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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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    休斯勒合金Mn2LiGe块体和(001)表面的电子结构和磁性质

    孙亮张钰王群
    1378-1385页
    查看更多>>摘要：基于密度泛函理论的第一性原理计算,本文研究了休斯勒合金Mn2LiGe块体及其(001)表面的电子结构和磁性质.对于Mn2LiGe块体,其基态结构是具有反铁磁排布且空间群为F(4)3m的反Heusler合金,晶格常数为5.87 Å.自旋向下通道费米面附近具有一个宽度为1.1 eV的直接带隙.晶格常数在5.55～6.33 Å时,Mn2LiGe块体均具有半金属性和稳定的磁性.此外,本文构建了 6种不同的表面结构,表面第一层原子经历了不同的位移,增加了表面粗糙度.由于表面效应,表面原子磁性与块体中相比亦有所不同.MnAMnA和MnBMnB表面结构具有最高的磁矩值,而LiLi和GeGe表面结构的磁矩最低.电子结构计算表明,块体中存在的半金属带隙在6种表面结构中均被破坏,自旋极化率受到不同程度的削弱.只有LiLi表面结构保持高达99.9％的表面自旋极化率,因此该表面在自旋电子学器件中具有良好的应用前景.

    第一性原理休斯勒合金表面电子结构磁性质自旋极化率

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    二维MXene材料CrVCF2的电子性质和磁性的第一性原理研究

    刘晓莹黄海深孙丽潘孟美...
    1386-1393页
    查看更多>>摘要：采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了—F官能团对Janus型MXene二维材料CrVC的结构、电子性质和磁性的影响.计算结果表明,—F官能团改变了 CrVC的电子性质和磁性,CrVCF2的9种可能结构的基态是铁磁态,其中CrVCF2-33结构的能量最低,是最为稳定的基态结构,其磁矩为5.01 μB,带隙为0.099 eV,具有半导体特性.在施加-4％～+4％的双轴拉伸与压缩应变时,CrVCF2-33的总磁矩保持不变;能量随着压缩或拉伸应变的增大而变大,但变化的幅度低于0.2 eV;带隙在应变的作用下会发生改变,当拉伸应变为2.4％时,带隙减小到0.005 eV,接近于零,可看作是自旋零带隙半导体.由此可知,适度的应变可调节CrVCF2材料的电子能带结构,甚至可形成自旋零带隙半导体,这在自旋电子学领域具有潜在的应用价值.

    第一性原理MXene材料—F官能团电子结构磁性应变

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    以Spiro-OMeTAD作为空穴传输层的ZnS/SnS太阳能电池模拟研究

    唐华著肖清泉付莎莎谢泉...
    1394-1408页
    查看更多>>摘要：硫化亚锡(SnS)因其合适的电学和光学特性而被作为太阳能电池的吸收层进行研究.Spiro-OMeTAD常用作空穴传输层以提高太阳能电池性能.本文采用wxAMPS软件对SnS基太阳能电池ZnS/SnS/Spiro-OMeTAD进行模拟研究.主要研究分析Spiro-OMeTAD空穴传输层对太阳能电池性能的影响,其中包括:开路电压、短路电流密度、填充因子、光电转换效率及量子效率.研究结果表明:在加入Spiro-OMeTAD空穴传输层后,ZnS/SnS/Spiro-OMeTAD太阳能电池的开路电压(VOC)增加至0.958 V,短路电流(JSC)增加到32.96 mA/cm2,填充因子(FF)和光电转换效率(PCE)分别达到了79.26％和25.07％,电池性能取决于电池各层厚度、掺杂浓度、缺陷态密度及工作温度.通过研究表明Spiro-OMeTAD作为空穴传输层,有利于提高太阳能电池的各性能,并且ZnS/SnS/Spiro-OMeTAD是一种十分具有发展潜力的光伏器件结构.

    硫化亚锡硫化锌Spiro-OMeTAD空穴传输层异质结太阳能电池wxAMPS缺陷

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    [CoⅢ(DIEN)(N3)3]配合物的合成、晶体结构及量子化学研究

    程佳佳吴梦琪杨敏王丽梅...
    1409-1415页
    查看更多>>摘要：采用配体占位策略和分子自组装原理,选用二亚乙基三胺(DIEN)为有机配体,Co3+为中心金属离子,室温下,通过溶液法合成了一例单核钴配合物[CoⅢ(DIEN)(N3)3](1)单晶体,利用X射线单晶衍射方法、元素分析和量子化学计算对配合物进行了结构表征和电子结构分析.结构解析表明,该配合物单晶体属于三斜晶系,P(1)空间群,晶胞参数为:a=0.825 3(2)nm,b=0.892 0(3)nm,c=0.898 7(3)nm,α=106.497(4)°,β=90.281(4)°,γ=113.861(4)°,V=0.574 7(3)nm3.中心金属离子Co(Ⅲ)位于拉长八面体配位环境中,每个配合物分子由一个Co(Ⅲ)离子、3个叠氮阴离子和1个二亚乙基三胺组成,一个叠氮离子的两个N原子位置无序,占有率各为50％.单核结构之间通过N—H…N分子间氢键和π…π堆积组装成一维链状超分子结构.此外,以X射线衍射分析得到的晶体结构为计算模型,采用密度泛函理论(DFT)对配合物1的几何构型进行了全构型结构优化和振动频率计算,分析了配合物的单点能、原子电荷分布及前线分子轨道等性质.量子化学计算结果表明该配合物构型为稳定构型,且与实验结果相吻合.

    钴(Ⅲ)超分子配合物晶体结构量子化学计算密度泛函理论原子电荷前线分子轨道

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    黄光发射纯Zn3V2O8荧光粉的制备及光学性能研究

    董玉娟刘召江朱绮睿
    1416-1421页
    查看更多>>摘要：以1％BaF2为助溶剂通过简单的高温固相法成功合成了黄光发射纯Zn3V2O8荧光粉.采用X射线衍射(XRD)测定了 Zn3V2O8的纯度,通过激发/发射(PLE/PL)光谱、热猝灭光谱和荧光寿命曲线分析了其光学性质.结果表明:在360 nm激发下,Zn3V2O8荧光粉在400～800 nm表现出较强的宽带发射,该发射归因于3T2→1A,和3T1→1A,的电子跃迁,其最佳发射波长在550 nm,发出明亮的黄光.在550 nm的监测下,Zn3V2O8荧光粉在200～450 nm呈现宽吸收带.Zn3V2O8荧光粉的发射衰减时间为1.67 ms,室温内量子效率高达47.09％.当温度升高到140 ℃时,该荧光粉的高温发射强度相比于室温发射强度的保持率为25.1％,高于其他石榴石结构的钒酸盐材料.Zn3V2O8荧光粉作为新型白光发光二极管器件的黄光光源在低成本、可大批量生产方面具有潜在的优势.

    Zn3V2O8黄光发射吸收宽带WLED衰减时间电子跃迁光学性能

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    Tb3+掺杂钒磷酸盐蓝绿发光调控及发光机理研究

    张守超高森单刘洪飞姜荣云...
    1422-1433页
    查看更多>>摘要：本文采用高温固相方法合成了不同掺杂浓度的YVO4∶Tb3+、YPO4∶Tb3+和YV1-xPxO4∶Tb3+系列荧光粉,利用差示扫描量热法(DSC)分析了高温固相合成过程中的化学反应,确定将1 350℃作为高温合成温度.利用XRD表征了材料物相结构,结果显示材料物相单一,均为四方晶系结构.研究了 YVO4∶Tb3+、YPO4∶Tb3+和YV1-xPxO4∶Tb3+系列荧光粉室温下的发光性质.受晶体场影响,紫外激发下YVO4∶Tb3+中Tb3+发光主要以5D3→7FJ(J=6,5,4,2)跃迁发光为主,发光显示为蓝光;P元素的增加改变了 YV1-xPxO4∶Tb3+晶体场环境,增强了基质与5D3、5D4能级间的多声子弛豫及5D3 →5D4能级间的交叉弛豫,5D4→7FJ'(J'=6,5,4,3)发射逐渐占优,发光呈现蓝、青、绿发光变化;掺杂浓度对YPO4∶Tb3+发光调控作用显著,随着掺杂浓度增加,Tb3+的5 D3与5 D4能级间的交叉弛豫作用增强,5D3发光减弱,5D4发光增强,通过调整掺杂浓度实现材料发光由青光到绿光的调控.综上,通过基质组分及掺杂浓度调节,可实现Tb3+掺杂钒磷酸盐体系蓝绿发光调控.

    钒磷酸盐高温固相法交叉弛豫过程能量传递拉曼光谱稀土发光材料

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    基于NaErF4@NaYF4上转换材料的高灵敏度变电站设备温度监测

    杨帆张利李楚涵陈铭岳...
    1434-1442页
    查看更多>>摘要：实时监测变电站设备的温度变化,预防故障,对保障电力供应至关重要.目前,变电站设备的温度监测主要依赖人工红外测温技术,存在操作依赖性强、易受干扰等问题,且难以检测设备内部故障.发光强度比(LIR)是一种不受光谱损失、环境等因素影响的稳定光学参数,适用于温度检测.稀土掺杂的上转换(UC)材料的多发射峰特性与LIR技术高度契合,展现出在高精度温度监测方面的潜力.本文提出了一种基于NaErF4@NaYF4核壳结构的UC材料和LIR技术的非接触式变电站设备温度监测方法.实验表明,该方法在25～225 ℃具有高准确性和灵敏度,灵敏度高达35 × 10-3 ℃-1,可有效监测设备内外的温度变化,为变电站设备的温度监测提供了新的技术方案.

    变电站温度监测上转换发光发光强度比核壳结构NaErF4@NaYF4

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    BiOCl/UiO-66-NH2复合光催化材料的制备与性能研究

    介颖泽王英戈张卫珂杨艳青...
    1443-1452页
    查看更多>>摘要：采用溶剂热法成功制备了一种BiOCl/UiO-66-NH2复合光催化剂,通过X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)和N2吸附-脱附比表面积分析(BET)等对其形貌、结构和光催化性能进行表征.结果表明,UiO-66-NH2颗粒均匀地嵌在BiOCl的花状结构上,形成紧密接触的界面.该复合光催化剂在可见光照射下表现出优异的光催化降解罗丹明B(RhB)的性能,经可见光照射40 min可以完全去除溶液中的RhB,降解能力是纯BiOCl材料的3.53倍.光催化活性的增强归因于BiOCl和UiO-66-NH2之间形成的Z型异质结,该异质结促进了光生载流子的有效分离和转移.此外,该复合光催化剂在连续4次循环中表现出良好的稳定性,对RhB的降解率仍保持在90％以上.

    BiOClUiO-66-NH2复合材料Z型异质结光催化降解

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    基底温度对磁控溅射制备NiOx薄膜综合电致变色性能的影响

    蔡晓佳黄家健孙丹丹梁嘉盈...
    1453-1463页
    查看更多>>摘要：为研究基底温度对NiO,薄膜综合电致变色性能的影响,在基底温度分别为室温、50、100、200和300℃下,采用直流反应磁控溅射法制备了 NiOx薄膜,并对薄膜的形貌、循环稳定性、光学调制率、记忆效应、响应时间和附着力等性能进行测试表征和对比分析.研究结果表明,基底温度对NiOx薄膜的电致变色性能影响较为复杂,基底温度为100 ℃时制备的薄膜综合性能最优,具有电荷容量密度衰减率低、记忆效应好、响应速度快、调制率高和与基底附着力较好等特点.本研究对NiOx基电致变色器件的设计和制备具有一定的参考意义.

    电致变色NiOx响应时间记忆效应循环稳定性附着力

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    粉体还原对硒化亚铜热电性能的影响

    陈继虎路亚妮
    1464-1470页
    查看更多>>摘要：硒化亚铜(Cu2Se)作为一种典型的类液体热电材料,不仅拥有较好的电传输性能,而且具有较低的晶格热导率.纳米工程是实现热电材料高热电性能的有效手段,然而在合成纳米级Cu2Se颗粒时,材料极其容易被氧化,从而影响其热电性能.为了研究粉体还原对Cu2Se热电性能的影响,本文用水热法合成了纳米尺度的Cu2Se粉体,分别采用氢氩混合气(氢气体积分数为5％)和纯氩气吹扫粉体,并结合放电等离子烧结技术制备了致密度95％以上的Cu2Se块体材料.结果表明,粉体还原后,Cu2Se块体中的氧含量明显降低,并且在800 K时热导率降低了 41％,ZT值提高了 16％.

    水热法粉体还原硒化亚铜热电性能晶格热导率

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