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β-Ga_(2)O_(3)的p型掺杂研究进展

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发光学报 2024年第4期45卷 557-567页

作者：何俊洁矫淑杰聂伊尹高世勇王东博王金忠哈尔滨工业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

β-Ga_(2)O_(3)具有超宽禁带宽度、高击穿场强、较高的巴利加优值等优点使其成为一种新兴半导体材料,在高功率电子器件、气体传感器、日盲紫外探测器等方面有着极大的应用潜力,但p型掺杂难的问题成为了β-Ga_(2)O_(3)发展的巨大障碍。... 详细信息

β-Ga_(2)O_(3)具有超宽禁带宽度、高击穿场强、较高的巴利加优值等优点使其成为一种新兴半导体材料,在高功率电子器件、气体传感器、日盲紫外探测器等方面有着极大的应用潜力,但p型掺杂难的问题成为了β-Ga_(2)O_(3)发展的巨大障碍。本文首先简要概述了β-Ga_(2)O_(3)的优点,并介绍了其晶体结构和基本性质。其次,说明了β-Ga_(2)O_(3)的本征缺陷,尤其是氧空位对导电性能的影响。然后,详细讨论了β-Ga_(2)O_(3) p型掺杂的研究现状,包括p型掺杂困难的原因和N掺杂、Mg掺杂、Zn掺杂、其他受主元素掺杂、两种元素共掺杂以及其他方法。最后,总结并对β-Ga_(2)O_(3)未来的发展进行了展望。

关键词： β-Ga_(2)O_(3) 本征缺陷 p型掺杂宽禁带半导体半导体

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熔体纺丝纤维的磁热性能与磁制冷应用研究进展

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材料导报 2024年第11期38卷 260-269页

作者：张若琛钱明芳张学习沈阳理工大学材料科学与工程学院沈阳110159 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

本文对熔体纺丝合金纤维的磁热性能和磁制冷应用的研究进展进行了综述,总结了不同种类具有磁热性能的合金纤维在磁场驱动下能够产生的磁熵变最大值、半高宽和磁制冷能力。概述了熔体纺丝法的基本原理和操作过程,以及小尺寸纤维形态在实... 详细信息

本文对熔体纺丝合金纤维的磁热性能和磁制冷应用的研究进展进行了综述,总结了不同种类具有磁热性能的合金纤维在磁场驱动下能够产生的磁熵变最大值、半高宽和磁制冷能力。概述了熔体纺丝法的基本原理和操作过程,以及小尺寸纤维形态在实际磁制冷机中的应用优势,并重点介绍了将合金制备成纤维形态能够解决大块合金中存在的相关问题,描述了不同种合金纤维产生磁热效应的原理,阐明了纤维相变特征对制冷温度区间、磁熵变及磁热效应的影响机制,最后总结了合金纤维在活性蓄热器中的制冷功率和性能系数的研究情况,简述了将小尺寸合金纤维大批量应用于实际磁制冷装置以解决该类装置制冷效率低、制冷功率小的可行性。

关键词：熔体纺丝法纤维磁熵变磁热效应磁制冷

低共熔溶剂辅助制备空心球状钙钛矿型高熵氧化物及高倍率储锂性能

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化学学报 2024年第3期82卷 303-313页

作者：鲍梦凡陈诗洁邵霞邓慧娟冒爱琴檀杰安徽工业大学材料科学与工程学院马鞍山243032 安徽工业大学材料科学与工程学院先进陶瓷研究中心马鞍山243032

近年来高熵氧化物因其独特的四大效应,作为高性能的锂离子电池(LIBs)负极材料受到广泛关注.本研究借助于形貌和缺陷调控策略调控晶格畸变和氧空位,以金属硝酸盐为金属源,葡萄糖和尿素为低共熔溶剂,采用基于低共熔溶剂辅助的固相反应法... 详细信息

近年来高熵氧化物因其独特的四大效应,作为高性能的锂离子电池(LIBs)负极材料受到广泛关注.本研究借助于形貌和缺陷调控策略调控晶格畸变和氧空位,以金属硝酸盐为金属源,葡萄糖和尿素为低共熔溶剂,采用基于低共熔溶剂辅助的固相反应法制备了La(Co_(0.2)Cr_(0.2)Fe_(0.2)Mn_(0.2)Ni_(0.2))O_(3)以及Li、Na元素掺杂的La(Li_(1/6) Co_(1/6)Cr_(1/6)Fe_(1/6)Mn_(1/6)Ni_(1/6))O_(3)和La(Na_(1/6)Co_(1/6)Cr_(1/6)Fe_(1/6)Mn_(1/6)Ni_(1/6))O_(3)钙钛矿型高熵氧化物纳米晶粉体.测试结果表明:所制备的高熵氧化物均为单相钙钛矿结构,其形貌为具有介孔结构的空心球状且各组成元素分布均匀.储锂性能表明:La(Li_(1/6)Co_(1/6)Cr_(1/6)Fe_(1/6)Mn_(1/6)Ni_(1/6))O_(3)电极展示了最高的比容量(电流密度200 mA·g^(-1)下循环100圈的可逆比容量为410.0mAh·g^(-1))和优异的倍率性能(100 mA·g^(-1)电流密度下可逆比容量为342 mAh·g^(-1),3000 mA·g^(-1)电流密度下可逆比容量为169.43 mAh·g^(-1),容量保持率为49.4%).虽然La(Li_(1/6)Co_(1/6)Cr_(1/6)Fe_(1/6)Mn_(1/6)Ni_(1/6))O_(3)具有略小的D_(Li)~+,但适当的晶格畸变、氧空位和较高的比表面积使其具有更高的电导率(0.072 S·cm^(-1))以及更小的阻抗,从而显著提升了材料的比容量和倍率性能.该项工作为开发出高性能LIBs的先进负极材料提供了新的设计理念和思路.

关键词：负极材料钙钛矿型高熵氧化物掺杂缺陷工程储锂性能

(1-x)NaNbO_(3-x)(0.3Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)-0.7BiFeO_(3))陶瓷的介电以及储能性能研究

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化学学报 2024年第5期82卷 511-519页

作者：郭云凤王俊贤王泽星李家茂刘畅安徽工业大学材料科学与工程学院先进陶瓷研究中心马鞍山243032

采用常规固相法制备(1-x)NaNbO_(3-x)(0.3Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3)-0.7BiFeO_(3))[NN-x(BNT-BF)](x=0.05,0.1,0.15,0.2)陶瓷并对其物相组成、微观形貌、介电与储能特性进行系统研究.结果表明,随着BNT-BF含量的增加,NN-x(BNT-BF)陶瓷逐渐由正交反铁电P相和R相共存(x陶瓷的致密度,且陶瓷的平均晶粒尺寸随着掺杂量增大先减小后增大.同时取代NaNbO_(3)的A位和B位可破坏NN原有的铁电长程有序结构,优化陶瓷的储能性能.在410 kV/cm的击穿场强(Eb)下,NN-0.2(BNT-BF)陶瓷的有效储能密度(W_(rec))和储能效率(η)分别为2.54 J/cm^(3)和89.24%,且在20~120℃的温度范围内具有高的温度稳定性.同时,高功率密度(PD=49 MW/cm^(3))、大电流密度(CD=406 A/cm^(2))和超快放电速度(t0.9=35 ns)使得NN-0.2(BNT-BF)陶瓷在脉冲功率系统中具有潜在的应用前景.

关键词：铌酸钠介电性能储能性能温度稳定性充放电性能

通过晶界工程提升Tm掺杂反铁电陶瓷储能性质

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硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1267-1276页

作者：徐立智陈立明赵启然杨慧琳丁健翔安徽工业大学材料科学与工程学院先进陶瓷研究中心安徽马鞍山243002

反铁电陶瓷材料由于其相变储能特性,在脉冲电容器领域引起广泛关注。然而,低的储能密度和储能效率难以实现器件的小型化,高功率化,阻碍了基于反铁电陶瓷脉冲电容器的实际应用。本工作采用流延法制备(Pb_((1–1.5x))Tm_(x))(Zr_(0.55)Sn_... 详细信息

反铁电陶瓷材料由于其相变储能特性,在脉冲电容器领域引起广泛关注。然而,低的储能密度和储能效率难以实现器件的小型化,高功率化,阻碍了基于反铁电陶瓷脉冲电容器的实际应用。本工作采用流延法制备(Pb_((1–1.5x))Tm_(x))(Zr_(0.55)Sn_(0.44)Ti_(0.01))O_(3)(x=0.00、0.02、0.04、0.06)反铁电陶瓷,通过构建晶界阻抗策略,改善电学性能,提高击穿强度,进而达到提高其储能密度的目的。系统地研究了掺杂不同含量的Tm^(3+),对(Pb_((1–1.5x))Tm_(x))(Zr_(0.55)Sn0.44Ti_(0.01))O_(3)陶瓷的相结构,微观形貌,介电性能,储能特性,电学性能以及放电行为的影响。结果表明,随着Tm^(3+)含量的增加,晶粒逐步细化,界面数量增加,致使反铁电陶瓷由晶界–晶粒阻抗作用转变为晶界阻抗占主导作用。因此,陶瓷系统电阻提高,绝缘性增强,最终导致介电击穿(Eb=490 kV/cm)上升,获得了高的储能密度(W_(rec)=9.37 J/cm^(3)),高的储能效率(η=77%)以及较好的放电能量密度(W_(dis)=5.5 J/cm^(3))。此外,(Pb_((1–1.5x))Tm_(x))(Zr_(0.55)Sn_(0.44)Ti_(0.01))O_(3)陶瓷在30~120℃温度范围内,储能密度变化小于8%,具有良好的温度稳定性,是一种优异的高温脉冲功率电容器材料,为脉冲功率电容器的设计提供一种新的思路。

关键词：反铁电陶瓷储能特性晶粒细化晶界阻抗

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常见结构材料低温性能研究进展

航空材料学报 2024年第2期44卷 72-86页

作者：周俊键张学习钱明芳李爱滨耿林哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

随着深空探测、极地科考、低温贮运等低温领域的快速发展,对低温材料的要求越来越高,低温材料逐渐成为目前国内外的研究热点。本文综述低温钢、铝合金、钛合金、铝基复合材料以及树脂基复合材料等常见结构材料的低温性能,归纳不同晶体... 详细信息

随着深空探测、极地科考、低温贮运等低温领域的快速发展,对低温材料的要求越来越高,低温材料逐渐成为目前国内外的研究热点。本文综述低温钢、铝合金、钛合金、铝基复合材料以及树脂基复合材料等常见结构材料的低温性能,归纳不同晶体结构、合金种类、合金元素等因素对结构材料的低温强度、塑性与韧性等力学性能的影响及低温变形和强韧化机理,介绍不同种类低温结构材料在国内外重要领域的应用,提出了低温材料未来的研究展望。

关键词：低温性能钢钛合金铝合金铝基复合材料树脂基复合材料

Mn-Fe-P-Si合金磁热性能的研究进展

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稀有金属材料与工程 2024年第2期53卷 581-592页

作者：骆琳沈红先张伦勇姜思达孙剑飞哈尔滨工业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学空间环境与物质科学研究院黑龙江哈尔滨150001

作为传统蒸气-压缩技术的潜在替代技术,磁制冷技术因高效、环保而备受关注。磁制冷技术基于磁性材料的磁热效应。磁热材料作为磁制冷机的关键组成部分,其性能制约着磁制冷技术的发展。在磁热材料中,Mn-Fe-P-Si合金由于具有大磁热效应、... 详细信息

作为传统蒸气-压缩技术的潜在替代技术,磁制冷技术因高效、环保而备受关注。磁制冷技术基于磁性材料的磁热效应。磁热材料作为磁制冷机的关键组成部分,其性能制约着磁制冷技术的发展。在磁热材料中,Mn-Fe-P-Si合金由于具有大磁热效应、成本低和磁热性能可调控等优势,被认为是极具发展前景的室温磁制冷材料,受到研究者的广泛关注。本文主要综述了近年来国内外关于Mn-Fe-P-Si合金磁热性能及其调控的相关研究进展,为Mn-Fe-P-Si磁制冷材料的进一步研究提供参考。

关键词：磁制冷 Mn-Fe-P-Si 室温磁热效应

基于Bi_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合材料的自供能紫外探测器的制备及性能研究

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光子学报 2024年第7期53卷 107-115页

作者：方向明周起成郭庄鹏朱恩科郝瑜睿高世勇太原学院材料与化学工程系太原030032 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

为了获得高性能的自供能紫外探测器,结合热聚法和溶液法成功制备了Bi_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合材料,并对其微观形貌、晶体结构、元素组成及价态进行了表征。结果表明,Bi_(2)O_(3)呈蜂窝状结构的块体,其附着在具有层状结构的g-C_(3)N_... 详细信息

为了获得高性能的自供能紫外探测器,结合热聚法和溶液法成功制备了Bi_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合材料,并对其微观形貌、晶体结构、元素组成及价态进行了表征。结果表明,Bi_(2)O_(3)呈蜂窝状结构的块体,其附着在具有层状结构的g-C_(3)N_(4)纳米片上。基于该异质结制备了无需外加偏压即能工作的紫外探测器。在紫外光照射下,Bi_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)光电探测器能够立即产生光电流并达到最大稳定值约0.43μA,相比于Bi_(2)O_(3)纳米块紫外探测器,其光电流提升了约1.05倍。值得注意的是,Bi_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)紫外探测器还展现出了快的响应速度(约181.7 ms),并且其光电流与入射光强也具有良好的线性关系,表明该器件对不同强度的紫外光均能实现快速且稳定的探测。

关键词：紫外探测器自供能 Bi_(2)O_(3)纳米块 g-C_(3)N_(4)纳米片异质结

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C/SiC-BN复合材料的制备及氧化行为

无机材料学报 2024年第7期39卷 779-786页

作者：姜灵毅庞生洋杨超张悦胡成龙汤素芳沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870 中国科学院金属研究所沈阳110016

C/SiC复合材料作为一种高温结构材料,在航空航天热防护领域具有广泛的应用前景。然而,该材料的中低温抗氧化性能相对较差,制约了其在更广泛领域的应用。本研究采用料浆抽滤工艺,通过调节料浆中陶瓷含量在纤维增强体中引入不同含量的抗... 详细信息

C/SiC复合材料作为一种高温结构材料,在航空航天热防护领域具有广泛的应用前景。然而,该材料的中低温抗氧化性能相对较差,制约了其在更广泛领域的应用。本研究采用料浆抽滤工艺,通过调节料浆中陶瓷含量在纤维增强体中引入不同含量的抗氧化组元BN,再通过反应熔体渗透法制备C/SiC-BN复合材料。系统研究了不同BN含量对复合材料结构组成及抗氧化行为的影响,并分析相关氧化机理。研究结果表明:引入BN颗粒显著降低了C/SiC的开口孔隙率,并明显提高了C/SiC的起始氧化温度。引入质量分数3%BN时,C/SiC-BN复合材料(B3样品)的抗氧化性能最优,其在900、1200和1500℃静态氧化1 h的质量损失率分别为0.009%、–0.301%、–0.596%,显著优于C/SiC。1500℃氧化后,B3样品的强度保持率最高,达到52%。900℃氧化时,C/SiC-BN复合材料主要经历C相和BN相的氧化,以O_(2)扩散反应控制的缓慢失重为主;1200℃氧化时,C相和BN相氧化速率加快,SiC发显著氧化,生成的B_(2)O_(3)、硼硅酸盐和SiO_(2)等氧化产物减缓了O_(2)的扩散速率,减小了基体碳的损伤;1500℃氧化时,SiC氧化速率加快,生成的SiO_(2)在复合材料表面形成的连续氧化膜阻碍了O_(2)的向内扩散。B_(2)O_(3)、CO等气体产物溢出及持续生成SiO_(2)主导了整个氧化过程。

关键词：料浆浸渍 C/SiC BN 微观结构氧化行为