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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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    植物补光用In3+掺杂Zn3Ga2Ge2O10∶Cr3+远红光发光材料的性能研究

    白琼宇王春浩
    1568-1575页
    查看更多>>摘要：采用高温固相法制备了 Cr3+掺杂的远红光荧光粉,并通过引入In3+对Zn3Ga2Ge2O10∶Cr3+发光特性进行了调控.通过XRD对Zn3(Ga1-xInx)2Ge2O10∶2％Cr3+(摩尔分数)的晶体结构进行了分析.利用室温荧光光谱和热释光光谱分析了 Zn3(Ga1-xInx)2Ge2O10∶2％Cr3+的发光特性,其发射光谱由4T2(4F)→4A2和2E→4A2跃迁的705、721 nm两发光峰叠加而成.随着Zn3(Ga1-xInx)2Ge2O10∶2％Cr3+中In3+掺杂浓度增加,材料发射光谱呈现展宽的现象,这是Cr3+所处晶体场环境的改变导致了晶体场劈裂程度的变化.光谱展宽后荧光材料的发光特性与植物中光敏色素吸收谱更加匹配,因此其有望应用于植物照明领域.此外,随着In3+掺杂浓度增加,荧光材料表现出红色长余辉现象,并且余辉时间与In3+掺杂浓度有关.

    荧光粉Zn3Ga2Ge2O10∶Cr3+In3+掺杂远红光阳离子替代植物补光

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    基于吡嗪羧酸配体的Zn(Ⅱ)配合物的合成、晶体结构及荧光性能研究

    吴苗宋娟周云龙任传清...
    1576-1582页
    查看更多>>摘要：在水热条件下,以2,6-双(2-吡嗪基)吡啶-4-对苯甲酸(Hbppc)为配体,ZnCl2为金属源,成功合成了一例锌配合物[Zn2(Hbppc)(bppc)Cl3].0.5H2O.通过SXRD、PXRD、IR、FT-IR等方式对配合物进行了表征.X射线单晶衍射表明此配合物结晶属正交晶系Pbca空间群,双核零维结构,双核结构通过氢键进一步连接形成2D超分子网络结构.通过Crystal Explorer 21程序对该配合物进行了 Hirshfeld表面分析.此外对配体及配合物进行了荧光分析,结果表明相比于自由配体,配合物的荧光显著增强.通过Gaussianview 5.0和Gaussian 09W计算了有机配体和配合物的前线分子轨道能量,探究了荧光增强的机理.

    吡嗪羧酸锌配合物晶体结构荧光性质Hirshfeld表面分析前线分子轨道

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    4,4'-联吡啶桥联的钴配位聚合物的合成、表征及量子化学计算

    史燚威杨瑞杰张迎春王鑫...
    1583-1590页
    查看更多>>摘要：本文通过溶剂热法以对甲基苯磺酸钠为主配体,4,4'-联吡啶为辅助配体制备了一种结构新颖的钴配位聚合物｛[Co(4,4'-bipy)(H2O)4]·(p-CH3C6H4SO3)2}n.通过红外光谱、X射线单晶衍射、热重分析、X射线粉末衍射等方法对钴配位聚合物进行了表征.结果表明,{[Co(4,4'-bipy)(H2O)4]·(p-CH3C6H4SO3)2} n属于单斜晶系,P21/c空间群,晶胞参数为 a=11.319 1(14)Å,b=8.062 6(11)Å,c=14.936(2)Å,α=90°,β=92.423(4)°,γ=90°,V=1 361.9(3)Å3,Z=2.中心金属Co(Ⅱ)离子为六配位略有畸变的八面体构型,通过4,4'-联吡啶中的N原子桥联形成一维无限链状,层间通过配位水分子与对甲基苯磺酸之间的氢键作用进一步扩展成三维超分子结构.并运用Gaussian 09程序对钴配位聚合物中[Co(4,4'-bipy)2(H2O)4]·(p-CH3C6H4SO3)结构单元进行了量子化学计算,获得了优化构型.原子电荷分布及前沿占据轨道组成很好地佐证了晶体结构的配位环境.电化学阻抗测试结果证明该配位聚合物的电阻较小,导电性能良好,为其在电化学应用方面提供了一定的理论依据.

    钴配位聚合物溶剂热法晶体结构4,4'-联吡啶量子化学计算

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    La3+取代的纳米尺寸砷钨氧簇的合成、晶体结构及光催化性质研究

    杨玲苏斌斌王宏胜李金钊...
    1591-1598页
    查看更多>>摘要：本文基于自组装原理,以Na2WO4·2H2O、亚砷酸钠和LaCl3·6H2O为主要原料,采用一锅法将稀土金属Lam与缺位结构的多钨氧簇构筑单元结合得到了一例新型稀土基砷钨氧簇合物,并借助单晶X射线衍射、X射线粉末衍射(PXRD)、傅里叶红外光谱(IR)等手段确认了其结构和组成.单晶X射线衍射结果表明:该配合物属于单斜晶系,C2/c 空间群,晶胞参数为 a=3.595 56(14)nm,b=1.222 48(4)nm,c=2.247 34(9)nm,β=117.117 0(10)°,V=8.792 3(6)nm3,Z=4,其分子式为[(CH3)2NH2]8H3.56[{ LaO(H2O)2 ｝ {WO(H2O)｝ ｛ W0.24(H2O)2 }{ AsW9O33 } 2].在该化合物中,聚阴离子簇[{LaO(H2O)2｝ {WO(H2O)}{W0.24(H2O)2} ｛AsW9O33｝2]11.56-具有三明治结构,可以看作是由两个｛AsW9O33}单元夹心1个｛LaO(H2O)2｝片段、1个{WO(H2O)｝组分和1个{W0.24(H2O)2｝片段组成.本文进一步探究了该化合物对于罗丹明-B的催化降解性质,结果表明,在300 W的汞灯照射条件下,该化合物表现出了良好的光催化活性,降解效率为74％.

    多金属氧酸盐砷钨氧酸盐一锅法镧配合物晶体结构有机染料光催化降解

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    新型三维Ni(Ⅱ)配合物的合成、晶体结构及对水中Fe3+、CrO42-与Cr2O72-的检测

    安航宜黄艳嬉王爱荣王晓丽...
    1599-1607页
    查看更多>>摘要：本文以3,5-吡啶二甲酸(简称3,5-H2pdc)、1,4-双(1-咪唑基)苯(简称bib)及Ni(NO3)2为原料,通过溶剂热法合成出了一种新型Ni(Ⅱ)配位聚合物[Ni(pdc)(bib)(H2O)]n(简称Ni-CP),并对其进行X射线单晶衍射、X射线粉末衍射、热重、红外光谱、荧光性能等分析研究.研究结果显示:Ni-CP属单斜晶系,空间群C2/c,其不对称单元包含1个Ni(Ⅱ)、2个1/2的bib配体、1个完全去质子化的3,5-pdc2-配体和1个配位水分子.中心Ni(Ⅱ)采用六配位的方式形成NiO3N3的不规则八面体.bib配体和3,5-pdc2-配体分别通过双齿配位模式μ2-η1∶η1桥联和三齿配位模式μ3-η1∶η1∶η1桥联Ni(Ⅱ)形成三维金属有机框架.从拓扑的角度来看,其二维框架结构可以简化为3-连接的Schläfli符号为(4·82)拓扑结构.假如将3,5-pdc2-配体和Ni(Ⅱ)作为节点,bib配体视为连接器,三维结构可以简化为3,5-连接双节点的(4·6·8)(4·62·87)拓扑结构,孔隙率为17.4％.Ni-CP能够选择性检测出Fe3+、CrO4-与Cr2O72-,其检测限分别为4.275 × 10-5、2.681 ×10-5和2.681 ×10-5 mol/L,有较高的猝灭率.

    镍(Ⅱ)配合物溶剂热法晶体结构拓扑结构荧光性质孔隙率

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    MOCVD生长ZnO薄膜的气相寄生反应路径研究

    吴蕊胡洋唐荣芬阳倩...
    1608-1619页
    查看更多>>摘要：本文利用量子化学的密度泛函理论(DFT),研究了金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长ZnO薄膜过程中二乙基锌(DEZn)与叔丁醇(t-BuOH)体系的气相寄生反应机理.通过计算不同温度下反应路径的Gibbs自由能变化,从热力学角度详细分析关键中间产物(HOZnOBut、H(ZnO)2But、HZnOH)的水解及二聚物(Zn2O2H4、Zn2O4H4、Zn4O4H4)、三聚物(Zn3O6H6)的形成,揭示不利于ZnO薄膜生长的纳米颗粒可能的形成路径和产物.研究发现在高温沉积条件下(673.15 K＜T＜713.15 K),DEZn热解后的中间产物H(ZnO)2But容易与H2O发生双分子碰撞直接生成有利于ZnO薄膜生长的(ZnOH)2.但是这类中间产物同时会通过聚合消去反应形成二聚物和三聚物,这些聚合物是形成纳米颗粒的重要前体,其中由HOZnOBut聚合产生的聚合物(HOZnOBut)2连续脱去C4H8,并最终形成Zn2O4H4的反应最容易发生.因此,二聚物Zn2O4H4是最有可能提供纳米颗粒的重要前体.

    氧化锌金属有机化学气相沉积密度泛函理论寄生反应薄膜二聚物

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    Ⅵ族元素修饰对二维AlN电子性质影响的第一性原理研究

    莫秋燕欧满琳张颂荆涛...
    1620-1628页
    查看更多>>摘要：采用密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了 Ⅵ族元素(O、S、Se、Te)修饰对二维AlN电子性质的影响.计算结果表明,O修饰后,二维AlN体系的能带发生劈裂,从而转变为磁性材料;S、Se和Te修饰后,二维AlN电子态密度曲线自旋向上和自旋向下完全对称,形成了非磁性结构.从态密度图可以看出,费米能级附近的态密度主要由修饰原子的p态电子和N原子的p态电子贡献,导带底部逐渐向低能区移动,导致二维AlN的吸收波长阈值从紫外线区域向可见光移动.因此,修饰的二维AlN光催化效率提高,并有应用于可见光响应的光电子和自旋电子器件的可能.

    二维AlNⅥ族元素修饰第一性原理电子结构磁性

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    二氧化锡基染料敏化太阳能电池电子传输模型优化及器件性能研究

    程友良杜慧彬张忠宝王凯...
    1629-1639页
    查看更多>>摘要：针对染料敏化太阳能电池(DSSC)而言,其光阳极的材料特性与设计参数对DSSC性能具有显著影响.为了深入研究这一影响,本文采用数值模拟的方式,以探究光阳极结构变化对DSSC性能的详细影响.但目前的数学模型不够完善且预测精度较低,因而本文在光电子传输理论和朗伯比尔定律的基础上,采用常数堆叠法和可变堆叠法将孔隙率对电子扩散系数的影响引入到DSSC的数学模型中,建立了更加完善且精确的电子传输模型,该模型能够更深入剖析光阳极结构参数变化对DSSC性能的影响.通过数值模拟了在不同孔隙体积、电子寿命、SnO2涂层厚度及比表面积下DSSC的性能.结果发现:随着SnO2薄膜孔隙体积的增加,太阳能电池的短路电流密度逐渐减小,而开路电压则呈增大趋势,这导致光电转换效率逐渐降低.当孔隙体积达到0.10 cm3/g时,DSSC光电转换效率达5.16％,因此在保证电池刚性的前提下,尽量降低SnO2的孔隙体积,有利于吸收系数和扩散系数的提升,这两个参数的提升有利于DSSC整体性能的提升,同时电子寿命的延长会带来太阳能电池短路电流密度和开路电压的增大,进而提升光电转换效率,当电子寿命达到200 ms时,光电转换效率达到5.82％.本研究通过详细的数值模拟分析,为优化光阳极结构从而提升DSSC的光电性能提供了有力的理论指导,有助于进一步推动DSSC的研究与应用.

    染料敏化太阳能电池电子传输模型孔隙体积比表面积电子寿命数值模拟光电转换效率

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    富硫前驱体溶液对CuPbSbS3太阳能电池光伏性能的影响研究

    赵娅庄众魏梦园蒋青松...
    1640-1647页
    查看更多>>摘要：CuPbSbS3半导体材料因具有吸收系数高、禁带宽度适中等光电特性,在太阳能电池中具有广阔应用前景.本文采用丁基二硫代氨基甲酸(BDCA)溶液法,在管式炉退火过程中沉积CuPbSbS3薄膜.通过调节BDCA溶液中二硫化碳的比例,实现CuPbSbS3薄膜的可控沉积.通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪等测试技术表征CuPbSbS3薄膜的形貌和晶体结构,结果表明当乙醇、正丁胺、二硫化碳体积比为7.4∶9.6∶6时,所沉积的CuPbSbS3薄膜结晶形态较好.此外,构建结构为FTO/SnO2/CuPbSbS3/Spiro-OMeTAD/Ag的太阳能电池,测试其莫特-肖特基曲线、奈奎斯特阻抗谱、暗电流密度-电压曲线以及对称器件在暗态下的电流-电压曲线,进一步研究CuPbSbS3太阳能电池的界面电荷传输动力学.电学测试结果表明,所沉积的CuPbSbS3薄膜内部的缺陷复合中心密度与电荷传输电阻降低,光生载流子的非辐射复合减少,载流子输运性能提高.相应的CuPbSbS3太阳能电池实现了 0.81％的光电转换效率,短路电流密度为9.08 mA·cm-2,开路电压达到了 250 mV.研究成果为高质量CuPbSbS3薄膜沉积提供了实验基础.

    CuPbSbS3薄膜富硫前驱体溶液丁基二硫代氨基甲酸溶液法退火光电转换效率太阳能电池

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    腔体材料对氧化铜箔衬底上制备石墨烯的影响

    沈曦史永贵万玉慧付影...
    1648-1654页
    查看更多>>摘要：传统的化学气相沉积法制备的石墨烯普遍存在晶畴面积小、晶界缺陷多的问题,严重制约了大面积石墨烯的性能及应用.本文采用低压化学气相沉积技术在受限生长腔中的氧化铜箔衬底上制备石墨烯,对比研究了石英和刚玉两种材质的受限生长腔中,不同甲烷流量和生长时间条件下氧化铜箔衬底上石墨烯的形核生长状况.结果表明,相同生长条件下,相较于石英受限生长腔,虽然刚玉受限生长腔中石墨烯的晶畴尺寸较小,但是氧化铜箔衬底表面沉积的杂质颗粒较少,因而石墨烯的形核密度较低,晶体质量较高,更有利于大尺寸、高质量石墨烯的制备.

    石墨烯低压化学气相沉积受限生长腔氧化铜箔衬底形核

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