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MoSi_(2)N_(4)的本征点缺陷以及掺杂特性的第一性原理计算

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物理学报 2024年第8期73卷 296-304页

作者：徐思源张召富王俊刘雪飞郭宇铮武汉大学电气与自动化学院武汉430072 武汉大学工业研究院武汉430072 贵州师范大学物理与电子科学学院贵阳550025

新兴二维材料MoSi_(2)N_(4)因其卓越的半导体性能,包括出色的环境稳定性和高载流子迁移率而受到相当多的关注.然而,半导体中的本征缺陷往往不可避免并且会显著影响器件性能.本文使用密度泛函理论计算并分析了MoSi_(2)N_(4)中本征点缺陷... 详细信息

新兴二维材料MoSi_(2)N_(4)因其卓越的半导体性能,包括出色的环境稳定性和高载流子迁移率而受到相当多的关注.然而,半导体中的本征缺陷往往不可避免并且会显著影响器件性能.本文使用密度泛函理论计算并分析了MoSi_(2)N_(4)中本征点缺陷的性质及其产生的影响.首先确认了该材料物理性质与目前实验数据的一致性,之后通过计算12种本征缺陷的形成能,发现钼替硅型反位缺陷(Mo_(Si))在所有本征缺陷中占主导地位.在整体电荷保持中性的约束条件下,通过自洽费米能级计算,本文发现仅仅引入本征缺陷的MoSi_(2)N_(4)会表现出本征特征,这体现了其作为半导体器件材料的潜力,然而该本征性质与在生长过程中观察到的二维MoSi_(2)N_(4)的p型特征相矛盾.而在后来的缺陷浓度计算中,发现对于MoSi_(2)N_(4)用适当的杂质进行掺杂,可以实现n型和p型半导体特征,且本征缺陷的补偿效应很弱.这表明在生长过程中MoSi_(2)N_(4)的p型特征可能是由于非平衡生长条件下引入的杂质或硅空位缺陷造成的.本工作不仅展示了MoSi_(2)N_(4)在半导体器件应用上的潜力,还为未来该材料缺陷机理的研究提供了数据支撑.

关键词：密度泛函理论本征缺陷带电缺陷校正二维材料

西昆仑大红柳滩花岗岩中黑云母地球化学特征及地质意义

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地质科学 2024年第2期59卷 404-419页

作者：夏永旗庹明洁李诺祁冬梅加纳提古丽·吾斯曼王慧慧邰宗尧李婷新疆大学中亚造山带大陆动力学与成矿预测实验室乌鲁木齐830049 中国科学院新疆生态与地理研究所新疆矿产资源研究中心乌鲁木齐830011 干旱区生态安全与可持续发展重点实验室荒漠与绿洲生态国家重点实验室乌鲁木齐830011 新疆矿产资源与数字地质实验室乌鲁木齐830011 核工业北京地质研究院北京100029

西昆仑大红柳滩岩体被认为与伟晶岩锂(铍)矿化密切相关。为约束大红柳滩岩体形成时的物理化学条件、岩石成因类型及源区性质,本文选取大红柳滩岩体作为研究对象,对花岗岩中的黑云母进行背散射观察(BSE)和电子探针分析(EPMA)。研究结果表... 详细信息

西昆仑大红柳滩岩体被认为与伟晶岩锂(铍)矿化密切相关。为约束大红柳滩岩体形成时的物理化学条件、岩石成因类型及源区性质,本文选取大红柳滩岩体作为研究对象,对花岗岩中的黑云母进行背散射观察(BSE)和电子探针分析(EPMA)。研究结果表明:大红柳滩二云母花岗岩与正长花岗岩中的黑云母属铁质黑云母,具有富硅、铝、铁和钾,贫镁、锰、钠和钙的特征;黑云母花岗岩中黑云母为铁质黑云母和镁质黑云母,具有富镁,贫铝、铁的特征。二云母花岗岩和正长花岗岩中黑云母具有高的AlⅥ值(0.7~0.9),与电气石、石榴子石和白云母等过铝质矿物共存。黑云母花岗岩中的黑云母具有高的MgO含量(9.30%~10.11%),黑云母与角闪石共存。通过黑云母成分估算二云母花岗岩、正长花岗岩及黑云母花岗岩中黑云母结晶温度分别为661℃~673℃、621℃~669℃、685℃~714℃,固结压力分别为332~404 MPa、356~377 MPa、248~270 MPa,对应侵位深度分别为12.46~14.98 km、13.18~14.38 km、9.18~10.01 km,氧逸度分别为-15.8~-15.0、-16~-15、-14.9~-14.0。综合研究结果表明,大红柳滩地区二云母花岗岩与正长花岗岩为壳源物质重熔的产物,具有典型强过铝质S型花岗岩的特点,而黑云母花岗岩是具有幔源物质混入成因的I型花岗岩。本研究成果为大红柳滩岩体不同岩性花岗岩成岩时的物理化学条件、岩石成因类型以及源区性质等方面提供了新资料。

关键词：花岗岩黑云母矿物化学成分成岩成矿大红柳滩

化学蚀变指数(CIA)反映湿润亚热带风化壳型土壤风化强度的适用性探讨

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第四纪研究 2024年第2期44卷 551-562页

作者：陈田圆吕镔李嘉伟唐金梦刘鑫福建师范大学湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室福建福州350117 福建师范大学地理科学学院、碳中和未来技术学院福建福州350117 兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室甘肃兰州730000

风化壳型土壤剖面是记录“地球关键带”长期信息的重要载体。然而,目前对大范围的风化壳-土壤原位风化过程研究较少,化学风化指标能否指示其风化强度存在争议。本研究以广东省湿润亚热带气候主导区的6个花岗岩风化壳型土壤剖面为研究对... 详细信息

风化壳型土壤剖面是记录“地球关键带”长期信息的重要载体。然而,目前对大范围的风化壳-土壤原位风化过程研究较少,化学风化指标能否指示其风化强度存在争议。本研究以广东省湿润亚热带气候主导区的6个花岗岩风化壳型土壤剖面为研究对象,结合土壤的常量元素地球化学和粒度数据来描述剖面的化学风化和物理变化,探讨CIA反映湿润亚热带风化壳型土壤风化强度的适用性。结果显示:在温带地区迁移作用微弱的惰性元素Fe、 Al、 Ti在亚热带风化剖面上层含量相对中下层较低;随着地区降水量的增加,CIA从剖面顶部到底部数值呈增加趋势,这与风化壳剖面自上而下风化强度减弱的理想风化趋势相悖;并且发现CIA指标与气候参数,尤其是降水之间存在良好的反相关关系(R2=0.77,P物理、化学变化,尤其是高降水量引起的物理侵蚀使得化学活动性弱的Fe、 Al、 Ti氧化物、以及粘粒被地表径流带走或者下渗到更深层土壤中,使得表层土壤的CIA值偏低,不能真实反映其化学风化强度。因此,在应用CIA指标反映湿润亚热带高降水地区风化壳土壤剖面的风化强度时应当谨慎。

关键词：常量地化元素化学蚀变指数化学风化强度风化壳型土壤湿润亚热带

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密度泛函理论对AunSc3(n=1-7)团簇结构和性质的研究

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物理学报 2011年第3期60卷 176-182页

作者：葛桂贤闫红霞井群张建军生态物理实验室石河子大学师范学院物理系石河子832003

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)对AunSc3(n=1—7)团簇的几何构型进行优化,并对能量、频率和电子性质进行了计算.结果表明,与纯金团簇相比,AunSc3较早出现了立体结构,三角双锥结构的Au2Sc3是AunSc3(n>2)团簇生长的基元;Sc原子的... 详细信息

采用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)对AunSc3(n=1—7)团簇的几何构型进行优化,并对能量、频率和电子性质进行了计算.结果表明,与纯金团簇相比,AunSc3较早出现了立体结构,三角双锥结构的Au2Sc3是AunSc3(n>2)团簇生长的基元;Sc原子的掺杂提高了增强了Aun的稳定性,改变了Aun的化学活性.二阶能量差分表明金原子为偶数的团簇是较稳定的,AunSc3中出现幻数团簇可以用电子壳层模型解释.

关键词： AunSc3团簇几何结构电子性质

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森林土壤不同粒径颗粒的碳矿化研究

土壤学报 2024年第5期61卷 1247-1259页

作者：马红亮陈灿灿尹云锋高人福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学地理科学学院福州350007 安阳职业技术学院河南安阳455099

土壤是由不同粒径颗粒组成的,各粒径颗粒的性质差异大、在土壤中的空间位置不同。为了研究它们各自碳的变化差异,评估这些颗粒在土壤有机碳稳定和周转中的作用。选择亚热带阔叶林土壤,采用物理分组的方法,获得不同粒径土壤颗粒(>2000、2... 详细信息

土壤是由不同粒径颗粒组成的,各粒径颗粒的性质差异大、在土壤中的空间位置不同。为了研究它们各自碳的变化差异,评估这些颗粒在土壤有机碳稳定和周转中的作用。选择亚热带阔叶林土壤,采用物理分组的方法,获得不同粒径土壤颗粒(>2000、2000~250、250~53、系,反向探究不同粒径颗粒在全土壤中的作用。结果表明,不同粒径颗粒按照质量比例作为权重计算的CO_(2)累积排放量、全碳、C/N、芳香性指数、游离氧化铁含量占全土的95.0%~101.8%。系,且土壤小粒径的团聚或被大粒径颗粒包闭可能是降低全土碳矿化的机理之一,有利于维持全土壤碳的稳定或增加保存。

关键词：亚热带森林土壤物理分组碳稳定碳矿化 CO_(2)排放

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森林土壤不同粒径颗粒的碳矿化研究

土壤学报 2024年

作者：马红亮陈灿灿尹云锋高人安阳职业技术学院福建师范大学湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福建师范大学地理科学学院

土壤是由不同粒径颗粒组成的，各粒径颗粒的性质差异大、在土壤中的空间位置不同。为了研究它们各自碳的变化差异，评估这些颗粒在土壤有机碳稳定和周转中的作用。选择亚热带阔叶林土壤，采用物理分组的方法，获得不同粒径土壤颗粒(>2 ... 详细信息

土壤是由不同粒径颗粒组成的，各粒径颗粒的性质差异大、在土壤中的空间位置不同。为了研究它们各自碳的变化差异，评估这些颗粒在土壤有机碳稳定和周转中的作用。选择亚热带阔叶林土壤，采用物理分组的方法，获得不同粒径土壤颗粒(>2 000、2 000～250、250～53、系，反向探究不同粒径颗粒在全土壤中的作用。结果表明，不同粒径颗粒按照质量比例作为权重计算的CO2累积排放量、全碳、C/N、芳香性指数、游离氧化铁含量占全土的95.0%～101.8%。系，且土壤小粒径的团聚或被大粒径颗粒包闭可能是降低全土碳矿化的机理之一，有利于维持全土壤碳的稳定或增加保存。

关键词：亚热带森林土壤物理分组碳稳定碳矿化 CO 排放

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基于矿物溶解理论的砂岩化学损伤动态模型

材料导报 2024年第8期38卷 159-165页

作者：梁艳玲霍润科宋战平穆彦虎秋添宋子羿西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 西安建筑科技大学陕西省岩土与地下空间工程重点实验室西安710055 中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室兰州730050

酸腐蚀环境下岩石物理力学性质的劣化本质上由岩石矿物的溶解引发的孔隙微裂隙的扩展贯通所致。为研究酸性环境下砂岩矿物的溶解特性,选择pH=1、3的盐酸溶液为腐蚀环境,借助X射线衍射试验鉴定砂岩矿物成分及含量,测试不同浸泡周期下溶液... 详细信息

酸腐蚀环境下岩石物理力学性质的劣化本质上由岩石矿物的溶解引发的孔隙微裂隙的扩展贯通所致。为研究酸性环境下砂岩矿物的溶解特性,选择pH=1、3的盐酸溶液为腐蚀环境,借助X射线衍射试验鉴定砂岩矿物成分及含量,测试不同浸泡周期下溶液的pH值、阳离子浓度、岩样的质量及其纵波波速,并通过矿物溶解理论与化学动力学原理,建立反映整个腐蚀过程的砂岩化学损伤动态模型。研究结果表明:酸性环境下砂岩的损伤主要由长石和方解石的溶解所致,矿物溶解反应分为界面吸附、界面交换、解吸附三个步骤,且步骤最慢者对整个反应起控制作用。矿物溶解速率与H+浓度的n次幂成正比,且0

关键词：砂岩矿物溶解化学损伤模型孔隙度纵波波速

江南造山带中段仁里‒传梓源Li-Cs-Ta型伟晶岩中副矿物的稀土元素四分组效应

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大地构造与成矿学 2024年第3期48卷 478-492页

作者：汪程王岳军邵拥军熊伊曲张健李昌元陈泽毅中山大学地球科学与工程学院广东省地球动力作用与地质灾害重点实验室广东珠海519082 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082 中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083 南宁师范大学北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室广西南宁530001 中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心湖南宁乡410600 湖南省地质院湖南长沙410014

Li-Cs-Ta(LCT)型伟晶岩是我国Li、Nb、Ta、Be等关键金属的重要资源类型,其副矿物的稀土元素四分组效应(TE1,3)是表征花岗伟晶质岩浆演化过程和稀有金属成矿效应的重要参数,但其形成机制还存在较大的争议。本文选择江南造山带中段仁里‒... 详细信息

Li-Cs-Ta(LCT)型伟晶岩是我国Li、Nb、Ta、Be等关键金属的重要资源类型,其副矿物的稀土元素四分组效应(TE1,3)是表征花岗伟晶质岩浆演化过程和稀有金属成矿效应的重要参数,但其形成机制还存在较大的争议。本文选择江南造山带中段仁里‒传梓源LCT型伟晶岩中的副矿物(独居石、磷灰石、石榴子石和铌钽铁矿)为研究对象,旨在揭示其稀土元素四分组效应的形成机制及其与花岗伟晶质岩浆演化过程的耦合关联。仁里‒传梓源四类LCT型伟晶岩带中副矿物均具有相似的“M”型稀土元素四分组效应,且表现出一致的Eu负异常,表明这些副矿物是从具有“M”型稀土元素四分组效应和强烈Eu亏损的岩浆中同时结晶的。随着微斜长石‒钠长石伟晶岩→钠长石伟晶岩→钠长石‒锂辉石伟晶岩的演化,副矿物的稀土元素含量逐渐降低,Y/Ho和TE1,3值升高,暗示矿物结晶分异与副矿物的稀土元素四分组效应存在一定的联系,但矿物的结晶分异可能并不是副矿物稀土元素四分组效应形成的直接原因。岩浆演化过程中矿物的结晶分异会使熔体富集挥发分,挥发分中的氯与稀土元素的络合作用可能是LCT型伟晶岩中副矿物产生稀土元素四分组效应的根本原因。

关键词：稀土元素四分组效应 LCT伟晶岩仁里‒传梓源江南造山带

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激光诱导击穿光谱技术对水稻产地识别研究

光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1553-1558页

作者：宋少忠符少燕刘园园齐春艳李景鹏高勋吉林工程技术师范学院数据科学与人工智能学院吉林长春130052 长春理工大学物理学院吉林长春130022 吉林省农业科学院水稻研究所吉林长春130033 中国科学院东北地理与农业生态研究所吉林长春130102

水稻是中国主要粮食作物,而水稻品质与其生长的外部环境如土壤特性、气候、日照时间和灌溉水等环境息息相关,高品质水稻的产地区域面积有一定地域限制,因此水稻可看成为是一个明显的地理标志物。市场常出现一些假冒或者贴牌的知名优质... 详细信息

水稻是中国主要粮食作物,而水稻品质与其生长的外部环境如土壤特性、气候、日照时间和灌溉水等环境息息相关,高品质水稻的产地区域面积有一定地域限制,因此水稻可看成为是一个明显的地理标志物。市场常出现一些假冒或者贴牌的知名优质水稻出售,损害了水稻品牌,降低了消费者的水稻品质保障,并且扰乱了市场稳定性,因此对于水稻产地快速识别技术的需求十分迫切。利用LIBS结合机器学习算法,对吉林省5个产地(大安、公主岭、前郭、松原、洮儿河)的水稻进行产地识别,建立了主成分分析(PCA)算法分别结合Bagged Trees、Weighted KNN、Quadratic SVM和Coarse Gaussian SVM共四种机器学习算法的水稻产地识别模型。实验选取了5个水稻产地共450组在200~900 nm的LIBS数据,对水稻LIBS光谱数据采用卷积平滑(S-G平滑)进行降噪和特征谱线归一化预处理,对水稻LIBS光谱数据进行主成分分析,实现了水稻产地具有较好的聚类空间集群分布,但部分水稻产地存在空间重叠。采用5倍交叉验证,采用PCA-Bagged Trees、PCA-Weighted KNN、PCA-Quadratic SVM和PCA-Coarse Gaussian SVM共四种机器学习模型,水稻产地的识别精度均达到91.8%以上,并且PCA-Quadratic SVM模型的识别精度高达97.3%。结果表明结合LIBS技术和机器学习算法能够高精度和高效率实现水稻产地的识别。

关键词：激光诱导击穿光谱机器学习算法水稻产地识别识别精度