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人工晶体学报
中材人工晶体研究院
人工晶体学报

中材人工晶体研究院

沈德忠

月刊

1000-985X

jtxbbjb@126.com

010-65491290；65492963

100018

北京朝阳区红松园1号中材人工晶体研究院，北京733信箱

人工晶体学报/Journal Journal of Synthetic CrystalsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊报道我国在半导体材料、光电子材料、纳米材料、薄膜材料和超硬材料等领域在理论研究、生长技术、性能、品质鉴定、原料制备，以及应用技术和加工等方面的科研成果，同时介绍国内外晶体材料的发展动态与学术交流活动。学报是我国从事人工晶体研究人员与国外同行交流的一个重要窗口。
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    高压下三元层状氮化物M2AlN(M=Ti,Zr)的结构、力学、电子及光学性质的第一性原理研究

    吴礼海于普良钟敏
    656-668页
    查看更多>>摘要：本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,优化了三元层状氮化物M2AlN(M=Ti,Zr)的几何结构,研究了高压下三元层状氮化物M2AlN(M=Ti,Zr)的结构、力学、电子及光学性质.结构和力学性质研究表明,Ti2AlN的压缩性优于Zr2AlN,弹性常数证实了高压下的力学稳定性.延展性和弹性各向异性随着压力的增加而增强,Zr2 AlN对压力更加敏感.电子性质研究表明,两种三元层状氮化物均表现为金属性,共价性随着压力的增加而增强.Ti2AlN和Zr2 AlN的多晶体和不同轴上的静态介电函数ε1(0)以及静态折射率n(0)表明光学性质存在较低的各向异性,两种三层状氮化物都表现出较强的光吸收能力和反射率.本文的理论研究阐述了高压下三元层状氮化物Ti2AlN和Zr2AlN的相关性质,为今后的实验研究提供了比较可靠的理论依据.

    Ti2AlN和Zr2AlN密度泛函理论第一性原理力学性质电子结构光学性质

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    GaSe/ZnS异质结的结构和界面性质的第一性原理研究

    鲍爱达马永强郭鑫
    669-675页
    查看更多>>摘要：本文设计了一种GaSe/ZnS范德瓦耳斯异质结构(vdWH),并用第一性原理计算系统地分析了该异质结构的几何、电子、输运性质.通过结合能、声子谱、从头算分子动力学(AIMD)模拟验证了所构建GaSe/ZnS范德瓦耳斯异质结构的稳定性.详细计算了GaSe/ZnS vdWH界面性质中的平面平均电子密度差和平均静电势.结果表明,GaSe/ZnS vdWH是一种直接带隙为2.19 eV,载流子迁移率较高的异质结构.其中,沿x方向的电子迁移率可达1 394.63 cm2·V-1·s-1,而沿v方向的电子迁移率可达1 913.18 cm2·V-1·s-1,性能优异,有望应用于电子纳米器件.

    第一性原理密度泛函理论GaSe/ZnS范德瓦耳斯异质结构声子色散谱载流子迁移率

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    单层SnS的光电效应及应变工程的第一性原理研究

    徐中辉许晟源刘川川刘国港...
    676-683页
    查看更多>>摘要：光电探测器在工业制造和军事国防等各领域用途广泛.近年来,研究者在寻找一种兼具极化灵敏度高与光响应强的特点的光电探测器.在可见光范围内,SnS是一种制作具有各向异性光电探测器的半导体材料.本文基于第一性原理,采用非平衡态格林函数(NEGF)与密度泛函理论(DFT)结合的方法对单层SnS两个器件方向(Armchair和Zigzag)的光电性质进行理论计算.研究发现,在零偏压下,两个方向的光电流数值均较小,通过加偏压的方法可以获得稳定的光电流.计算了小偏压0.1～1.0V(间隔0.1 V)、线性偏振光照射下最大光响应随光子能量的变化,发现单层SnS在光子能量为2.4与3.2 V时最大光响应数值较大且十分稳定,并结合能带图和态密度图分析了光响应产生的微观机制.本文通过计算消光比,发现单层SnS具有极强的偏振灵敏度.最后,通过施加双轴应变的方法,器件的不对称性显著增加,极大增强器件在零偏压下的光电流,其中压缩应力数值为-6％时对光电流的提升十分明显.希望以上结果能为单层SnS设计用于光电探测器提供理论参考.

    单层SnS光电探测器第一性原理最大光响应偏振灵敏度应变工程

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    腐蚀法制备SiC量子点粒径调控及尺寸对其光学性能的影响

    康杰丁紫阳王晓燕李连荣...
    684-691页
    查看更多>>摘要：以氢氟酸、硝酸及分析纯硫酸组成的混合液为腐蚀剂,通过化学腐蚀法制备碳化硅量子点.对腐蚀混合液进行超声空化破碎,而后将其置于浓度梯度溶剂中进行高速离心层析裁剪,获得光学性能优异且粒径尺寸可控的碳化硅量子点.本文研究了腐蚀进程中碳化硅量子点微观形貌的演变过程,对SiC量子点的微观结构及发射光谱进行检测分析后,以发射光谱为纽带,建立量子点尺寸、光谱、颜色的关联机制.结果表明,超重力系数设定a=1 000、离心时间120 min条件下,距液面位移0、30、60 mm处量子点平均直径约为2、5、7 nm,单一波长激发下随着碳化硅量子点直径由2→5→7 nm的变化,其光致发光相对强度峰值出现由417→435→445 nm的红移,而且发光颜色也相应呈现蓝绿色→绿色→黄绿色的变化规律;进一步研究发现,三种尺寸量子点发射光谱的半峰全宽随取液深度的增加而呈现81→97→106 nm增加的现象,初步分析这是由高速离心层析裁剪后靠近上层液面量子点粒径分布均匀性高于远离上层液面所致.

    SiC量子点微观形貌尺寸调控特征发射光谱颜色

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    基于4-羟基间苯二甲酸和含氮杂环配体的Zn(Ⅱ)配合物的合成、晶体结构与荧光性质研究

    李波王霏宇沈红毛逢银...
    692-700页
    查看更多>>摘要：在水热法条件下,4-羟基间苯二甲酸(H2HPHA)和锌离子分别与1,2二(吡啶4-基)乙烯(dpee)及4,4'-联吡啶(4,4'-bpy)反应得到了2个三维的配位聚合物[Zn(HPHA)(dpee)·(DMA)2]n(配合物1)和[Zn(HPHA)2(4,4'-bpy)2·DMA]n(配合物2).用X射线单晶衍射测定了配合物的晶体结构,结果显示:配合物1属于单斜晶系,C2空间群,每个不对称单元由一个锌离子,一个4-羟基间苯二甲酸配体及一个1,2-二(吡啶-4-基)乙烯组成;配合物2属于单斜晶系,P12/c1空间群,每个不对称单元由两个锌离子,两个4-羟基间苯二甲酸配体及两个4,4'-联吡啶配体组成.荧光光谱分析结果表明:配合物1的最强激发峰和发射峰在分别在25 1和397 nm,配合物2的最强激发峰和发射峰分别在415和513 nm.热重分析表明两个配合物在室温下稳定.

    锌配合物4-羟基间苯二甲酸1,2-二(吡啶-4-基)乙烯4,4'-联吡啶水热法晶体结构荧光光谱

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    蒸氨法制备绿铜锌矿晶体的工艺研究

    邱诗铭闫冠杰李春流王胜杰...
    701-706页
    查看更多>>摘要：本文以碱式碳酸铜、碱式碳酸锌和浓氨水为原料,采用蒸氨法合成绿铜锌矿.通过XRD、TGA、SEM-Mapping、FT-IR等表征手段,研究工艺条件对绿铜锌矿晶体结构的影响规律.实验表明,铜浓度为120 g/L,铜锌摩尔比分别为3∶2、1∶1、2∶3时,沉淀产物中的晶体由绿铜锌矿与孔雀石组成,且孔雀石数量随铜锌摩尔比的降低而减少.当铜锌摩尔比为2∶3,铜浓度由120 g/L降低至80 g/L时,孔雀石晶体的数量进一步减少.在铜锌摩尔比为2∶3,铜浓度为80 g/L的条件下,沉淀得到单一物相的绿铜锌矿晶体,为蒸氨法控制合成绿铜锌矿提供了数据支撑.

    蒸氨法工艺条件绿铜锌矿孔雀石晶体结构

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    F掺杂SrTiO3的制备及光电化学阴极保护性能研究

    王建省孔存辉曾雄丰赵英娜...
    707-713页
    查看更多>>摘要：SrTiO3因合适的能带结构和稳定的物化特性,在光电化学阴极保护领域有很大的应用潜力,但是对太阳光的利用率低和光生电子-空穴对复合率高等问题限制了其进一步发展.基于此,利用阴离子(F)掺杂对SrTiO3改性,以得到高效、稳定光电转换性能的SrTiO3光阳极材料.通过溶剂热法制备了不同F掺杂浓度的SrTiO3光阳极材料,UV-Vis DRS和PL测试结果表明,F掺杂提高了SrTiO3对太阳光的利用率和光生电子-空穴对的分离能力.光电化学阴极保护测试结果表明:光照条件下,当F掺杂量为2.0％(原子数分数)时,F-2.0％-SrTiO3与304不锈钢偶联后其光电流密度达到3.7 μA/cm2,使304不锈钢的开路电位负移至-0.42 V,在模拟海水中为304不锈钢提供有效保护.

    SrTiO3F掺杂溶剂热法光电化学阴极保护光学性质

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    新型磷酸二氢铝镓金属无机骨架结构的合成及其催化乙醛制备丁醇醛的研究

    曹宇鹏张汉杰黄继庆郭伟...
    714-720页
    查看更多>>摘要：通过水热法制备了一种新型磷酸二氢铝镓(GAHPO)金属无机骨架结构,并通过单晶XRD、粉末XRD、红外,以及TG-DSC等分析手段对其进行充分表征.单晶XRD解析表明,该晶体属于三方晶系、Rc3空间群.Al(Ga)O6八面体与PO4四面体结构交替连接形成一维链状金属骨架,并由氢键堆叠成三维金属无机骨架结构.TG-DSC分析显示,GAHPO热稳定性良好,初始分解温度达到240℃.相比磷酸铝,Ga3+的引入使磷酸铝晶格畸变,削弱了Al—O的强度,增大了Al—O键长,使更多酸性位点暴露,从而提高GAHPO的催化活性.实验结果表明,反应温度在60℃,催化剂用量为10％时,GAHPO催化乙醛缩合制备丁醇醛具有良好的转化率(47％)和优异的选择性(＞99％).酸/碱中和催化剂、NH3-TPD,以及大位阻基团取代乙醛反应位点的实验验证了GAHPO的催化乙醛缩合的反应机理.本工作为新型铝基无机骨架结构及其催化应用提供了可行途径.

    磷酸二氢铝镓水热合成金属无机骨架晶格畸变催化羟醛缩合

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    碳化温度对CF/Pd催化剂电催化氧化甲醇性能的影响

    王晨星刘禹松胡泳池胡家俊...
    721-729页
    查看更多>>摘要：为了探究碳化温度对CF/Pd催化剂电催化氧化甲醇性能的影响,本文采用静电纺丝-热处理碳化-浸渍法制备了一系列CF/Pd催化剂,碳化温度分别设定为800、1 000和1 200℃,并对所得CF/Pd催化剂样品进行了微观形貌表征、成分分析及电化学测试.研究发现,800℃时,PAN/CA纤维已完全碳化,但随着碳化温度的升高,CF/Pd催化剂的纤维化程度逐渐降低,黏结现象逐渐明显,电催化氧化甲醇性能呈现先增加后降低的趋势.当碳化温度为1 000℃时,CF/Pd催化剂的电催化氧化甲醇性能最佳,其催化活性是商用Pd/C催化剂的5.4倍,稳定性是商用Pd/C催化剂的16.2倍.

    碳纤维催化剂Pd碳化温度甲醇甲醇燃料电池电催化氧化

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    高价态硼磷COFs材料理论设计与储氢性能研究

    王耀东李晓东杨朋辉张慧东...
    730-738页
    查看更多>>摘要：采用分子力学方法,从理论上设计了五种具有lta拓扑结构的高价态硼磷共价有机骨架(BP-COFs)材料.研究结果表明五种材料均具备有利于储氢应用的结构特性,如低密度(0.52～1.17 g·cm-3)、大比表面积(1 274.12～4 033.95 m2·g-1)和高孔隙率(0.55％～0.78％)等.使用巨正则蒙特卡罗(GCMC)方法预测298和77 K温度下五种材料对氢气分子的物理吸附性能,并分析了材料结构与氢吸附性能之间的构效关系,结果表明五种BP-COFs材料具有较强的氢气吸附能力.尤其是在77 K时,BP-COF-10和BP-COF-11在储氢性能方面的表现最为优异,BP-COF-10具有最高的体积储氢量52.86 g·L-1,BP-COF-11具有最高的质量储氢量9.90％,而且随着压强的增加,BP-COF-11的质量储氢量仍然保持较好的上升趋势,这表明本文所设计材料具有优异的储氢应用潜力.本研究将为实验上开发新型高性能储氢材料提供一定的理论参考.

    共价有机骨架氢气储存巨正则蒙特卡罗模拟物理吸附分子力学方法

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