北京市自然科学基金(2112007)
- 作品数：16 被引量：43H指数：4
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- 同价Mg置换对ZnO基氧化物电子结构与电性能的影响被引量：1
- 2015年
- 采用密度泛函理论平面波超软赝势广义梯度近似方法,系统研究了Mg置换的ZnO基氧化物的晶格结构和电子结构,在此基础上分析了置换氧化物的电学性能。计算分析结果表明:Mg置换后的ZnO基氧化物其晶格减小,仍为直接带隙材料,带宽1.2eV。Mg掺杂ZnO体系主要在-40eV能量附近产生新的能带。费米能级附近的能带主要由Mg p、Zn p、Zn d、Op、Mg s、Zn s、Os电子形成,且这些能带之间存在着强相互作用。Zn p、Zn d、O p电子形成的能级上的载流子在外场作用下首先迁移至Mg s电子形成的能级,形成电输运过程。置换体系费米能级附近的载流子有效质量、态密度和载流子浓度都大大提高;Mg置换有利于ZnO材料体系电导率的提高。
- 余小英李凡生张飞鹏房慧路清梅张忻
- 关键词：电子结构电性能
- 稀土掺杂对CaMnO_3氧化物电传输性能的影响被引量：2
- 2013年
- 采用柠檬酸溶胶凝胶结合陶瓷烧结工艺制备了Ca位掺杂稀土的Ca0.95RE0.05MnO3(RE=Pr,Eu,Tb)氧化物块体试样,并通过X射线衍射、扫描电子显微镜及电输运参数测试仪分析了所得试样。结果表明:所有试样呈单一物相,掺杂氧化物晶胞减小,块体试样结构致密;未掺杂的CaMnO3呈半导体传输特性,其电阻率较高,在373K时达340 mΩ.cm;Ca位掺杂稀土元素Pr,Eu,Tb之后,其电阻率大幅度降低,但各温度点电阻率随Pr,Eu,Tb略有升高;测试温度范围内所有掺杂试样载流子激活能降低,输运特性未发生改变;其中Pr掺杂试样Ca0.95Pr0.05MnO3各温度点的电阻率最低,在373K时为最低8 mΩ.cm,远低于未掺杂氧化物。
- 张飞鹏曾宏路清梅张忻张久兴
- 关键词：稀土掺杂
- Li掺杂ZnO的电子结构与电性能的研究被引量：5
- 2015年
- 采用密度泛函理论平面波超软赝势方法研究了p型Li掺杂的纤锌矿结构ZnO的能带结构、态密度和电荷分布,并分析了Li掺杂ZnO的电输运性能.结果表明,Li掺杂ZnO具有1.6eV的直接带隙,且为p型半导体,体系费米能级附近的态密度大大提高,在导带和价带中都出现了由Li电子能级形成的能带,其费米能级附近的能带主要由Li的s态、Zn的p态、Zn的d态和O的p态电子构成,且他们之间存在着强相互作用.电输运参数和电输运性能分析结果表明,Li掺杂的ZnO氧化物价带和导带中的载流子有效质量均较大;其载流子输运主要由Li的s态、Zn的p态和O的p态电子完成;Li掺杂有望改善ZnO的电输运性能.
- 张飞鹏房慧张忻路清梅张久兴
- 关键词：ZNO电子结构电性能
- 悬浮区域熔炼法制备Ce_(1-x)Pr_xB_6单晶体及其热发射性能研究被引量：9
- 2014年
- 以CeB6和PrB6粉末为原料,采用放电等离子烧结结合悬浮区域熔炼法成功制备了晶体质量良好的多元稀土六硼化物Ce1-xPrxB6（x=0.1、0.2、0.4）单晶体,并系统研究了该系列单晶体（100）晶面热电子发射性能。结果表明：Ce0.8Pr0.2B6单晶（100）晶面具有最好的热发射性能,在1873 K,最大电流发射密度达到66.07 A/cm^2,比CeB6单晶的电流发射密度提高约20%。此外,Ce0.9Pr0.1B6、Ce0.6Pr0.4B6单晶（100）晶面的热发射电流密度分别为65.81 A/cm^2和65.31 A/cm^2。Ce0.8Pr0.2B6单晶（100）晶面的逸出功最低,为2.61 eV,其它单晶（100）晶面的逸出功在2.64～2.753 eV范围内。因此,Ce1-xPrxB6多元稀土六硼化物单晶具有良好的发射性能和低的逸出功,作为热阴极材料有很好的应用前景。
- 张繁星张忻张久兴梁超龙黄颖凯
- 纳米结构碲化铋合金的制备及电热输运特性被引量：4
- 2012年
- 采用惰性气体保护蒸发-冷凝法制备了纳米Bi及Te粉末,结合机械合金化和放电等离子烧结技术,在不同烧结温度下制备出了单一物相且具有纳米层状结构及孪晶亚结构的n型Bi_2Te_3块体材料,并系统研究了块体材料的晶粒尺度、微结构及其对电热传输特性的影响.SEM,TEM分析结果表明,以纳米粉末为原料,通过有效控制工艺条件,可以制备出具有纳米层状结构Bi_2Te_3合金块体材料,同时纳米层状结构中存在孪晶亚结构;热电性能测试结果表明,具有纳米层状结构及孪晶亚结构的块体试样与粗晶材料相比,热导率大幅度降低,在423 K附近,热导率由粗晶材料的1.80 W/mK降至1.19 W/mK,晶格热导率从1.16 W/mK降至0.61 W/mK,表明纳米层状结构与孪晶亚结构共存,有利于进一步提高声子散射,降低晶格热导率.其中在693 K放电等离子烧结后的试样于423K附近取得最大值的无量纲热电优值(ZT),达到0.74.
- 张忻马旭颐张飞鹏武鹏旭路清梅刘燕琴张久兴
- 关键词：热导率热电性能
- La_(1-x)Nd_xB_6阴极材料的制备及性能研究被引量：2
- 2015年
- 以高纯金属La块、Nd块和B粉为原料,通过蒸发–冷凝与放电等离子烧结(SPS)结合的技术成功制备了高纯高致密的多元稀土六硼化物La1-xNdxB6块体材料。系统研究了La1-xNdxB6材料的物相组成、力学性能、电阻率及热电子发射性能。结果表明,采用上述工艺制备了高纯高致密的La1-xNdxB6单相块体材料。烧结样品的维氏硬度和抗弯强度可达26.70 GPa和230.48 MPa。热电子发射性能测试结果表明,La0.1Nd0.9B6成分块体具有最佳的热发射性能,在1600℃,4 k V外加电压条件下,发射电流密度达到32.04 A/cm2,零场电流密度达到12.72 A/cm2,在同样条件下优于纯La B6和Nd B6块体材料的热发射性能。计算得到La0.1Nd0.9B6在不同温度下的平均有效逸出功为2.72 e V,表明适当比例的复合可以降低逸出功,提高热电子发射性能。
- 梁超龙张忻张久兴张繁星王杨
- 关键词：放电等离子烧结
- Sr掺杂对12CaO·7Al_2O_3电子化合物电输运及发射性能的影响
- 2019年
- 12CaO·7Al_2O_3电子化合物(C12A7:e~–)是一种具有低工作温度和低逸出功等优点的新型电子化合物阴极材料。通过高温固相反应结合放电等离子烧结制备Sr掺杂(Ca_(1–x)Sr_x)12A7 (0≤x≤0.05)块体,并在1100℃采用Ti颗粒还原20h成功制得电子化合物(Ca_(1–x)Sr)x)12A7:e~–。第一性原理计算结果表明,(Ca_(1–x)Sr_x)12A7:e~–与C12A7:e~–相比,框架导带下移,费米能级附近态密度增加,这将有利于电输运和发射性能的优化。室温电输运测试结果表明, Sr掺杂有利于C12A7:e–电输运性能的优化,其中(Ca_(0.96)Sr_(0.04))12A7:e~–样品在室温下具有最高电导率(1136 S/cm)以及最高载流子浓度(2.13×1021 cm^(–3)),与相同条件下制备的C12A7:e–样品相比,载流子浓度提高近2个数量级,表明Sr掺杂可以有效缩短制备C12A7:e~–的制备时间。热电子发射性能测试结果表明,随着Sr掺杂量的增加,热电子发射性能逐渐提高,其中(Ca_(0.96)Sr_(0.04))12A7:e~–样品具有最佳的热发射性能,在1100℃外加电压3500V时,发射电流密度达到1.45A/cm^2,零场发射电流密度达到0.74 A/cm^2,理查生逸出功降低至1.86 eV。
- 赵伟康张忻冯琦赵吉平刘洪亮李凡肖怡新刘燕琴张久兴
- 关键词：电输运
- 纳米碲粉体的制备及表征被引量：1
- 2012年
- 利用惰性气体保护蒸发-冷凝法制备了碲(Te)纳米粉体颗粒。通过热力学计算得到碲的蒸汽压随温度的变化关系。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、激光粒度仪观测了碲纳米颗粒的晶体结构、形貌,并研究了粉末粒径、分布及形貌与蒸发冷凝过程中气氛压力的关系。结果表明,随着气氛压力的增加,粉末粒径分布范围变窄,粉末粒度随着气氛压力的减小而逐渐减小。当电流恒定为50A,充气压力从30kPa降到5kPa时,碲粉末的平均粒径由200nm减小到20～80nm。
- 武鹏旭张忻马旭颐路清梅张久兴刘燕琴
- 关键词：蒸汽压
- Pr_(1-x)Ce_xB_6阴极材料的原位反应合成及性能研究被引量：1
- 2012年
- 本文以CeH2,PrH2纳米粉和B粉为原料,在无氧环境下采用放电等离子原位反应成功制备了单相多元稀土六硼化物Pr1-xCexB6(x=0.2—0.8)阴极材料.系统研究了掺杂元素Ce对Pr1-xCexB6的物相组成、力学性能及热电子发射性能的影响.结果表明,当烧结温度为1450C,烧结压强为50MPa时可制得单相的Pr1-xCexB6多晶块体材料并且该系列样品具有良好的力学性能,维氏硬度和抗弯强度最高值分别达到了24.34GPa和226.02MPa,已达到单晶水平.热电子发射性能结果表明,随着Ce掺杂量的增加Pr1-xCexB6的发射电流密度线性增加.当阴极温度为1973K,外加电压为950V时,Pr0.4Ce0.6B6最大发射电流密度达到47.3A·cm2,该值远高于传统热压烧结法制备的发射电流密度.因此,本文该方法制备的Pr1-xCexB6多晶块体具有良好的力学性能和发射性能,作为热阴极材料将会有很好的应用前景.
- 李晓娜张忻张久兴包黎红张宁张繁星
- 关键词：放电等离子烧结
- CaB6的原位反应合成及其热电性能
- 2020年
- CaB6作为一种新型的热电材料,原料丰富且环保。以硼粉和氢化钙粉为原料,通过放电等离子烧结原位反应合成成功制备出了CaB6块体材料。第一性原理计算结果表明,CaB6呈现金属输运特性。试验结果表明,CaB6呈现n型金属输运特性。在373~773 K测试温度范围内,功率因子随着温度的升高呈上升趋势,从2.86×10-3 W·m-1 K-2增加到3.6×10-3 W·m-1 K-2,热导率随着温度的升高呈下降趋势,从11.63 W·m-1 K-1减小到9.06 W·m-1 K-1,其中晶格热导率占主导,且晶格热导率随温度的变化趋势与理论计算结果一致。在1 673 K制得的CaB6样品在773 K取得最大ZT值,达到0.34。
- 崔寒立张忻叶宇轩刘燕琴王杨
- 关键词：第一性原理计算原位反应合成电性能ZT
