N-S共掺杂金红石相TiO_2电子结构与光学性质的第一性原理研究 被引量：8

1

作者 冯庆 王寅 +1 位作者 王渭华 岳远霞 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期593-600,共8页

采用基于第一性原理的平面波超软赝势方法研究N和S单掺杂以及N和S共掺杂金红石相TiO2的能带结构,态密度和光学性质.结果表明:N掺杂导致禁带宽度减小为1.43 eV,并且在价带上方形成了一条杂质能带;S掺杂导致费米能级上移靠近导带,直接带... 采用基于第一性原理的平面波超软赝势方法研究N和S单掺杂以及N和S共掺杂金红石相TiO2的能带结构,态密度和光学性质.结果表明:N掺杂导致禁带宽度减小为1.43 eV,并且在价带上方形成了一条杂质能带;S掺杂导致费米能级上移靠近导带,直接带隙减小为0.32 eV;N和S共掺杂导致能带结构中出现了两条杂质能带,靠近导带的一条杂质能级距离导带底约0.35 eV,靠近价带的一条杂质能级距离价带顶约0.85 eV,杂质能级主要由N原子的2p轨道和S原子的3p轨道组成.N和S掺杂后不但使TiO2的吸收带产生红移,而且在可见光区具有较大的吸收系数,光催化活性增强. 展开更多

关键词 金红石 TiO2 第一性原理 N-S共掺杂 密度泛函理论

在线阅读 下载PDF 职称材料

Mn与非金属元素N,C,S共掺锐钛矿型TiO_2电子性质和光学性质研究 被引量：15

2

作者 岳远霞 冯庆 王寅 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期479-486,共8页

金属与非金属共掺TiO2半导体以提高对可见光的利用率是近期研究的一个热点.本文通过基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,计算了Mn-N共掺杂、Mn-C共掺杂、Mn-S共掺杂TiO2晶体的能带、态密度、分态密度和光学性质.通过对比Mn-N共掺杂、... 金属与非金属共掺TiO2半导体以提高对可见光的利用率是近期研究的一个热点.本文通过基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,计算了Mn-N共掺杂、Mn-C共掺杂、Mn-S共掺杂TiO2晶体的能带、态密度、分态密度和光学性质.通过对比Mn-N共掺杂、Mn-C共掺杂、Mn-S共掺杂,这三种掺杂都在一定程度上改善了锐钛矿型二氧化钛对可见光的利用率,但Mn-C共掺杂相比于另外两种掺杂来说,对可见光的响应效果更好,电子从杂质能级跳跃到导带需要1.94eV能量,该能量恰好对应可见光吸收光谱中的吸收峰.并且Mn-C共掺杂对可见光的的吸收率,反射率都远高于其它两种掺杂体系. 展开更多

关键词 第一性原理 密度泛函理论 Mn-N C S共掺杂 锐钛矿TIO2 光学性质

在线阅读 下载PDF 职称材料

Fe-N共掺杂锐钛矿相TiO_2电子性质与光学性质的第一性原理研究 被引量：8

3

作者 冯庆 王渭华 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第2期345-352,共8页

近年来,Fe和N掺杂锐钛矿相TiO_2半导体在实验中发现许多优异性能,本文采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了纯锐钛矿相TiO_2、Fe和N单掺杂及Fe和N共掺杂TiO_2的能带结构、电荷布居、态密度和光学性质.分析发现:Fe掺杂引起杂... 近年来,Fe和N掺杂锐钛矿相TiO_2半导体在实验中发现许多优异性能,本文采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了纯锐钛矿相TiO_2、Fe和N单掺杂及Fe和N共掺杂TiO_2的能带结构、电荷布居、态密度和光学性质.分析发现:Fe掺杂引起杂质能带位于禁带中央,杂质能带最高点与导带相距大约0.6 eV而最低点与价带相距大约0.2 eV;N掺杂引起的杂质能带位于价带顶部附近.Fe和N共掺杂后杂质能带由两部分组成,位于价带顶上方0.62 eV和导带底下方0.22 eV处,其中一层杂质能带主要由N原子的2p轨道和Fe原子的3d轨道杂化形成,而另一条杂质能带主要由Fe原子的3d轨道形成,由于杂质能级的出现,使锐钛矿TiO_2的禁带宽度变小.对光学性质分析发现:Fe和N共掺杂会使锐钛矿TiO_2光学吸收带边红移,可见光区的光吸收系数明显增大,在低能区出现了新的吸收峰,对应能量为1.82 eV,与实验结果相符. 展开更多

关键词 锐钛矿相TIO2 第一性原理 密度泛函理论 Fe N共掺杂

在线阅读 下载PDF 职称材料

WO_3∶Mo纳米晶的制备及其光学氢敏特性研究 被引量：2

4

作者 付宏伟 杨晓红 +1 位作者 叶丽娟 马勇 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第B11期225-229,共5页

用水热法制备了不同掺杂浓度的WO3∶Mo纳米晶粒,研究了WO3∶Mo的微结构和形貌,分析了Mo的掺杂浓度对微结构的影响,并研究了该材料对氢气的光学敏感特性。结果表明,所有样品均呈现六方相结构,掺杂浓度为2%(原子分数)样品的(200)晶面的衍... 用水热法制备了不同掺杂浓度的WO3∶Mo纳米晶粒,研究了WO3∶Mo的微结构和形貌,分析了Mo的掺杂浓度对微结构的影响,并研究了该材料对氢气的光学敏感特性。结果表明,所有样品均呈现六方相结构,掺杂浓度为2%(原子分数)样品的(200)晶面的衍射峰最强;随着掺杂量的增加,样品的带隙减小;当工作温度为200℃时,掺杂浓度为2%(原子分数)的样品对浓度5.0×10-4的氢气表现出良好的光学氢敏特性。 展开更多

关键词 WO3 透光率 氢敏特性 水热法

在线阅读 下载PDF 职称材料

水热法制备ZnO∶Sb粉体结构及光学性质 被引量：3

5

作者 张起 马勇 邓泉 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 2012年第8期61-65,共5页

采用水热法在石英衬底上以ZnCl2和SbCl3水溶液为源溶液,在较低温度下制备了Sb掺杂的ZnO粉体。采用X射线衍射(XRD)和EDS能谱仪对所生长ZnO粉体的晶体结构和元素成分进行了表征,考察了Sb掺杂对ZnO微观结构和发光性能的影响。结果表明:Sb... 采用水热法在石英衬底上以ZnCl2和SbCl3水溶液为源溶液,在较低温度下制备了Sb掺杂的ZnO粉体。采用X射线衍射(XRD)和EDS能谱仪对所生长ZnO粉体的晶体结构和元素成分进行了表征,考察了Sb掺杂对ZnO微观结构和发光性能的影响。结果表明:Sb掺杂的ZnO粉体呈六方纤锌矿结构。室温光致发光(PL)谱检测显示,Sb掺杂ZnO粉体具有很强的近带边紫外发光峰,而与深能级相关的缺陷发光峰则很弱。 展开更多

关键词 氧化锌 水热法 光学器件

在线阅读 下载PDF 职称材料

非金属元素掺杂锐钛矿TiO_2(101)表面对提升NH_3光学气敏传感特性的影响 被引量：2

6

作者 周清斌 冯庆 +2 位作者 周康 田芸 刘鹏 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2019年第1期142-150,共9页

本文采用第一性原理平面波超软赝势的方法,模拟计算了含氧空位锐钛矿TiO_2(101)表面单掺杂非金属C元素、N元素、F元素以及双掺杂C-N元素、C-F元素、N-F元素后表面的氧化还原能力,分析对NH_3分子吸附的微观机理,研究杂质掺入对光学传感... 本文采用第一性原理平面波超软赝势的方法,模拟计算了含氧空位锐钛矿TiO_2(101)表面单掺杂非金属C元素、N元素、F元素以及双掺杂C-N元素、C-F元素、N-F元素后表面的氧化还原能力,分析对NH_3分子吸附的微观机理,研究杂质掺入对光学传感特性的影响.结果表明:非金属元素是比较容易掺入到锐钛矿TiO_2(101)表面,掺杂表面对NH_3分子吸附较未掺杂的表面要好,表面吸附NH_3分子后,吸附距离都出现缩短,C-N元素掺杂后吸附距离最小且吸附能最大;通过Mulliken电荷布居分布分析,C掺杂提升了表面的氧化性,N元素对表面的氧化性提升不明显,而F掺杂降低了表面的氧化性;通过态密度分析可知,C掺杂在禁带中产生了受主能级,而N掺杂提高了价带顶的电子态密度,F掺杂在导带底产生了施主能级;通过光学性质的分析可知:C掺杂提升了材料对低能可见光的响应,使材料对570 nm～760 nm范围内的可见光吸收提高了大约3.5倍;而C-N双掺杂体系,使材料对400 nm～570 nm范围内的可见光吸收提高了大约3倍.总的来说,单掺杂C元素以及双掺杂C-N元素都能明显的提高材料的光学气敏传感特性. 展开更多

关键词 光学性质 第一性原理 锐钛矿TiO2(101) NH3分子 表面掺杂

在线阅读 下载PDF 职称材料

MgO、SnO_2、TiO_2表面氧空位性质对气体光学传感特性的影响 被引量：1

7

作者 周康 冯庆 +1 位作者 田芸 周清斌 《原子与分子物理学报》 北大核心 2017年第5期856-864,共9页

光学气敏传感器是当今研究领域的一个热门方向.文章采用密度泛函理论(DFT)体系下广义梯度近似(GGA)第一性原理平面波超软赝势方法,分析和计算了光学气敏材料岩盐型MgO、金红石型SnO_2和锐钛矿型TiO_2表面氧空位的特性.以CO作为吸附分子... 光学气敏传感器是当今研究领域的一个热门方向.文章采用密度泛函理论(DFT)体系下广义梯度近似(GGA)第一性原理平面波超软赝势方法,分析和计算了光学气敏材料岩盐型MgO、金红石型SnO_2和锐钛矿型TiO_2表面氧空位的特性.以CO作为吸附分子进行微观机理研究,研究不同氧化物表面吸附气体分子的机理.对氧化物表面的几何结构、吸附能、态密度、差分电荷密度、电荷布居、电荷转移、光学性质等进行分析.研究发现:含有氧空位缺陷的MgO(001)、SnO_2(110)和TiO_2(101)能稳定的吸附CO分子,吸附后造成了材料光学性质的变化,可作为光学气敏传感材料.分析发现:氧空位氧化能力的大小是光学性质改变的核心原因.表面吸附CO分子后,发现SnO_2(110)表面对分子的吸附能最大,分子与表面的吸附距离最短.通过差分电荷密度和电荷布居数发现,表面与CO分子间存在电荷转移,其转移电子数目大小为:SnO_2(110)>TiO_2(101)>MgO(001),由此得出不同氧化物表面氧化性的大小为:SnO_2(110)>TiO_2(101)>MgO(001);通过对比吸收谱和反射谱发现:吸附气体分子后SnO_2(110)表面的光学性质变化最为明显,是一种较好的光学气敏传感材料. 展开更多

关键词 光学性质 密度泛函理论 锐钛矿TIO2 金红石SnO2 CO分子 表面吸附

在线阅读 下载PDF 职称材料

4d金属掺杂增强SnO_(2)对丙酮光学传感特性的理论分析

8

作者 付岳 冯庆 +2 位作者 牟芷瑶 高鑫 朱洪强 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第12期2339-2346,共8页

通过检测人体呼出气体中的微量丙酮可以筛查出早期的糖尿病患者,因此寻找能进行微量丙酮气体灵敏探测的材料是一个研究热点。本文计算4d金属杂质Mo、Ru、Rh、Ag掺杂金红石相SnO_(2)(110)表面吸附丙酮分子后的表面电荷布居(氧化还原性能... 通过检测人体呼出气体中的微量丙酮可以筛查出早期的糖尿病患者,因此寻找能进行微量丙酮气体灵敏探测的材料是一个研究热点。本文计算4d金属杂质Mo、Ru、Rh、Ag掺杂金红石相SnO_(2)(110)表面吸附丙酮分子后的表面电荷布居(氧化还原性能)、态密度、光学性质以及吸附稳定性,讨论了4d金属杂质掺杂对金红石相SnO_(2)(110)表面光学气敏传感特性的影响。研究结果发现:各金属杂质对表面的氧化还原性能都有着不同程度的影响;4d电子在费米能级附近形成杂质峰,其中Ru-4d电子引入的杂质峰最大,离费米能级最近,对SnO_(2)的禁带宽度改善最大;Ru掺杂对于金红石相SnO_(2)(110)表面在可见光范围内(400~760 nm)的光学性质的改善相对于Mo、Rh、Ag掺杂也有着较大的优势;所有的掺杂表面都能自发吸附丙酮分子,吸附后稳定性为:Ru>Rh>Ag>Mo。结论表明,Ru掺杂的SnO_(2)作为较为有效的丙酮光学气敏探测材料,有望通过探测人体呼出气体中的丙酮从而达到改善糖尿病的早期发现和诊断的效率。 展开更多

关键词 光学材料 丙酮气体 金属杂质 金红石 密度泛函理论 光学气敏传感

在线阅读 下载PDF 职称材料

锐钛矿型氧化物XO_(2)(X=Ti,Sn,Zr,Ir)表面氧化性对NH_(3)气体光学气敏传感特性的影响

9

作者 李逸 冯庆 +3 位作者 张礼强 付岳 牟芷瑶 辜永红 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2021年第5期35-42,共8页

锐钛矿相金属氧化物XO_(2)(X=Ti,Sn,Zr,Ir)是具有传感特性的常见材料.光学气敏效应是指气体分子吸附在气敏传感材料上,与表面氧空位发生氧化还原反应,由于光学性质发生改变而检测出气体的成分和浓度,因此,氧化还原反应的强弱是反应传感... 锐钛矿相金属氧化物XO_(2)(X=Ti,Sn,Zr,Ir)是具有传感特性的常见材料.光学气敏效应是指气体分子吸附在气敏传感材料上,与表面氧空位发生氧化还原反应,由于光学性质发生改变而检测出气体的成分和浓度,因此,氧化还原反应的强弱是反应传感性能的核心原因.本文采用密度泛函理论(DFT)体系下广义梯度近似(GGA)第一性原理平面波超软赝势方法,分析和计算了含氧空位的锐钛矿相XO_(2)(X=Ti,Sn,Zr,Ir)表面特性.通过以NH_(3)为目标分子,研究分子表面吸附引起的氧化还原反应的机理,分析不相同的氧化物表面的几何结构、吸附能、态密度、差分电荷密度、电荷布居、电荷转移、光学性质等.研究发现:目标分子稳定吸附在氧化物表面后改变材料光学性质.SnO_(2)表面对分子的吸附能最大,IrO_(2)表面与分子的吸附距离最小.NH_(3)分子与表面间存在电荷转移,其转移电子数目大小为:IrO_(2)>TiO_(2)>ZrO_(2)>SnO_(2),氧化物表面氧化性的大小为:IrO_(2)氧空位>TiO_(2)氧空位>ZrO_(2)氧空位>SnO_(2)氧空位;比较吸收谱和反射谱发生变化最为明显的是TiO_(2)表面.结论,在可见光范围内,波长在400~530 nm时,SnO_(2)表面光学气敏传感效应更好.而在530~760 nm范围TiO_(2)表面光学气敏传感效应更好. 展开更多

关键词 锐钛矿相 NH_(3) 金属氧化物 密度泛函理论 光学气敏传感材料

在线阅读 下载PDF 职称材料

磁流变液机理及行为描述的理论研究现状 被引量：10

10

作者 李海涛 彭向和 何国田 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期121-124,共4页

概述了解释磁流变液链化机理的3种理论即磁畴理论、相变理论和偶极矩理论,以及链化机理的定量分析和数值模拟。同时介绍了3种描述磁流变液行为的理论方法和途径即宏观本构描述、微观分析描述和数值模拟描述。上述磁流变液的基础理论研... 概述了解释磁流变液链化机理的3种理论即磁畴理论、相变理论和偶极矩理论,以及链化机理的定量分析和数值模拟。同时介绍了3种描述磁流变液行为的理论方法和途径即宏观本构描述、微观分析描述和数值模拟描述。上述磁流变液的基础理论研究对优化磁流变材料的配置和设计高性能磁流变装置具有重要意义。 展开更多

关键词 链化机理 行为描述 本构 微观分析 数值模拟

在线阅读 下载PDF 职称材料

Pt-N共掺杂锐钛矿TiO2的第一性原理研究 被引量：8

11

作者 包秀丽 陈露 +1 位作者 杨凤 汪粒粒 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期520-526,共7页

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理中的平面波超软赝势(PWPP)方法对理想TiO_2,N单掺杂,Pt单掺杂和Pt-N共掺杂锐钛矿相TiO_2的电子结构进行计算,分析N单掺杂、Pt单掺杂及Pt-N共掺杂对锐钛矿相TiO_2的晶体结构、能带和态密度的影响.... 采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理中的平面波超软赝势(PWPP)方法对理想TiO_2,N单掺杂,Pt单掺杂和Pt-N共掺杂锐钛矿相TiO_2的电子结构进行计算,分析N单掺杂、Pt单掺杂及Pt-N共掺杂对锐钛矿相TiO_2的晶体结构、能带和态密度的影响.计算结果表明:掺杂后TiO_2的晶格发生畸变,原子间键长的变化使晶格发生膨胀,Pt单掺杂、N单掺杂TiO_2禁带宽度变窄,Pt-N共掺杂TiO_2分别在价带顶和导带底产生杂质能级,且禁带宽度缩小范围大,表明Pt-N共掺杂能进一步提高锐钛矿TiO_2催化性能. 展开更多

关键词 Pt-N共掺杂 锐钛矿TIO2 能带结构 电子结构

在线阅读 下载PDF 职称材料

氩氧比对RF磁控溅射制备ZnO薄膜的影响 被引量：2

12

作者 朱仁江 《重庆科技学院学报（自然科学版）》 CAS 2008年第3期43-44,60,共3页

探讨氩氧比对采用ZnO陶瓷靶材磁控溅射制备薄膜的影响。研究发现,不同氩氧比对薄膜的溅射率和电学性能影响较大,而对薄膜的晶体结构和透过率没有产生明显的影响。随着氧气含量的增加,薄膜溅射率下降,并从n型导电变为高阻状态。薄膜呈较... 探讨氩氧比对采用ZnO陶瓷靶材磁控溅射制备薄膜的影响。研究发现,不同氩氧比对薄膜的溅射率和电学性能影响较大,而对薄膜的晶体结构和透过率没有产生明显的影响。随着氧气含量的增加,薄膜溅射率下降,并从n型导电变为高阻状态。薄膜呈较强的c轴择优取向的多晶结构,在可见光区域内玻璃衬底上的ZnO薄膜具有优异的透射特性。 展开更多

关键词 氩氧比 溅射率 氩氧比 ZNO薄膜

在线阅读 下载PDF 职称材料

ZnO基稀磁半导体的第一性原理研究进展 被引量：1

13

作者 吴瑞强 马勇 张楠 《中国西部科技》 2013年第11期41-42,51,共3页

综述了ZnO基稀磁半导体的应用意义及其近些年以来的研究进展。从晶体结构、材料的第一性原理研究现状和待解决的问题几个方面阐述了以ZnO基稀磁半导体的基本特点,并展望了今后的研究重点及发展方向。

关键词 第一性原理 ZNO 稀磁半导体 居里温度 研究进展

在线阅读 下载PDF 职称材料

碳-锌共掺杂锐钛矿相TiO_2电子结构与光学性质的第一性原理研究 被引量：17

14

作者 王寅 冯庆 +1 位作者 王渭华 岳远霞 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第19期131-139,共9页

近年来的理论和实验研究表明,通过不同离子共掺杂TiO_2是减小其禁带宽度的一种有效方法.本文采用基于第一性原理的平面波超软赝势方法研究了C和Zn共掺杂TiO_2的能带结构、态密度和光学性质.计算结果表明C-Zn共掺杂导致导带相对Fermi能... 近年来的理论和实验研究表明,通过不同离子共掺杂TiO_2是减小其禁带宽度的一种有效方法.本文采用基于第一性原理的平面波超软赝势方法研究了C和Zn共掺杂TiO_2的能带结构、态密度和光学性质.计算结果表明C-Zn共掺杂导致导带相对Fermi能级发生了明显的下降,同时在TiO_2的导带下方与价带上方形成了新的杂质能级,使TiO_2的禁带宽度变小,TiO_2的光学吸收带边产生红移.杂质能级可以降低光激发产生的电子-空穴对的复合概率,提高TiO_2的光催化效率.此外,掺杂后TiO_2在可见光区的吸收系数有明显增加,能量损失也明显减小. 展开更多

关键词 第一性原理 C-Zn共掺杂 电子结构 光学性质

原文传递

锰氮共掺锐钛矿型二氧化钛的电子性质和光学性质研究 被引量：6

15

作者 冯庆 岳远霞 +1 位作者 王寅 杨英 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2013年第6期111-118,共8页

利用金属与非金属共掺TiO2半导体提高对可见光的利用率是近期研究的一个热点。通过基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,计算了Mn掺杂、N掺杂、Mn-N共掺杂TiO2晶体的能带、态密度、分态密度和光学性质。通过对比,发现单一N掺杂使TiO2... 利用金属与非金属共掺TiO2半导体提高对可见光的利用率是近期研究的一个热点。通过基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,计算了Mn掺杂、N掺杂、Mn-N共掺杂TiO2晶体的能带、态密度、分态密度和光学性质。通过对比,发现单一N掺杂使TiO2的禁带宽度从3.2eV减小到2.83eV;单一Mn掺杂在禁带中产生了三条杂质能级,减小了电子从价带往导带跃迁的能量;而Mn-N共掺杂TiO2锐钛矿晶体后,费米能级偏离价带向导带方向移动,既在价带顶部形成杂质能级,又减小了禁带宽度,电子从杂质能级跃迁到导带仅需要2.1eV(对应波长为590nm)的能量,该能量恰好对应吸收谱中的吸收峰,相比单一掺杂,更加有效地利用了可见光。 展开更多

关键词 材料 第一性原理 密度泛函理论 Mn-N共掺杂 光学性质

原文传递

N/Rh共掺杂金红石TiO2表面对CO气体光学气敏传感特性的影响 被引量：4

16

作者 非胜霄 冯庆 +2 位作者 陈杨 白雪 朱洪强 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期206-213,共8页

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计算了金红石TiO2(110)纯净表面以及掺杂N、掺杂Rh和N/Rh共掺表面吸附CO分子后的光学气敏传感特性。研究发现:纯净和掺杂表面吸附CO分子后均表现出光学气敏传感特性,其原因是表面氧... 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计算了金红石TiO2(110)纯净表面以及掺杂N、掺杂Rh和N/Rh共掺表面吸附CO分子后的光学气敏传感特性。研究发现:纯净和掺杂表面吸附CO分子后均表现出光学气敏传感特性,其原因是表面氧空位的氧化作用;而N/Rh共掺杂对表面氧化性改善得最多,吸附CO分子后吸附距离最小,吸附能最大,稳定性最好,且易于实现。因此,相比于纯净及单掺杂体系,N/Rh共掺杂表面对气体有更好的光学气敏传感效应,是一种改进TiO2光学气敏传感材料的良好方式。 展开更多

关键词 材料 第一性原理 金红石相 CO气体 光学气敏传感

原文传递

光学气敏材料金红石相二氧化钛(110)面吸附CO分子的微观特性机理研究 被引量：12

17

作者 朱洪强 冯庆 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第13期66-73,共8页

利用光学气敏材料吸附气体,引起材料光学性质的变化来测量气体成分,是当前气敏传感研究领域的一个热点方向.本文针对光学气敏材料金红石相TiO2(110)表面吸附CO分子的微观特性进行研究,采用基于密度泛函理论(DFT)体系下的第一性原理平面... 利用光学气敏材料吸附气体,引起材料光学性质的变化来测量气体成分,是当前气敏传感研究领域的一个热点方向.本文针对光学气敏材料金红石相TiO2(110)表面吸附CO分子的微观特性进行研究,采用基于密度泛函理论(DFT)体系下的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了表面的吸附能、电子态密度、光学性质和电荷密度的变化.结果表明:终止于二配位O原子的TiO2(110)面为最稳定表面,该表面吸附CO分子以C端吸附方式最为稳定,且氧空位浓度越高,越有助于对CO分子的吸附,吸附过程为放热.在氧空位浓度为33%时,吸附能达到1.319 eV,吸附后结构趋于更加稳定.表面吸附CO分子后,其实质是表面的氧空位氧化了CO分子,CO分子的电荷向材料表面转移.含有氧空位的表面吸附CO分子后都改善了其在可见光范围内的光学性质,但是氧空位浓度越高,改善其光吸收和反射能力越明显,光学气敏传感特性表现越显著. 展开更多

关键词 光学气敏材料 金红石 CO 密度泛函理论

原文传递

过渡金属Cu、Cr掺杂TiO2表面氧化性气体NO2光学气敏传感特性 被引量：2

18

作者 周康 冯庆 +2 位作者 田芸 李科 周清斌 《计算物理》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期702-710,共9页

采用密度泛函理论(DFT)体系广义梯度近似(GGA)第一性原理平面波超软赝势方法,分析锐钛矿型TiO2(101)表面吸附NO:分子光学气敏传感的微观机理.结果表明:Cu和Cr原子易于掺入TiO2(101)表面,掺杂表面能稳定地吸附NO2分子且吸附后光学性质发... 采用密度泛函理论(DFT)体系广义梯度近似(GGA)第一性原理平面波超软赝势方法,分析锐钛矿型TiO2(101)表面吸附NO:分子光学气敏传感的微观机理.结果表明:Cu和Cr原子易于掺入TiO2(101)表面,掺杂表面能稳定地吸附NO2分子且吸附后光学性质发生显著变化.表面吸附NO2分子后,Cu掺杂TiO2(101)表面对分子的吸附能最大,吸附后结构更稳定,分子与表面的距离最短.通过分析差分电荷密度和电荷布居数发现,NO2分子与基底表面间发生电荷转移,转移电子数目:Cu掺杂表面>Cr掺杂表面>无掺杂表面.对比吸收光谱和反射光谱发现,在Cu掺杂表面吸附分子后,光学性质变化最明显,说明表面与吸附分子间氧化还原能力是决定光学气敏传感性能的核心因素.在过渡金属中,Cu与Cr都有4s价电子结构,其4s电子降低了材料表面氧空位的氧化性,增加了其还原性.对于氧化性气体,可以提升表面与分子的氧化还原作用,而Cu的4s电子更加活泼,从而光学气敏传感特性更加明显.因此,Cu掺杂的TiO,对氧化性气体是一种较好的光学气敏传感材料. 展开更多

关键词 光学性质 锐钛矿TIO2 NO2分子 密度泛函理论

原文传递

p型ZnO:N薄膜的拉曼及光电特性研究 被引量：7

19

作者 李万俊 孔春阳 +6 位作者 秦国平 阮海波 杨天勇 孟祥丹 赵永红 梁薇薇 方亮 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2012年第8期819-826,共8页

采用电子束蒸发技术在石英衬底上制备了ZnO薄膜,以N离子注入的方式及后期退火处理实现N掺杂ZnO薄膜.借助拉曼散射光谱、透射光谱和霍尔测试等手段研究了ZnO:N薄膜的拉曼及光电特性.结果表明:所有样品均呈现ZnO纤锌矿结构,在ZnO:N薄膜拉... 采用电子束蒸发技术在石英衬底上制备了ZnO薄膜,以N离子注入的方式及后期退火处理实现N掺杂ZnO薄膜.借助拉曼散射光谱、透射光谱和霍尔测试等手段研究了ZnO:N薄膜的拉曼及光电特性.结果表明:所有样品均呈现ZnO纤锌矿结构,在ZnO:N薄膜拉曼光谱中发现与N相关的振动模式(位于272.5,505.1和643.6cm-1),分析表明N已掺入ZnO薄膜中;霍尔测试表明,通过适当退火处理后,ZnO:N薄膜向p型转变,其空穴浓度为7.73×1017cm-3,迁移率为3.46cm2V-1s-1,电阻率为2.34Ωcm.然而,长期进行霍尔跟踪测试发现ZnO:N薄膜的p型性能随时间并不稳定,结合拉曼散射光谱和第一性原理计算分析认为由于p-ZnO:N薄膜中存在残余压应力,同时薄膜中还出现了易补偿空穴的施主缺陷(N2)O是p型不稳定的根本原因. 展开更多

关键词 拉曼光谱 P型ZnO:N薄膜 稳定性 第一性原理

原文传递

水热合成ZnO:Cd纳米棒的微结构及光致发光特性 被引量：3

20

作者 王长远 杨晓红 +3 位作者 马勇 冯媛媛 熊金龙 王维 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第15期367-373,共7页

采用水热法制备了ZnO和不同掺杂浓度的ZnO:Cd纳米棒,通过SEM,XRD、拉曼光谱等的分析,研究了ZnO和ZnO:Cd的微结构并测试分析了其光致发光特性.结果表明,ZnO和ZnO:Cd纳米棒呈六角纤锌矿结构,Cd掺杂使得纳米棒体积更小.由于内部张应力的影... 采用水热法制备了ZnO和不同掺杂浓度的ZnO:Cd纳米棒,通过SEM,XRD、拉曼光谱等的分析,研究了ZnO和ZnO:Cd的微结构并测试分析了其光致发光特性.结果表明,ZnO和ZnO:Cd纳米棒呈六角纤锌矿结构,Cd掺杂使得纳米棒体积更小.由于内部张应力的影响,Cd掺杂使得材料光学带隙减少.当掺杂浓度为2%时,合成的材料光致发光谱中出现了位于2.67 eV处,由导带底和Zn空位(VZn)缺陷能级跃迁造成的蓝光发射峰,并且Cd的掺入使得位于2.90 eV附近的紫光发射峰强度增强,对于研究ZnO蓝紫发光器件具有重要的意义. 展开更多

关键词 水热法 ZNO Cd纳米棒 微结构 光致发光

原文传递