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体相SiC多型体第一性原理计算中的电子交换关联与多体效应问题
摘要： 采用第一性原理投影缀加波方法(PAW)研究了四种碳化硅(SiC)多型体的电子结构、声子能带及介电性质。我们运用基于Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)和杂化HSE06交换关联泛函的PAW赝势密度泛函理论，通过自相互作用GW近似来处理多体效应以研究SiC特性。基于多体微扰理论(MBPT)的单次GW方法被用于计算不同多型体的准粒子(QP)能带能量及介电性质。GW方法中的电子能带结构计算采用Wannier流程——构建最大局域化Wannier函数(MLWF)基组，将少量规则k点网格的QP能量插值至布里渊区高对称线上。相较于PBE能带间隙，Kohn-Sham能量经QP修正后，4H-SiC的带隙增大了高达3电子伏特。GW计算结果与杂化泛函相当且与实验数据吻合良好。随后在PBE和HSE06框架下（包含多体效应）研究了光学性质，并采用HSE06方法计算了声子能带结构与既有PBE结果进行对比。研究发现与既有理论结果及现有实验数据均具有良好一致性。
关键词： 碳化硅、半导体、密度泛函理论、功率电子器件、多型性
更新于2025-09-10 09:29:36
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高压电性与可见/近红外光响应钙钛矿氧化物的设计
摘要： 具有铁电和光伏特性的缺陷工程钙钛矿氧化物是极具前景的多功能材料。虽然通过在钙钛矿B位掺杂过渡金属可获得低带隙（即1.1-3.8电子伏特），但带电泄漏的钙钛矿氧化物通常因氧空位而丧失压电性，因此开发高压电性铁电半导体仍具挑战。本研究受铁电体中点缺陷介导大压电效应（尤其在形变相边界区域）启发，提出在形变相边界处巧妙引入带隙态的有效策略——通过热力学耦合缺陷诱导的局域极化不均匀性与基质极化，同步实现高压电性与低带隙。具体以Ni2+调控的(1-x)Na0.5Bi0.5TiO3-xBa(Ti0.5Ni0.5)O3-δ（x=0.02-0.08）组分为例，该材料在室温下展现出卓越压电性及前所未有的可见/近红外光吸收（最低带隙≈0.9电子伏特）。其中形变相边界组分x=0.05表现出最优铁电性/压电性（d33=151皮库仑/牛顿，Pr=31.2微库仑/平方厘米），其光电流密度较经典铁电体(Pb,La)(Zr,Ti)O3提升约两个数量级。该研究为设计适用于太阳能转换、近红外探测等多功能应用的高压电性可见/近红外光响应钙钛矿氧化物提供了新范式。
关键词： 光伏材料、陶瓷、铁电材料、钙钛矿氧化物、半导体
更新于2025-09-10 09:29:36
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离子束沉积法生长的InAs/GaAs异质结构光致发光光谱的变化
摘要： 本工作报道了量子点垂直堆叠、GaAs势垒层厚度及其铋等价掺杂对InAs/GaAs异质结构光致发光特性影响的实验研究。实验样品采用离子束沉积法生长。研究表明：使用三层垂直堆叠的InAs量子点（其间以薄GaAs势垒层分隔）会导致InAs/GaAs异质结构光致发光峰红移；增大GaAs势垒层厚度则伴随光致发光峰蓝移。我们探究了GaAs势垒层中等价Bi掺杂对InAs/GaAs异质结构结构与光学特性的影响，发现当GaAs中Bi含量达4.96原子%时，InAs量子点密度从1.53×101?降至0.93×101? cm?2。此外，由于In表面扩散增强，InAs量子点平均横向尺寸从14 nm增至20 nm。结果表明：GaAs势垒层的铋等价掺杂会使InAs量子点光致发光峰产生121 meV的红移。
关键词： 光致发光、半导体、量子点、离子束沉积、纳米异质结构、红外光电探测器
更新于2025-09-10 09:29:36
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[能源、环境与可持续性] 纳米含能材料 || 用于光催化制氢的纳米材料
摘要： 过去几十年间，纳米结构材料因其独特特性和受激发的反应活性而备受全球关注。这类材料在不同领域的广泛应用及相关成功案例更增添了其重要性。纳米材料与光催化过程的结合近年来在诸多应用领域受到高度重视，这可能增强纳米技术原理的可行性。其中一项应用是通过水分解反应利用纳米光催化材料制取氢气。本章将阐述光催化及其相关术语的核心概念，介绍高效光催化剂的主要特征及这些特性的测量方法，同时简要说明当前制备此类催化剂的方法。通过本章还将概述光解水制氢领域采用的不同类型半导体材料。此外，本章也描述了在水分解过程中引入贵金属修饰磁性纳米粒子（核/壳结构）作为新型光催化材料的新途径。不过这些材料还应用于生物医学、水处理和能源存储等领域，鉴于其磁性特性便于分离回收，预计在催化领域具有重大意义。施加合适的磁力可提升水分解过程中的氢气产率。这些材料的磁性特性可能通过抑制辐射散射为光催化活性揭示新途径。
关键词： 水分解过程、磁性材料、光催化、氢能、半导体
更新于2025-09-10 09:29:36
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三元铜碲硒半导体纳米薄膜在柔性与刚性基底上的欠电位共沉积
摘要： 为实现三元化合物的均匀组成，溶液中各组分的生长速率必须相等且过程同步。某一组分的生长条件不应阻碍其他组分的生长。本文采用恒电位电化学欠电位共沉积(UPCD)法，在相同溶液中于氧化铟锡(ITO)包覆聚对苯二甲酸乙二醇酯(ITO-PET)、ITO包覆玻璃及金板基底上合成了Cu3Te2Se2半导体纳米薄膜。通过X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱、紫外-可见吸收光谱(UV/Vis)及电流-电压(I-V)测试，确定了合成纳米薄膜的化学、形貌及光学特性。X射线光电子能谱证实沉积纳米薄膜的化学式为Cu3Te2Se2。SEM图像显示Cu3Te2Se2纳米薄膜呈均匀纳米级(~40 nm)分布。根据不同沉积时间和电位测定了沉积薄膜的带隙。XRD结果表明Cu3Te2Se2纳米薄膜具有晶态单相结构。最后，室温(RT)常光条件下Cu3Te2Se2/ITO异质结的I-V曲线与二极管模型特征相符。
关键词： 三元Cu-Te-Se，二极管，欠电位共沉积，柔性表面，电化学，半导体
更新于2025-09-10 09:29:36
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新型无贵金属Ni12P5/CdS复合材料的优异可见光光催化产氢活性
摘要： 通过水热法设计并合成了一种新型无贵金属Ni12P5/CdS复合材料。在可见光（λ > 420 nm）照射下，所制备的Ni12P5/CdS光催化产氢活性是纯CdS的1.93倍。其活性增强归因于直接Z型机制下光生载流子分离效率的提高。该研究为通过直接Z型机制负载无贵金属Ni12P5作为电子助催化剂来大幅提升CdS光催化产氢活性提供了潜在策略。
关键词： 水分解、光催化、半导体
更新于2025-09-10 09:29:36
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噪声源及其对复合半导体硬辐射探测器性能的限制
摘要： 我们报道了用于硬辐射探测器的光导三元化合物Cs3Sb2I9、Rb3Sb2I9、Hg3Se2I2和TlSn2I5的频率相关噪声谱测量结果。这些探测器的主要噪声源归因于拾取噪声、白噪声和与频率相关的1/f噪声。在低频段，噪声谱密度函数呈现1/f^α特性（α≤1）。对于α=1的样品，其辐射探测性能（基于光谱测量）已在先前文献中报道，这类样品的1/f噪声源于深能级中心/陷阱空穴的载流子涨落。当α<1时，偏离线性1/f关系的成因尚不明确且正在研究中，但该偏差与更高的背景白噪声及更低的探测器性能相关，表明材料仍需进一步优化。噪声测量是筛选潜在探测器材料与样品的有效指标。
关键词： 电子学、辐射探测器、噪声、半导体
更新于2025-09-10 09:29:36
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非晶InZnO:Li/ZnSnO:Li双有源层薄膜晶体管
摘要： 通过射频磁控溅射法制备了非晶态锂掺杂氧化铟锌和氧化锌锡（IZO:Li/ZTO:Li）双有源层薄膜晶体管（TFT）。双层堆叠的IZO:Li/ZTO:Li薄膜在可见光范围内的透射率超过85%。X射线衍射（XRD）结果表明该薄膜为非晶结构。研究了ZTO:Li层厚度对双有源层TFT电学特性及偏压应力稳定性的影响。随着ZTO:Li薄膜厚度增加，饱和迁移率（μSAT）先升高后降低，而阈值电压（VTH）向正方向偏移。优化ZTO:Li厚度的TFT表现出优异性能：饱和迁移率达33.2 cm2/V·s，阈值电压为3.2 V，亚阈值摆幅（SS）为0.6 V/十倍频程，开关电流比（ION/IOFF）高达3.2×10?。
关键词： B. 溅射，A. 半导体，D. 电学性能，A. 薄膜，A. 非晶材料
更新于2025-09-10 09:29:36
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六层Aurivillius型铁钛酸铋的光学与磁学性质合成研究
摘要： 本工作报道了六层Aurivillius型铁酸铋钛酸盐（即Bi7Ti3Fe3O21、Bi7(Ti2Nb)Fe3O21+δ和Bi7(Ti2Mg)Fe3O21-δ）纳米粒子的制备、结构、光化学及磁学性能。样品通过改进的柠檬酸盐络合与前驱体薄膜工艺制备，采用XRD Rietveld精修研究物相形成与晶体结构，通过SEM、TEM和EDX分析等手段考察形貌与化学组分特征。Bi7Ti3Fe3O21、Bi7(Ti2Nb)Fe3O21+δ和Bi7(Ti2Mg)Fe3O21-δ纳米粒子分别呈现2.04、2.03和2.02 eV的间接允许跃迁带隙。杂化轨道(O2p+Fet2g+Bi6s)构成价带(VB)，(Ti-3d+Fe-eg)电子组分形成该六层Aurivillius型铁酸铋钛酸盐的导带(CB)。三种样品在λ>420 nm激发波长下均表现出显著的罗丹明B(RhB)染料光催化降解能力。通过Mg2+和Nb5+对Ti4+的部分取代进行"B"位微结构调控，显著提升了光学吸收、光降解及磁学性能。光催化结果与层状结构及多价态铁离子相关，钙钛矿层(Bi5Fe3Ti3O19)2?中的Fe3+/2+可作为光催化过程的催化媒介。作为光催化剂，Aurivillius型Bi7(Ti2Mg)Fe3O21-δ纳米粒子因其兼具光催化与磁可回收特性而具有优势。
关键词： 纳米粒子、层状钙钛矿、能带结构、半导体、光催化、奥里维利相
更新于2025-09-10 09:29:36
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构建新型CdS/SnNb?O?异质结增强可见光下光催化降解活性
摘要： 加速光生载流子转移并提高电荷利用率对增强光催化剂的光催化活性至关重要。本工作通过简便的水热法成功构建了CdS/SnNb2O6异质结光催化剂。所得CdS/SnNb2O6异质结表现出优于原始CdS和SnNb2O6的光催化性能，其中最佳配比样品（40% CdS）的光催化活性分别是原始CdS和SnNb2O6的3.2倍和28.5倍?；赑L光谱、瞬态光电流响应、活性物种捕获实验及ESR结果，阐明了CdS/SnNb2O6异质结光催化剂可能的载流子转移与光催化机理。我们证实CdS与SnNb2O6的复合能显著促进光生载流子分离，从而提升光催化活性。本研究为开发高效半导体光催化剂提供了新思路。
关键词： 异质结、光催化、电荷分离、反应机理、半导体
更新于2025-09-10 09:29:36