人工晶体学报

康森, 鲁雅荣, 石天虎, 滕斌, 宽军, 李璐, 郝文娟, 段斌斌

2021, 50(8): 1397-1401.

摘要 ( 286 )

PDF (5750KB) ( 329 )

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为进一步满足当前新型显示技术、航天、航空等领域对大尺寸、高品质蓝宝石材料的需求,本文采用改良泡生法,通过自主研发的蓝宝石晶体生长设备,生长出质量达720 kg的大尺寸、高品质蓝宝石晶体。该晶体可加工成直径640 mm,无气泡和小角度晶界的大尺寸蓝宝石面板。对晶体上、中、下不同位置的品质进行检测分析,得到晶体的位错密度小于475 cm^-2,摇摆曲线半高宽(FWHM)小于0.004 6°,在400~4 000 nm波段的透过率大于83%,表明晶体内部的微缺陷得到有效控制,晶片的结晶性能和光学性能极佳,达到了预期。

K₂LaBr₅∶Pr晶体的生长及发光性能研究

熊建辉, 王昊宇, 杨晨乐, 潘尚可, 陈红兵, 潘建国

2021, 50(8): 1402-1407.

摘要 ( 116 )

PDF (6865KB) ( 95 )

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通过高温固相法合成Pr³⁺不同掺杂浓度的K₂LaBr₅多晶料,采用垂直坩埚下降法生长出K₂LaBr₅∶Pr单晶,并对晶体进行一系列加工,得到ø12 mm×5 mm的圆柱透明晶体。该晶体属于正交晶系,晶胞参数为a=1.336 0 nm,b=0.992 7 nm,c=0.846 2 nm,Z=4,晶体密度为3.908 g/cm³,熔点为607 ℃。测试了该晶体的X射线粉末衍射、X射线激发发射光谱、光致发光光谱、透过率等。在紫外光以及X射线的激发下,K₂LaBr₅∶Pr晶体在480~750 nm波长范围内呈现蓝光(³P₁→³H₄)、绿光(³P₀→³H₄,³P₁→³H₅)、橙光(³P₁→³H₆,³P₁→³F₂)、红光(³P₀→³F₂,³P₁→³F₃)、深红光(³P₁→³F₄),及紫光(³P₀→³F₄)等多个可见波长的光输出,表明该晶体具有优良的发光性能。在X射线的激发下,在360~440 nm范围内还观察到一个宽带4f 5d-4f²发射跃迁。稳态瞬态荧光光谱分析仪测出光致衰减时间为10 μs左右,紫外可见分光光度计则测出晶体在可见光波段的透过率达到88%。

透明MgO·nAl₂O₃尖晶石陶瓷雾度分析

庞珍丽, 李祯, 王立弟, 田庭燕

2021, 50(8): 1408-1412.

摘要 ( 75 )

PDF (7096KB) ( 54 )

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以高纯超细粉体为原料,采用热压(HP)结合热等静压(HIP)法制备了透明MgO·nAl₂O₃(n=0.98、1、1.1、1.2、1.3)尖晶石陶瓷。雾在透明陶瓷中十分常见,严重云雾的存在大幅降低透光率,影响陶瓷的力学性能。为了获得光学质量优异、力学性能适宜的MgO·nAl₂O₃尖晶石,对尖晶石中的雾度进行了测量,并对雾的形成进行了分析。通过扫描电镜(SEM)发现,在雾较重的富镁半透明样品中,晶界处有许多圆形晶粒。用能谱仪(EDS)测定了圆形晶粒的组成为n=0.41。第二相MgO由于镁过量而易析出,严重降低了晶界强度,影响陶瓷的力学性能。MgO相与尖晶石相具有不同的折射率,会引起严重的光散射,降低样品的透过率。在另一试样中,测得晶界处颗粒组成为n=1.33,测得该富铝试样的抗弯强度远远高于n=1试样和富镁试样。

Sc、Ce掺杂CrSi₂的电子结构与光学性质的第一性原理

叶建峰, 肖清泉, 秦铭哲, 谢泉

2021, 50(8): 1413-1421.

摘要 ( 102 )

PDF (12943KB) ( 122 )

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采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法对Sc、Ce单掺和共掺后CrSi₂的几何结构、电子结构、复介电函数、吸收系数和光电导率进行了计算。结果表明:Sc、Ce掺杂CrSi₂的晶格常数增大,带隙变小。本征CrSi₂的带隙为0.386 eV,Sc、Ce单掺及共掺CrSi₂的禁带宽度分别减小至0.245 eV、0.232 eV、0.198 eV,费米能级均向低能区移动进入价带。由于Sc的3d态电子和Ce的4f态电子的影响,Sc、Ce掺杂的CrSi₂在导带下方出现了杂质能级。掺杂后的CrSi₂介电函数虚部第一介电峰峰值增加且向低能方向移动,说明Sc、Ce掺杂使得CrSi₂在低能区的光跃迁强度增强,Sc-Ce共掺时更明显。Sc、Ce掺杂的CrSi₂吸收边在低能方向发生红移,在能量大于21.6 eV特别是在位于31.3 eV的较高能量附近,本征CrSi₂几乎不吸收光子,Sc单掺和Sc-Ce共掺CrSi₂吸收光子的能力有所增强,并在E=31.3 eV附近形成了第二吸收峰。说明掺杂Sc、Ce改善了CrSi₂对红外和较高能区光子的吸收。在小于3.91 eV的低能区掺杂后的CrSi₂光电导率增加。在20.01 eV<E<34.21 eV时,本征CrSi₂光电导率为零,但Sc、Ce掺杂后的体系不为零,掺杂拓宽了CrSi₂的光响应范围。研究结果为CrSi₂基光电器件的应用与设计提供了理论依据。

基于Rietveld精修方法解析Bi₂O₃的原子热振动

王丹丹, 刘泽朋, 香莲

2021, 50(8): 1422-1430.

摘要 ( 56 )

PDF (3474KB) ( 26 )

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三氧化二铋(Bi₂O₃)是氧离子导电体,为了获得它的原子热振动各向同性温度因子,对该粉末晶体进行X射线衍射实验,建立了晶体结构模型,利用Rietveld 精修方法的RIETAN-2000 程序对所得实验结果进行了晶体结构精修,通过最大熵方法(MEM)解析得到了粉末晶体的等高电子密度分布三维(3D) 和二维(2D)可视化图谱。结果表明,各原子Bi₍₁₎、Bi₍₂₎、O₍₁₎、O₍₂₎和O₍₃₎的原子热振动各向同性温度因子分别为0.004 938 nm²、0.004 174 nm²、0.007 344 nm²、0.007 462 nm²、和0.007 857 nm²,等高电子密度分布的可视化,进一步验证了晶体结构模型和原子位置的准确性,这些参数对研究晶体材料的热性质具有一定参考意义。

GaAs衬底温度对液滴外延法生长In液滴的影响

黄泽琛, 蒋冲, 李耳士, 李家伟, 宋娟, 王一, 郭祥, 罗子江, 丁召

2021, 50(8): 1431-1437.

摘要 ( 70 )

PDF (8369KB) ( 33 )

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采用液滴外延法在GaAs(001)衬底上生长In液滴,利用原子力显微镜(AFM)对不同衬底温度下生长的样品进行表征,观察其表面形貌。研究表明In液滴的生长对衬底温度十分敏感,随着衬底温度的升高,液滴密度逐渐减小,液滴尺寸逐渐增大。分析了In液滴在不同衬底温度形成过程的物理机制,解释了该实验现象的原因。根据成核理论中最大团簇密度与衬底温度之间的关系,拟合计算出In液滴密度与衬底温度满足的函数关系为n_x=5.17 exp(0.69 eV/kT)。

ZrSiO₄∶Mn⁴⁺荧光粉的制备及光谱性能

张少伯, 杨秋红, 胡娟

2021, 50(8): 1438-1443.

摘要 ( 75 )

PDF (4266KB) ( 32 )

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采用固相反应制备了不同浓度Mn⁴⁺掺杂的硅酸锆粉末,研究了Mn⁴⁺对硅酸锆光致发光性能的影响。采用XRD表征 ZrSiO₄∶Mn⁴⁺的结构,结果显示在1 400 ℃粉末已被完全合成。研究了不同掺杂浓度下ZrSiO₄∶Mn⁴⁺粉末的光谱性能,在0.3%Mn⁴⁺掺杂浓度(摩尔分数)下,其发光性能最好。在激发谱中,位于363 nm的峰是由O^2--Mn⁴⁺的电荷迁移带和自旋允许的Mn⁴⁺的⁴A₂-⁴T₁的能级跃迁叠加产生的,而450 nm的激发峰则是因为Mn⁴⁺的⁴A₂-⁴T₂能级跃迁导致的。发射谱中的最强峰位于667 nm,这是由Mn⁴⁺的²E-⁴A₂的能级跃迁产生的,还有一个位于698 nm的峰则是由于反斯托克斯声子边带发射造成的。测试了ZrSiO₄∶Mn⁴⁺粉末的荧光衰减曲线,Mn⁴⁺离子浓度为0.1%时寿命为0.204 1 ms。结果表明,ZrSiO₄∶Mn⁴⁺粉末拥有良好的发光性能,是一种有望应用于白光LED的荧光粉。

两例相同混合配体构筑的Pb(Ⅱ)/Ag(I)配位聚合物及其荧光性质

刘朋, 陈洪霞

2021, 50(8): 1444-1451.

摘要 ( 55 )

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多齿配体2-咪唑乙酸(Hima)、4,4'-连吡啶分别与金属盐Pb(NO₃)₂和AgNO₃反应,得到[Pb₂(4,4'-bipy)(ima)(NO₃)₃]_n(1, 3D framework)和[Ag₄(4, 4'-bipy)₃(ima)₂(NO₃)₂(H₂O)₂]_n(2, 3D framework)两个配位聚合物。根据配位聚合物的结构特点,研究了这两个配位聚合物荧光性质等物理化学性能。配位聚合物1在最大激发波长(λ_ex=346 nm)激发下,荧光的最大发射波长为552 nm,配位聚合物2在最大激发波长(λ_ex=369 nm)激发下,荧光的最大发射波长为444 nm。这可能是由于金属和配体之间发生了电荷转移(LMCT)。

2,2'-联吡啶-6,6'-二甲酸镍(Ⅱ)配合物的合成与表征

谭思慧, 刘婷, 钟国清

2021, 50(8): 1452-1456.

摘要 ( 115 )

PDF (4137KB) ( 148 )

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以2,2'-联吡啶-6,6'-二甲酸(6,6'-H₂bpdc)和乙酸镍为原料,用水热法合成配合物[Ni(6,6'-Hbpdc)₂]·4H₂O (1)。用元素分析、X射线粉末衍射和单晶衍射、红外光谱对配合物1的组成和结构进行了表征,并研究了其热稳定性。单晶结构显示,配合物1属于三斜晶系,P1空间群,晶胞参数为a=1.011 2(9) nm、b=1.084 9(9) nm、c=1.267 6(11) nm、α=112.672(2)°、β=101.025(3)°、γ=90.008(3)°。配合物1的中心Ni²⁺与配体中的N、O原子配位,形成六配位的扭曲八面体几何构型,并通过分子间氢键形成三维超分子结构。热稳定性研究表明,配合物1在氮气气氛中的热分解反应包括脱水和配体的氧化分解,最后残余物为NiO。

三苯基膦和硫醇混合配体亚铜配合物的结构表征

闫丽, 彭绍春

2021, 50(8): 1457-1463.

摘要 ( 93 )

PDF (8085KB) ( 49 )

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本文用膦配体三苯基膦(PPh₃)和巯基配体5-甲氧基苯并咪唑-2-硫醇(L)合成了一例新型亚铜配合物[CuBr(L)(PPh₃)₂]·2CH₃OH (1)。通过X射线单晶衍射、元素分析、热重分析及多种谱学分析对配合物(1)进行了表征。配合物(1)结晶于单斜晶系,空间群为P2₁/c,中心金属离子与溴离子、两个PPh₃的磷原子以及一个L配体的巯基进行配位,得到四配位亚铜单核配合物。此外,配合物(1)在甲醇溶液下的荧光以及固体荧光均为基于PPh₃配体的荷移跃迁(MLCT),不同之处在于PPh₃甲醇溶液中的荧光没有红移,而固体荧光红移了6 nm,显示甲醇溶液状态下的配合物(1)与固体状态下的结构有差异。

Demko-Sharpless 合成稀土四唑化合物的结构及性质

应婷婷, 韩定冲, 谭育慧, 李玉孔, 黄珺, 唐云志, 杜鹏康, 庄加昌

2021, 50(8): 1464-1470.

摘要 ( 62 )

PDF (8084KB) ( 34 )

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使用 Demko-Sharpless法,用氰基吡啶(4-氰基吡啶和3-氰基吡啶)与稀土硝酸盐(Ln=La, Gd, Er)在水热条件下反应,安全有效地合成了四个稀土四唑离子型化合物:[Ln(H₂O)₈·3(p-TPD)·2(p-HTPD)·7H₂O], (Ln=La(1), Gd(2), Er(3), p-TPD=4-四唑吡啶), [Ln(H₂O)₈·3(m-TPD)·6H₂O]和(m-TPD=3-四唑吡啶, Ln=Er(4))。同时,对这四个稀土四唑离子型化合物进行单晶X射线衍射、红外光谱、热重、介电性能、X射线粉末衍射等测试,并且对其介电性质进行了研究。X射线单晶结构分析显示,所得到的四个稀土四唑化合物均为离子型,稀土金属离子与配体分别处于不同的两层,[Ln(H₂O)₈]³⁺结构单元与 p-TPD 以及水分子通过氢键作用形成阳离子层,同时p-TPD与p-HTPD通过π-π堆积与氢键作用形成阴离子层,阳离子层和阴离子层交替排列形成一个规则的网络结构。介电性能测试表明化合物1,2具有较好的介电性。

一种具有荧光性质的三维Zn(Ⅱ)金属-有机框架

朱百丽, 贺鹏珍, 王清华, 崔术新

2021, 50(8): 1471-1477.

摘要 ( 95 )

PDF (2782KB) ( 139 )

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以1,3,5-苯三甲酸(H₃BTC)为配体,与Zn(Ⅱ)离子在溶剂热条件下反应制备了配合物{[Zn(BTC)_2/3]·[HCON(CH₃)₂]·[C₂H₅OH]}_n(1)。通过单晶X射线衍射分析(SXRD)、红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、粉末X射线衍射分析(PXRD)和荧光光谱对配合物1进行表征。单晶X射线衍射分析表明,配合物1属于单斜晶系P2₁/n空间群。在配合物1中Zn(Ⅱ)离子通过羧基上的氧原子与BTC^3-离子配位,形成了具有孔道的三维Zn(Ⅱ)金属有机框架(MOF)结构。并且通过分子间氢键相互作用,将乙醇和N,N'-二甲基甲酰胺(DMF)分子封装进平行四边形的孔道中。室温下的荧光光谱分析表明,当激发波长为297 nm时,配合物1在601 nm处具有最强的发射峰。

(Ti/ZnO)_N成分调制纳米多层膜的结构与透光导电性研究

牛犇, 吴隽, 王凯丰, 黄成斌, 付豪, 祝柏林, 李涛涛, 姚亚刚

2021, 50(8): 1478-1484.

摘要 ( 68 )

PDF (6865KB) ( 22 )

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采用射频(RF)和单极中频直流脉冲磁控溅射方法,在玻璃基板上制备了(Ti/ZnO)_N成分调制纳米多层膜,并研究了调制周期数对其结构及透光导电性能的影响。通过X射线衍射、拉曼光谱、原子力显微镜、紫外可见吸收光谱以及霍尔效应测试结果表明:(Ti/ZnO)_N成分调制纳米多层膜以(002)取向的纤锌矿型ZnO结构为主,具有明确的成分调制结构,各Ti层和各ZnO层厚度均匀连续,各界面平整且无明显扩散。在可见光范围的平均透光率大于85%,电阻率最小可达到2.63×10^-2 Ω·cm。

MCNOs/CdS双效光催化剂的制备及其性能研究

张静, 师倩莹, 龚浩, 郭雨菲, 张卫珂

2021, 50(8): 1485-1495.

摘要 ( 79 )

PDF (14935KB) ( 58 )

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水热合成法制备了不同磁性纳米洋葱碳(MCNOs)负载量(0%、1%、3%、5%)的MCNOs/CdS光催化剂。并通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外可见光光谱(UV-Vis)、磁滞回线测定仪(VSM)对其进行表征,探究了MCNOs负载比例对催化剂在可见光下降解RhB性能及机理的影响。结果表明,MCNOs能有效提高CdS的光催化效果,复合3%MCNOs后降解率为96%,与纯CdS相比降解率提高了30%,磁性分析表明,其具有良好的顺磁性并能实现催化剂的有效回收。MCNOs/CdS在可见光下催化降解RhB的一级反应动力学直线有较好的拟合度,表明制备的催化剂有较好的催化活性。

Ru@Pt/CNTs纳米粒子的制备及催化乙醇氧化电化学活性的研究

张玉杰, 肖凤艳, 赵斌

2021, 50(8): 1496-1502.

摘要 ( 63 )

PDF (9913KB) ( 21 )

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通过乙醇还原方法制备了不同比例的碳纳米管负载钌铂核壳结构的纳米粒子(Ru@Pt/CNTs),并用作直接乙醇燃料电池的阳极催化剂。利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段表征该催化剂的结构。结果表明Ru@Pt/CNTs纳米颗粒具有核壳结构(以钌为核),Ru@Pt/CNTs在乙醇电氧化反应(EOR)中表现出优良的电化学催化活性,其中,当铂∶钌摩尔比为0.75时,催化性能达到最优,电流密度值达到1 767.77 mA/mg Pt,是商业Pt/C的3.25倍。另外,耐久性的实验发现当铂∶钌摩尔比为1.00时, CV测试循环了250圈后衰减了19.7%。因此,具有核壳结构的Ru@Pt/CNTs纳米粒子对乙醇氧化反应有优良的催化活性。

SnO₂/石墨分级纳米异质结构的合成及其电化学性能研究

栾照金, 闫共芹, 谈尚华

2021, 50(8): 1503-1510.

摘要 ( 79 )

PDF (12026KB) ( 23 )

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以石墨为基底,五水合四氯化锡为锡源,氢氧化钠为沉淀剂,采用一步水热法合成了SnO₂/石墨分级纳米异质结构。利用FESEM、XRD、EDS、Raman等对SnO₂/石墨分级纳米异质结构进行了形貌、结构和成分表征。研究发现,结晶良好的SnO₂纳米线首先组装成SnO₂纳米棒,纳米棒进一步组装成直径约450 nm的花状结构,并均匀生长在石墨片上,呈现分级结构。用循环伏安法、恒流充放电循环法测试了分级纳米异质结构的电化学性能,结果表明:在50 mA/g的充放电电流密度下首次放电比容量和充电比容量分别为1 567.2 mAh/g、825.9 mAh/g,同时多次循环的循环伏安曲线几乎一致,表明SnO₂/石墨分级纳米异质结构具有较高的储电容量和改善的循环稳定性。

钒改性对铁基脱硝催化剂活性及抗碱性能的影响

李悦, 姜宏, 蔡思翔

2021, 50(8): 1511-1517.

摘要 ( 64 )

PDF (3503KB) ( 24 )

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通过引入V物种对二氧化钛负载的铁基催化剂进行改性,制备出了FeV/TiO₂催化剂,并与未改性的铁基催化剂进行比较,通过X射线衍射(XRD)、拉曼光谱测试(Raman)、比表面积测试(BET)、紫外-可见-近红外漫反射光谱测试(UV-Vis-NIR)、氨气程序升温脱附(NH₃-TPD)以及氢气程序升温还原(H₂-TPR)等一系列测试对催化剂进行了表征。结果表明,引入V后的催化剂呈现出以FeVO₄为主相的状态,并存在大量的酸性位点而具有较强的表面酸性,Fe、V物种间的强相互作用大大提升了氧化还原性,因此催化剂低温活性得以显著提升且温度窗口大大拓宽。此外,催化剂的结构几乎不受碱中毒的影响,且在K中毒后仍能维持较强的表面酸性,具有良好的抗碱金属中毒性能。

钴酸钙薄膜的制备及高温吸波性能研究

高云飞, 许宝才, 高海涛, 段荣霞, 孟娜

2021, 50(8): 1518-1524.

摘要 ( 73 )

PDF (8749KB) ( 27 )

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以溶胶凝胶法制备的钴酸钙粉体为基础材料,在氧化铝陶瓷基板上涂覆烧结形成了钴酸钙薄膜,研究了薄膜的物相结构、温阻特性及电磁波吸收性能。研究发现,溶胶凝胶法制备的钴酸钙粉体由Ca₉Co₁₂O₂₈相组成,粉体颗粒均匀,具有一定的取向性生长,呈明显的片层状结构。烧结后的钴酸钙薄膜由细小的Ca₃Co₄O₉相组成,与氧化铝基板结合紧密,厚度在20 μm左右,薄膜的方阻值随着温度的升高迅速下降,在300~800 ℃保持在20 Ω/□左右。800 ℃钴酸钙电阻膜型超材料吸波体在8~18 GHz显示出了对电磁波双吸收峰特征。

成型压力对SiC_nf增韧SiC陶瓷基复合材料微观结构和性能的影响

侯红臣, 郑旭鹏, 楼永伟, 程伟强, 陈建军

2021, 50(8): 1525-1533.

摘要 ( 89 )

PDF (25178KB) ( 43 )

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研究采用不同成型压力制备不同体积分数的SiC纳米纤维预制体,并通过前驱体浸渍裂解和反应熔渗联用工艺制备了SiC纳米纤维增韧SiC陶瓷基复合材料。研究了成型压力对SiC陶瓷基复合材料结构和性能的影响。结果表明,通过模压成型可实现高体积分数的SiC纳米纤维预制体的制备。当成型压力为40 MPa时,预制体SiC纳米纤维体积分数高达22.13%,但过高的成型压力也会导致SiC纳米纤维断裂。相较于单一前驱体浸渍裂解工艺,采用前驱体浸渍裂解和反应熔渗联用工艺制备的复合材料孔隙率显著降低,材料平均孔隙率从14.19%降至1.43%。当成型压力为30 MPa时,复合材料中游离硅含量低且SiC纳米纤维断裂少,材料抗弯强度和断裂韧性分别达到最大值178 MPa和21.6 MPa·m^1/2。

以溶液法PEDOT∶PSS作为空穴传输层的免光刻背接触硅太阳电池

孙纵横, 沈荣宗, 石艳斌, 周玉荣, 周玉琴, 刘丰珍

2021, 50(8): 1534-1540.

摘要 ( 89 )

PDF (6007KB) ( 27 )

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对PEDOT∶PSS(聚(3,4亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸))薄膜与Mg、Al和Ag三种金属接触后的I-V特性曲线进行了测试分析,发现Mg和Al与PEDOT∶PSS薄膜接触后呈现高电阻特性,可以起到绝缘隔离层的作用。在此基础上,以PEDOT∶PSS作为空穴传输层,以LiF作为电子传输层,以PEDOT∶PSS与Mg/Al的接触作为隔离层,不采用光刻工艺,设计制备了只需一次掩膜工艺的背接触太阳电池。通过在PEDOT∶PSS上采用热丝氧化升华技术制备MoO_x层,通过优化LiF薄膜的厚度,在抛光硅片上初步实现了开路电压最高为592 mV和效率最高为10.13%的背接触太阳电池。采用金属辅助腐蚀制备硅纳米线陷光结构改善前表面陷光效果,得到了开路电压为587 mV,短路电流密度为35.57 mA/cm²,填充因子为69.97%,效率为14.61%的背接触太阳电池。

直拉单晶炉加热系统的优化设计与分析

林光伟, 王珊, 张西亚, 高俊伟, 高德东

2021, 50(8): 1541-1551.

摘要 ( 182 )

PDF (17712KB) ( 160 )

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降低单晶硅电池的生产成本,是提高光伏产业效益的关键。在等径拉晶过程中,采用分段加热可以减少加热器的输出功率,降低加热系统的能耗。本文在分析单晶硅拉晶过程中加热区域及能耗的基础上,提出细分加热器结构改进加热电路对单晶炉加热系统进行优化。实验设计了两段加热和三段加热两种模型(即方案1和方案2),并分别将其导入有限元仿真软件进行模拟实验。结果表明,两段加热对拉晶过程的影响较大,三段加热对拉晶过程的影响较小,后者更能保证拉晶过程的稳定进行。能耗计算发现,前者能耗降低为6.98％,而后者能耗降低达到了9.49％。因此,采用三段加热的优化设计更有利于降低光伏企业的生产成本。

基于数据驱动的晶体直径模型辨识方法研究

张西亚, 高德东, 王珊, 林光伟, 高俊伟

2021, 50(8): 1552-1561.

摘要 ( 116 )

PDF (14037KB) ( 79 )

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直拉法硅单晶生长是一个多场多相耦合、物理变化复杂,且具有大滞后和非线性现象的过程,基于单晶硅生长系统内部机理所构建的机理模型由于存在诸多假设而无法应用于工程实际。因此,本文以现有CL120-97单晶炉拉晶车间的长期、海量晶体生长数据为基础,忽略炉内复杂的晶体生长环境,对影响晶体直径的拉晶参数进行关联性分析及特征量化,探寻拉晶数据中所蕴藏的规律信息,进而建立基于数据驱动的BP神经网络晶体直径预测模型,并针对现有BP神经网络易陷入局部极小值的问题,采用遗传算法对BP神经网络的阈值和权值进行优化,以提高晶体直径预测的准确性。通过实际拉晶数据对模型预测结果进行验证,结果表明,对任意选取的8组拉晶数据进行直径预测,预测的平均相对百分比误差为0.095 71%,证明该模型对于等径阶段晶体直径的预测是可行的。

碳化硅单晶生长用高纯碳化硅粉体的研究进展

罗昊, 张序清, 杨德仁, 皮孝东

2021, 50(8): 1562-1574.

摘要 ( 665 )

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碳化硅(SiC)以其宽带隙、高临界击穿场强、高热导率、高载流子饱和迁移率等优点,被认为是目前较具发展前景的半导体材料之一。近年来,物理气相传输(PVT)法在制备大尺寸、高质量SiC单晶衬底方面取得了重大突破,进一步推动了SiC在高压、高频、高温电子器件领域的应用。SiC粉体是PVT法生长SiC单晶的原料,其纯度会直接影响SiC单晶的杂质含量,从而影响SiC单晶的电学性质,其中生长高质量的半绝缘SiC单晶更是直接受限于SiC粉体中N元素的含量。因此,合成高纯的SiC粉体是PVT法生长高质量SiC单晶的关键。本文主要介绍了高纯SiC粉体的合成方法及研究现状,重点对气相法和固相法合成高纯SiC粉体的优缺点进行了评述,并提出了今后高纯SiC粉体合成的发展方向。

钙钛矿结构RFeO₃晶体的磁化跃迁效应研究进展

贲鑫伟, 高湉, 翟浩天, 郑旭

2021, 50(8): 1575-1582.

摘要 ( 92 )

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钙钛矿稀土正铁氧体RFeO₃具有丰富的磁性,这主要源于4f电子层的稀土离子和3d电子层的铁离子之间复杂的相互作用。磁化跃迁作为RFeO₃体系中的重要现象,是指体系中的稀土离子磁矩和铁离子磁矩在特定的磁场和温度下发生180°旋转,宏观表现为磁热曲线中磁化强度发生断崖式变化。本文综述了不同化合物RFeO₃的两种磁化跃迁现象,第一类磁化跃迁通常具有补偿点,F_R与F_Fe的排列耦合方向不变,第二类磁化跃迁则相反,且两类磁化跃迁出现的温区受外加磁场的调控。

实用化Bi系超导带材的制备工艺研究进展

郑贝贝, 邵玲, 陈英伟

2021, 50(8): 1583-1592.

摘要 ( 101 )

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超导材料具备优异的电学和磁学性能,具有很大的发展前景。目前应用最多的是NbTi和Nb₃Sn两种低温超导材料,但是其需要在4.2 K超低温下(液氦制冷)使用,成本高昂。Bi-2223的临界超导温度高达110 K,液氮制冷就可以使用,展现出良好的实用价值。Bi-2223是一种层状结构的化合物,常被制备成带材,使层面方向平行于带材表面,以发挥其最佳超导性能。但是将其实用化过程中还存在着Bi-2223相纯度不高、致密度不够、晶粒连接性不佳、抗拉伸强度和延伸率不足等问题。为了能够实用化,必须兼顾电学性能、机械性能、制冷技术等因素。本文综述了实用化Bi系超导带材的制备工艺与研究进展,分别对Bi-2223前驱粉制备工艺、Bi-2223带材的制备工艺及研究进展、Bi-2223超导带材实用化进展等进行介绍,为其制备工艺和实用化的进一步深入研究提供参考。

等离子体电极普克尔盒研究进展

张君, 熊迁, 吴振海, 龙蛟, 赵军普, 郑建刚, 张雄军, 郑奎兴, 魏晓峰

2021, 50(8): 1593-1601.

摘要 ( 102 )

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等离子体电极普克尔盒(PEPC)用作多程放大控制、自激振荡抑制以及反激光隔离,是大型高功率固体激光器的核心器件。本文从高功率固体激光器的发展对光开关提出的要求出发,系统地综述了等离子体电极普克尔盒的性能特点以及研究进展。重点介绍了中国工程物理研究院激光聚变研究中心近年来在PEPC研究方面所取得的进展,包括单脉冲驱动的组合口径PEPC、低损耗PEPC以及重复频率运转的PEPC。

一种生长异形晶体的技术——导模法

2021, 50(8): 1602-1602.

摘要 ( 159 )

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