膜功率因子随Bi掺杂量的增加而增大；当温度高于225℃时，掺杂量为0.29at.%的薄膜具有最大的功率因子，进一步增加Bi掺杂量，沉积薄膜的功率因子却逐渐减小。结论使用磁控溅射的方法可制备β-Cu2Se薄膜，掺杂适量的bi可显著提高薄膜的功率因子。

关键词：热电薄膜 β-Cu Se薄膜 Bi掺杂 Seebeck系数载流子浓度