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具有二维和三维局部环境
摘要： ZnNi(CN)4是一种由两个相互穿插的PtS型网络构成的三维(3D)框架材料，其中四面体[ZnN4]单元通过平面四方[NiC4]单元连接。已知母体化合物立方相Zn(CN)2和层状Ni(CN)2分别表现出三维和二维负热膨胀(NTE)特性。通过对ZnNi(CN)4粉末样品进行温度依赖的非弹性中子散射测量来探究声子动力学，并辅以第一性原理晶格动力学计算。实测与计算的广义声子态密度高度吻合，验证了理论模型的有效性，表明该模型能良好表征结构单元的动力学行为。计算得出的线性热膨胀系数为αa = -21.2×10?? K?1（a轴）和αc = +14.6×10?? K?1（c轴），总体积膨胀系数αV为-26.95×10?? K?1，显示出显著的NTE特性。模式-格林艾森参数分析表明，12和40 meV附近的光学模对NTE有重要贡献——这些模涉及[NiC4]和/或[ZnN4]刚性单元的局域旋转运动，与先前在Zn(CN)2和Ni(CN)2中的观测一致。但在ZnNi(CN)4中，低于10 meV的模具有最负的格林艾森参数。其本征矢分析揭示：Ni原子在垂直于平面四方环境方向上的大幅横向运动会导致单元畸变。该模源于Ni原子在三维框架中仅受二维约束的特性。因此，虽然刚性单元模解释了部分驱动NTE的声子，但相较于Zn(CN)2增加的自由度产生了具有扭转运动的模，从而引发更强的负热膨胀效应。
关键词： 框架化合物，ZnNi(CN)4，负热膨胀，晶格动力学，第一性原理计算，非弹性中子散射
更新于2025-09-23 03:37:14
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非化学计量比氢化钛中的热载流子转移过程
摘要： 热载流子太阳能电池（HCSC）的吸收层需要大幅降低热载流子热化速率，以维持光生热载流子的足够留存时间从而实现提取。在声子带隙足够大以阻隔Klemens衰减的材料中，可预测存在慢速载流子冷却效应。组成元素间质量比较大的二元化合物很可能具有较大的声子带隙。氢化钛正是这类有望成为HCSC吸收层的二元化合物之一。虽然化学计量比的TiH?已观测到大声子带隙，但缺氢的TiH?（x < 2）尚未获得实验证实。本文通过非弹性中子散射测量并清晰展示了TiH?.??的声子态密度，证实了其声子带隙的存在。同时采用瞬态吸收法呈现了TiH?（1 < x < 2）薄膜的载流子热化过程，并估算了该材料的载流子冷却时间。
关键词： 氢化钛，热载流子太阳能电池，非弹性中子散射，瞬态吸收，声子带隙
更新于2025-09-10 09:29:36