一、化合物半导体的增长（论文文献综述）
吕途[1]（2021）在《SnTe和Bi2Te3基热电材料的性能优化研究》文中研究表明随着社会发展与能源需求的矛盾与日俱增,平衡经济增长、能源消耗与环境保护三者之间的关系成为了世界范围内的挑战。因此,迫切需要发展可再生能源材料与技术来缓解能源危机问题。在诸多新材料中,热电材料可以直接实现热能与电能之间的相互转换,在功率发电和固态制冷等领域有着重要的应用前景,有望成为缓解当下能源危机的最佳候选材料。在高性能热电材料中,窄禁带碲化物占据重要的地位,例如,SnTe和Bi2Te3。SnTe与PbTe具有相同的晶体结构和相似的双能谷价带结构,并且具备无毒和环境友好等特征,被认为是可以替代PbTe的潜在热电材料。但是,SnTe中存在本征Sn空位,导致过高的载流子浓度恶化了 Seebeck系数,同时,又具有较高的晶格热导率,从而使其热电性能相对较低。若想实现功率发电,其性能仍有待进一步提升;而Bi2Te3基热电材料在室温附近具有良好的热电性能,是实现室温温差发电以及固态制冷的首选材料。但目前为止,其在功率发电方面尚未发展完全,进一步优化Bi2Te3基热电材料在300K～500K温度区间的热电性能,对于其在功率发电领域的应用具有现实而长远的意义。针对上述问题,本文采用熔融合成结合放电等离子烧结以及高压烧结技术,制备了 SnTe与Bi2Te3基热电材料,并通过设计元素掺杂、第二相复合,同时结合点缺陷工程、纳米结构工程等方法进一步优化其热电性能。具体研究内容以及结论如下:（1）基于异价Sb离子与SnTe中本征Sn空位之间的相互作用,采用协同的电荷平衡补偿掺杂方法,设计了一系列的Sn1-xSb2x/3Te（0 ≤x<0.20）化合物。该化合物中,每3个Sn2+被2个Sb3+以及1个Sn空位所取代。在第一级近似下,该化学组成根据电子计数规则不会贡献净的载流子,并且可以确保当生成第二相Sb2Te3之后不改变主相成分。但实际中,通过作为施主的Sb3+和作为受主的Sn空位之间的补偿作用,实现了载流子浓度的精微调控,使载流子浓度随着Sb掺杂含量的增加而逐渐降低,从而优化了材料的电输运性能。同时,共存的Sbsn取代以及Sn空位有效地散射载热声子,降低了材料的晶格热导率。最终,Sn1-xSb2x/3Te（x=0.12）样品在873K时获得了最高zT值～1.1。（2）在Sn1-xSb2x/3Te（x=0.10）的成分基础上,研究了 Pb-Sb共掺杂对材料热电性能的影响。由于Pb原子与Sn原子之间存在较大的原子质量差和原子尺寸差,采用Pb取代Sn位引入了质量和应力场波动,加强了点缺陷对声子的散射,进一步降低了材料的晶格热导率。此外,材料的载流子浓度随着Pb掺杂含量的增加而逐渐下降,从而提高了材料的Seebeck系数。最终,Pb掺杂含量为18 at%的样品在773K时获得了最高zT值～1.02。（3）研究了稀土元素Sm掺杂对p型（Bi0.2Sb0.8）2（Te0.97Se0.03）3热电性能的影响。结合成分以及微观形貌分析,测量了材料在298K～473K温度区间的电输运和热输运性能。我们发现,Sm掺杂没有明显改变样品的晶体结构对称性,并且在保持Seebeck系数基本不变的情况下提高了材料的电导率,进而获得了更高的功率因子。同时,Sm掺杂引入点缺陷散射声子,有效地降低了材料的晶格热导率,使Sm掺杂含量为0.4 at%的样品在423K时获得了最低热导率～0.92Wm-1K-1,并获得了最高zT值～1.22,相比于未掺杂样品提高了近～25%。此外,与通常认为的Sm元素以Sm3+方式取代Bi3+的观点不同,通过XRD衍射分析结合晶格常数的变化表明Sm元素为低于3价掺杂。（4）通过熔融合成结合高压烧结制备了 Gd掺杂（Bi0.2Sb0.8）2（Te0.97Se0.03）3热电材料,并对其退火前和退火后的样品分别进行了热电性能测试。研究发现,采用高压烧结可以制备具有高密度、高结晶度以及多取向纳米级晶粒的Bi2Te3热电材料,并在Bi2Te3晶体中引入了类似于调制结构的缺陷。共存的纳米级晶粒以及调制结构等缺陷有效地散射声子,降低了材料的晶格热导率。同时,通过退火处理实现了对材料内禀点缺陷的调控,优化了材料的载流子浓度,从而提高了 Seebeck系数。此外,通过Gd掺杂进一步提高了材料的电导率,使Gd掺杂含量为0.4 at%的样品在348K时获得了最高zT值～1.1,同时在298K～473K温度区间内获得了平均zT值～0.90。（5）研究了Co掺杂对n型Bi2（Te0.97Se0.03）3热电性能的影响,并分析了Co在基体中存在形式。结果发现,Co在n型Bi2（Te0.97Se0.03）3热电材料中具有较低的溶解度,其最终形成了微米级第二相CoTe2镶嵌在基体中。微米级第二相作为声子散射中心散射长波长声子,再结合少量的Co原子取代引入点缺陷散射短波长声子,有效地抑制了材料的晶格热导率。同时,载流子与Co离子携带的局域磁矩之间的相互作用提高了态密度有效质量,从而获得了更高的Seebeck系数。最终,Co含量为8 at%的样品在398K时获得了最高zT值～0.77。
任晓茹[2]（2021）在《Ⅰ-Ⅴ-Ⅵ族铋基多元硫族化合物纳米晶的可控合成及性能研究》文中研究说明Ⅰ-Ⅴ-Ⅵ族铋基多元硫族化合物纳米材料的元素组成绿色无毒、地球储量丰富且价格低廉,具有高电导率、多活性位点、窄禁带、生物无毒、高X射线衰减系数和高光吸收系数等优势和特性,广泛应用于能源存储与转换、催化和生物医药等领域。铋基多元硫族化合物纳米材料的合成是其有效开发和利用的基础。当前,铋基多元硫族化合物纳米材料的合成仍处于起步阶段,需要对该体系纳米晶的生长机理进行深入研究和理解,进而提出高效可控的合成策略。这里我们揭示了Ⅰ-Ⅴ-Ⅵ族纳米晶的生长机理,并设计合成出一系列铋基多元硫族化合物纳米材料。此外,我们将铋基多元硫族化合物纳米材料用作钾离子电池负极并对其性能进行研究。研究发现,在电化学反应过程中,引入原位脱溶的优良导体Ag/Cu,有效提高了钾离子电池的比容量以及循环稳定性。本论文的研究为铋基纳米材料的胶体化学可控合成做了补充并提供了新的思路和研究基础。同时,进一步拓展了该体系纳米材料在钾离子电池中的应用,为电极材料的设计与提升提供了更多方法。第一章,介绍了硫族化合物纳米材料的胶体合成与生长机理、铋基多元硫族化合物纳米材料的研究现状、铋基硫族化合物纳米材料的应用以及选题目的和意义。第二章,本章使用硫粉/十八烯作为反应硫源,通过热注入方法成功制备出两相高铋含量的新型Cu1.57Bi4.57S8和Cu2.93Bi4.89S9纳米晶以及Cu3BiS3纳米晶。实验中,利用Bi2S3晶种的Bi-S分子键束缚Bi3+,进而避免具有强氧化性的Bi3+被体系内产生的还原性成分还原为金属铋单质,并通过调节不同的Cu2-xS晶种与相对于Bi2S3晶种的比例制备出三相Cu-Bi-S纳米晶。我们深入研究并揭示了Cu-Bi-S体系的生长机理:m Cu2-xS+n Bi2S3→Cu-Bi-S。这项研究建立了一种合成高Bi含量多元硫族化合物纳米晶的有效方法。第三章,本章选用高反应活性的N,N’-二苯基硫脲为硫源,通过热注入法合成出不同尺寸和形貌的Cu3BiS3纳米晶。N,N’-二苯基硫脲可以有效平衡不同金属前驱体的反应活性,从而避免Bi3+的还原析出。此外,使用简单的阴离子与Bi3+的键合作用,通过生成Bi OCl反应中间体,并利用中间体的沉淀溶解平衡来调控Bi3+的反应速率,有效的控制了纳米晶的成核速率,得到了尺寸和形貌可控的Cu3BiS3纳米晶。此外,我们首次探索了三元Cu3BiS3纳米晶的钾离子电池性能,研究显示,Cu3BiS3纳米晶在0.5 A g-1的电流密度下,可以达到400 m Ah g-1的比容量。第四章,本章使用N,N’-二苯基硫脲通过热注入法成功制备出八面体形貌的AgBiS2纳米晶,并将其首次用作钾离子电池的负极材料。研究阐释了从AgBiS2纳米材料负极原位脱溶的Ag对钾离子电池的性能提升起到关键作用。并发现,在整个钾离子电池内部发生了置换/转化/合金化的混合电化学反应机理（两个以上）:AgBiS2-Ag/Bi-KBi2-K3Bi2-K3Bi。研究发现,Ag颗粒从母体中原位脱溶的过程使电极内部的导电性逐渐升高,并能够自发促进负极反应中K+的循环过程。电池在0.5 A g-1时,可提供420 m Ah g-1的高可逆容量;在5 A g-1时具有210 m Ah g-1的放电容量以及更高的倍率性能和300圈的长循环稳定性。这些发现为设计和开发用于KIB的高性能电极材料开辟了新的方向。第五章,本章利用一锅胶体化学法制备得到了室温下稳定的亚稳态立方结构的AgBiSe2和中间态斜方六面体结构的AgBiSe2纳米晶。研究发现,体系中当油胺量充足时,反应得到中间态斜方六面体相;当油胺量不足时,反应得到亚稳态岩盐立方相。通过调控油胺的用量可实现纳米晶的相转换合成。实验中还发现,斜方六面体相的形成需要大量的Ag缺陷以实现原子有序排列。这种利用配体稳定的亚稳态和中间态纳米晶的实验方法,可以进一步拓展至更多无机纳米材料的合成。最后,我们研究了AgBiSe2纳米晶的钾离子电池性能,在电流密度为0.5 A g-1时,可以达到350 m Ah g-1的比容量,是非常有潜力的钾离子电池负极材料。第六章对本论文涉及的研究体系进行了总结与展望。基于目前的研究结果与经验,可以将论文中涉及的合成方法拓展至更多的体系,并进一步拓展铋基多元硫族化合物纳米材料的潜在应用。总之,本论文主要研究胶体化学法合成铋基多元硫族化合物纳米晶,并将其用作钾离子电池负极材料。利用前驱体晶种调控、阴离子键合调控、通过化学组元调控、表面晶面配体调控等手段,制备出具有多种组成和形貌的Ⅰ-Ⅴ-Ⅵ族纳米晶,对其生长机理、内部结构、材料特性以及应用进行研究,对多元金属硫族化合物的合成中不同前驱体的实际成核生长过程进行探索,为铋基纳米材料的可控合成提供了新的思路,并将为组成无毒、资源丰富的多元硫族化合物纳米晶的应用设计和拓展提供化学制备基础。
谭毅成[3]（2021）在《耐等离子体刻蚀钇基复合陶瓷的制备及其性能研究》文中认为等离子刻蚀技术是选择性去除晶圆表面物质的一个重要工艺过程,是现代集成电路制造领域不可缺少的工艺步骤。等离子刻蚀目的是在涂胶的晶圆上高效地复制掩膜图形,通过化学和物理过程选择性地从晶圆表面去除不需要的材料,从而形成微电路。随着集成电路技术的高速发展,等离子体刻蚀技术逐渐成为纳米量级的集成电路制造和微纳制造工艺中广泛应用的刻蚀技术。随着刻蚀气体中含氟等离子体能量的提高,高能含氟等离子体会侵蚀腔体和腔体内部件,缩短部件的使用寿命;同时腐蚀过程中会生成难挥发的氟化物沉积在晶圆表面,同时也增加了晶圆的污染。因此,刻蚀机腔体和腔体部件材料的耐等离子体刻蚀性能变得至关重要,研究陶瓷材料的等离子体刻蚀机理以及制备优异的耐等离子体刻蚀性能陶瓷材料具有十分重大的意义。当前,广泛应用的陶瓷腔体材料集中于氧化钇陶瓷,高纯Y2O3材料成本高且机械强度低,它的断裂韧性和抗弯强度分别只有1.1 MPa.m1/2和130 MPa,这使得刻蚀机腔体部件在制造、运输或使用的时候容易损坏腔体内壁的高纯Y2O3材料,而99.9%Al2O3的断裂韧性和抗弯强度高达5-6 MPa·m1/2和400 MPa及99.9%ZrO2的断裂韧性和抗弯强度分别达4-5 MPa·m1/2和1000 MPa。本文在Y2O3粉体中混入一定比例的ZrO2或Al2O3,以此来制备锆增韧或铝增韧的钇基复合陶瓷（细分为钇锆复合陶瓷和钇铝复合陶瓷）并降低材料制造成本。本课题通过对比陶瓷在等离子刻蚀环境前后的质量损失率以及表面粗糙度变化,分析刻蚀前后陶瓷表面形貌和电子结合能变化,深入研究钇基复合陶瓷在等离子体环境中的刻蚀行为。本文的主要研究内容及重要结论如下:（1）通过物理溅射实验,研究了刻蚀后的质量损失、表面形貌与Y2O3/ZrO2或Y2O3/Al2O3比值之间的相互关系以及Ar等离子体与陶瓷表面发生的反应过程。确定了刻蚀后的质量损失率与Y2O3/ZrO2或Y2O3/Al2O3比值之间的非线性对应关系,且Ar等离子体与陶瓷表面发生的是纯物理反应过程,溅射出的物质为化合物颗粒。（2）通过物理刻蚀研究,对公认的Sigmund溅射理论进行了深入分析和研究,论证了钇基复合陶瓷在Ar等离子体环境中的耐溅射性取决于化合物的表面结合能这一重要事实。（3）通过化学刻蚀实验,研究了刻蚀后的质量损失、表面形貌与Y2O3/ZrO2或Y2O3/Al2O3比值之间的相互关系以及CF4等离子体与陶瓷表面发生的反应过程。确定了刻蚀后的质量损失率与Y2O3/ZrO2或Y2O3/Al2O3比值之间的非线性对应关系,且CF4等离子体与陶瓷表面发生了化学反应,利用刻蚀表面元素电子结合能的变化确认了化学反应产物,而化学反应产物的表面升华焓和沸点直接决定陶瓷材料的耐化学刻蚀性能。（4）利用渗流理论对钇基复合陶瓷在等离子环境中的质量损失进行了仿真。仿真结果表明当ZrO2或Al2O3的含量超过某一阈值时,钇基复合陶瓷的质量损失率将发生突变,这与实测质量损失率随ZrO2或Al2O3的变化趋势是一致的。
龙军华[4]（2021）在《柔性Ⅲ-Ⅴ多结太阳电池的大尺寸制备和器件研究》文中认为柔性Ⅲ-Ⅴ多结太阳电池因其高效、轻柔、稳定等优点,有望广泛应用于高空飞艇、临近空间大型无人机、商业航天等空间应用装置,以及新能源汽车、智能可穿戴装备等地面移动能源系统。本文针对柔性高效Ⅲ-Ⅴ多结太阳电池制备中存在的大尺寸外延材料的剥离及转移、柔性衬底制备等技术难题展开研究,同时对多结太阳电池光电互易关系、失效机制等器件物理问题进行了系统分析。主要研究成果如下:1.计算了缓冲层厚度对失配InGaAs异质外延应力弛豫的影响,通过优化单层缓冲层厚度,使影响应力释放的平衡位错密度接近最大值,应力释放效果最佳。高质量多结太阳电池外延材料是实现高效太阳电池的关键。分析了GaAs衬底失配生长的GaInP/GaAs/InGaAs三结太阳电池,表面原子力显微镜和横截面透射电子显微镜测试显示外延晶体质量良好。此外在三结太阳电池外延的基础上获得了1.96/1.55/1.17/0.83 eV AlGaInP/AlGaAs/InGaAs/InGaAs 四结太阳电池,其中AlInGaAs组分步进缓冲层几乎将全部失配位错限制在内部界面使其不会穿透到有源区,两结InGaAs子电池的失配应力已基本弛豫。2.突破常规的柔性太阳电池制备方案,创新性地提出了电镀与低温键合相结合的薄膜外延层转移方案,使得柔性太阳电池的制备工艺缩减一半,柔性衬底和外延材料之间的残余应力大大降低,且电池更轻柔、良品率更高、更适合批量生产。采用该技术成功制备了 4寸柔性三结太阳电池,光电转换效率达到34.68%,重量面密度为169 g/m2。该技术路线不受晶圆的尺寸限制,可以制备6寸、8寸甚至更大尺寸的晶圆,普遍适用于Ⅲ-Ⅴ多结太阳电池,有望以低成本实现大尺寸柔性多结太阳电池的量产。同时利用转移矩阵方法构建了基于三结太阳电池天然纹理背反射器的光捕获和光子循环模型,并在此光学模型基础上优化设计了300～1350 nm 双层 TiOx/SiO2（44/83 nm）减反射膜和 300～1650 nm 四层ZnS/MgF2/ZnS/MgF2（45/17/7/71 nm）减反射膜。3.针对倒装直接生长的四结太阳电池存在的低短路电流密度但开路电压正常的这一关键问题,进行了四结太阳电池的失效分析,结果表明:短路电流密度的急剧下降并不是因为AlInGaAs组分步进缓冲层中产生的失配位错穿透到InGaAs子电池中导致漏电通道,而是因为金属有机物化学气相沉积最先生长AlGaInP子电池时引入的Al-O深能级缺陷增加了非辐射复合率并降低了材料的光学性能。通过改用高纯三甲基铝源优化AlGaInP子电池材料的外延生长,获得了光电转换效率为34.9%、开路电压为3.53 V的四结太阳电池。4.针对多结叠层太阳电池的子电池电流密度-电压曲线无法直接测量的难点,采用外量子效率与不同注入电流密度电致发光之间的光电互易关系,计算了多结太阳电池的子电池电流密度-电压特性曲线。单个子电池的分析是评估多结太阳电池性能的关键。基于多结太阳电池的光电互易关系可以分析子电池的光电特性,实现子电池针对性地优化设计指导。四结太阳电池整体效率提升的关键是降低AlGaInP顶电池的深能级复合和0.83 eV InGaAs底电池的体复合。对于底电池可以设计微纳纹理结构背反射器,实现光子回收和光捕获以增加开路电压和短路电流密度。与低带隙的底电池相比,制造高带隙的顶电池更具挑战性。减少Shockley-Read-Hall复合至关重要,尤其是对于高Al组分AlGaInP顶电池,必须平衡Al含量和材料生长质量。适当地增加有源区发射极的Al含量是一种友好的解决方案,这可以在确保足够的扩散长度的同时增加开路电压。
李庆仪[5]（2021）在《高压下过渡金属硫族化合物载流子动力学的超快光谱研究及压力调控》文中指出21世纪初,石墨烯的发现让人们深刻认识到:仅通过改变材料维度,即可对其性质产生深刻的影响。伴随着石墨烯研究的浪潮,有关原子级厚度纳米片层材料的制备、表征以及性质调控等技术变得愈加成熟,由此也直接推动了如二维过渡金属硫族化合物（two-dimensionaltransition metal dichalcogenides,2D-TMDCs）等二维层状材料的快速发展。与石墨烯相比,二维过渡金属硫族化合物同属于范德瓦尔斯材料（vd W material）,其材料内部相邻层之间通过弱的范德瓦尔斯力相结合,而每个单层中的原子之间则由强的化学键相互关联。正是由于这种层内与层间相互作用的强弱对比,使得通过机械剥离或液相剥离等自上而下的手段从其体材料中制备单层或少层的二维过渡金属硫族化合物材料成为可能。对于不同主族的过渡金属硫族化合物而言,其性质差异较大。第六主族过渡金属硫族化合物的化学式可以统一表达为MX2,其中M为过渡金属原子（Mo,W）,X为硫族原子（S,Se,Te）。当硫族原子为S或Se时,对应的四种材料MoS2,MoSe2,WS2,WSe2均表现出半导体材料性质。研究表明,以上四种过渡金属硫族化合物半导体材料的带隙在1-2 e V左右,恰好与可见及近红外光谱范围相对应,使得上述材料在光伏领域具有重要应用价值。通过理论计算及实验研究发现,上述四种过渡金属硫族化合物的体材料均为间接带隙半导体,而当其厚度或层数由体材料逐渐减小时,由于量子限域效应的不断增强,导致材料能带结构发生巨大变化,以致于在层数减小至单层极限时,上述材料均由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体,并表现出明显的发光特征。与体材料及少层材料相比,单层材料作为直接带隙半导体,其发光量子效率得到了极大增强,而其厚度却同时降低至亚纳米量级,这种独特的结构及光学性质使得第六主族过渡金属硫族化合物半导体材料在光电子学器件应用中逐渐发挥出巨大潜力,并为芯片制造领域延续摩尔定律的目标提供了可能的解决方案。对于由半导体材料及其异质结所构成的光电器件而言,无论其光吸收过程、光致发光过程以及电荷转移、能量转移等过程,都与材料内部载流子间的多体相互作用以及超快动力学过程直接相关。因此,仅仅对平衡状态下半导体材料及其异质结的电子能带结构加以研究是远远不够的,而只有在对其电子能带结构认识的基础上,进一步通过实验及理论研究对材料内部载流子间的多体相互作用及超快动力学过程加深了解,才能获得对材料光电性质的深刻认识,并寻求通过外界条件的改变来实现对光电器件性能的调控与优化。在实验上,通过改变外界条件来改变过渡金属硫族化合物半导体材料性质的方法有很多,例如对材料进行载流子掺杂、外加偏压、调控材料周围环境的介电常数、改变材料衬底、扭转层间转角等物理手段,以及改变材料元素组成及配比等化学手段。与此同时,由于过渡金属硫族化合物半导体材料的特殊结构及其较弱的范德瓦尔斯层间相互作用,使得通过单纯对其施加拉伸或压缩应变即可对材料的电子能带结构带来深刻影响。在本文中,我们通过液相剥离手段从MoS2体材料中制备得到了少层MoS2材料,并通过统计拉曼光谱手段得出样品中材料层数以四层为主。在此基础上,通过利用金刚石对顶砧压机装置（diamond anvil cell,DAC）对少层MoS2样品施加静水压,并利用自行搭建的高压下稳态吸收光谱系统以及高压下飞秒时间分辨瞬态吸收光谱系统,对少层MoS2材料的电子能带结构及相应的载流子间多体相互作用和超快动力学过程随静水压环境的变化规律进行了系统的实验研究,具体研究内容如下:（1）通过金刚石对顶砧压机装置,我们对少层MoS2样品施加静水压环境,压强改变范围从0.08 GPa增大到3.20 GPa。通过测量不同压强下少层MoS2的稳态吸收光谱,发现其A、B激子共振吸收峰位置随着压强的增大发生单调蓝移,两激子峰间能量差不断增大,与此同时,A、B激子共振吸收峰的半高全宽也随着压强的增大而不断扩大。在静水压作用下,由于A、B激子所处的导带K谷不断上抬,导致了A、B激子共振吸收峰位置发生了单调蓝移。与此同时,由于材料层间距在静水压作用下的不断减小,使得层间相互作用不断增大,引起少层MoS2布里渊区K点处的价带劈裂相应增大,由此导致了A、B激子共振吸收峰间能量差的不断扩大。且由于静水压作用下电子带隙附近不同能谷间发生能量相对移动,导致载流子与声子间的谷间散射过程加强,从而引起了A、B激子共振吸收峰宽度的不断扩大。在此基础上,利用高压下飞秒时间分辨瞬态吸收光谱手段对少层MoS2载流子的超快弛豫动力学过程随静水压的演化进行了系统研究。实验发现,随着静水压的不断增大,与A、B激子对应的基态漂白峰的衰减不断加快,通过全局拟合分析可将上述衰减过程分为两个阶段,并分别归属为热载流子冷却过程及激子解离过程。随着静水压的增大,载流子-声子散射过程不断增强,导致热载流子冷却过程不断加快。伴随冷却过程,载流子弛豫到带边并形成激子。由于层间距的减小导致相邻层间介电屏蔽增强,激子结合能相应减弱,加上载流子间以及载流子与声子之间的散射不断增强,从而导致了激子解离过程也随之加快。（2）在常压下,首先利用飞秒时间分辨瞬态吸收光谱系统,对非共振激发条件下不同功率密度泵浦光作用后,固定延迟时间下少层MoS2的A激子吸收光谱的特征变化做了系统研究。研究发现,实验中所测试的少层MoS2样品在常压下发生Mott相变的临界密度,即其常压下的Mott密度约为NMott=4.2×1013cm-2。当Mott相变发生后,由于自由载流子密度增大,使得其吸收逐渐增强,导致瞬态吸收光谱中A激子漂白峰呈现出整体上抬的趋势。与此同时,由于激子、自由载流子间的弹性及非弹性碰撞随着载流子密度的增大而增强,激子解离加快,使得A激子漂白峰随激发光强逐渐增宽,并伴随其强度的逐渐减弱。在此基础上,我们进一步利用金刚石对顶砧压机对少层MoS2样品施加高压环境,在固定光注入载流子密度n0小于常压下测得的Mott密度NMott的条件下,对少层MoS2样品瞬态吸收光谱中A激子漂白峰受到压力作用影响下的光谱特征变化进行了深入研究。实验发现,当压强增至1.81 GPa后,A激子漂白峰宽度明显增大,强度逐渐减弱,且与常压高激发密度条件下发生了相同的光谱特征变化,即A激子漂白峰整体上抬,由原来的负峰整体变为正值,呈现出下陷正峰的形状。综合以上光谱特征变化可以推断:在光注入载流子密度固定为n0=3.29×1012cm-2的前提下,当压强达到1.81 GPa时,实验测定的少层MoS2样品中发生了Mott相变,且这一Mott相变是由压力诱导少层MoS2的Mott密度降低导致的。
王金圆[6]（2021）在《杂化半导体异质结材料的制备及其光电催化二氧化碳还原》文中研究指明二十世纪以来,化石燃料的大量使用使大气中CO2的浓度逐年上升造成全球变暖,同时也导致了巨大的能源危机。因此,将CO2转化为碳基燃料不仅可以降低大气中CO2的浓度,同时可以解决能源危机。光电催化还原CO2结合了光催化与电催化还原CO2的优势并可以模拟自然光合作用的过程,是将CO2转化为可再生碳基燃料最有前景的方法之一。在光电催化还原CO2研究领域中,开发新型高效的光电催化剂是目前的研究热点。半导体材料是最常见的光电催化剂,但是它们大多数在光电催化还原CO2中的催化效率仍然较低。解决该问题的方法一般是掺杂、修饰及结合另一种半导体制备异质结材料,进而改善材料的可见光吸收性能、调节带隙和提升材料载流子的分离效率等。本论文以半导体光电催化材料为基础,构建了碳基材料（有机导电聚合物及沸石咪唑框架）与半导体材料组成的新型杂化半导体异质结光阴极材料,详细研究了材料的光电性能及其在光电催化还原CO2中的应用,并提出了光电催化还原CO2生成碳基能源分子可能的机理。本论文的研究内容和结论包括以下三部分:1、异质结CN/Ti O2光阴极材料用于光电催化还原二氧化碳的研究构建了一系列基于聚吡咯（PPy）的CN/Ti O2半导体异质结光阴极材料（命名为PTCN-X,X代表煅烧温度）。研究结果表明,随着热解温度的升高,材料中吡啶氮活性物质的含量随之增加,且异质结发生了由p-n结到n-n结的转变。载流子分离效率的测试证明这种转变提升了材料光生电子-空穴对的分离效率,其中PTCN-400的载流子分离效率是PTCN的5.5倍。在最佳光电池PTCN-400|KHCO3|Bi VO4中,CO2还原的表观量子效率最高（0.39%）,是同等条件下光阴极PTCN（0.015%）的26倍。该体系以高达71.4%的选择性生成C2+产物,并且能够在工作20 h后仍然保持较高的催化活性。13CO2同位素标记实验验证了所生成产物中的碳源为CO2,结合H218O同位素标记法提出了该体系光电催化还原CO2可能的机理。这是一种简便且低成本的制备半导体异质结光阴极材料的方法,可以解决Ti O2对可见光吸收效率低、载流子复合速率快的问题,进而提升催化剂光电催化还原CO2的能力。2、金属修饰的聚噻吩/Ti O2异质结材料用于光电催化还原二氧化碳的研究构建了一系列具有可见光响应的金属修饰的聚噻吩（PTh）/Ti O2复合异质结光阴极材料（命名为M-PTCS,M代表金属Cu、Pd或Cu Pd）。研究结果表明M-PTCS的导电性与光电流密度较PTCS均有显着的提升,该系列光阴极材料在M-PTCS|KHCO3|Bi VO4光电池中光电催化还原CO2的性能优异。由于对C2+产物较高的选择性,光阴极Cu-PTCS在-0.6 V偏压下具有最高的表观量子效率（0.19%）,是同等条件下光阴极PTCS的4倍。飞秒瞬态吸收光谱测试表明光阴极Pd-PTCS具有最佳的载流子分离效率,说明金属Pd对界面处光生电子的提取速率最快。因此,双金属修饰的光阴极Cu Pd-PTCS由于活性位点的增加以及金属Cu和Pd纳米颗粒之间的协同作用,不仅降低了反应的过电位,而且在-1.0 V的偏压下生成甲酸的速率高达463μM h-1 cm-2,是光阴极Pd-PTCS的14倍(34μM h-1 cm-2)。此外,13CO2同位素标记实验证明了产物的碳源为CO2。因此,这种构筑金属修饰的杂化半导体异质结的策略使催化材料获得了性能的提升进而达到优异的光电催化还原CO2的性能。3、CN修饰的p-n异质结Co3O4/Zn O用于光电催化还原二氧化碳的研究构建了CN修饰的Co3O4/Zn O复合半导体异质结光阴极材料（CN/Co3O4/Zn O）及对比光阴极材料。研究结果表明原位引入Co3O4纳米层后,相比于单独的Zn O纳米棒,复合材料的带隙变窄、CB位置负移。因此,杂化半导体异质结CN/Co3O4/Zn O增强了对可见光的吸收,并且由于p-n异质结的构筑实现了良好的光生电子-空穴对的分离。将其应用于光电催化还原CO2的体系中,能够有效地将CO2还原为以CH3CH2OH为主的碳氢化合物。光阴极CN/Co3O4/Zn O在-0.8 V偏压下光电催化还原CO2的表观量子效率达到0.47%,是相同偏压下Zn O光阴极的近5.5倍。进一步的对比实验说明电解液的浓度会影响催化剂对不同产物的选择性,单波长下光电催化反应的测试表明体系的催化效率与材料对该波长的吸收效率有关。最佳光阴极CN/Co3O4/Zn O光电催化性能的提升可归功于p-n异质结材料的构筑提高了载流子的分离效率,Co3O4和CN的修饰提高了材料对了可见光的吸收性能,并使复合材料获得了更多的活性位点,从而整体提升了材料的光电催化还原CO2的性能。
张涛[7]（2021）在《基于材料基因组数据库的新型多元半导体第一性原理计算设计》文中研究说明基于半导体材料的太阳能电池、发光器件、光电探测器、场效应晶体管等功能器件在过去70多年中吸引了广泛关注。为进一步提升这些器件的性能,近年来大量研究集中在新型半导体材料的设计上,其中,多元化合物半导体是这些新型半导体中非常重要的一类。相对于一元元素半导体和二元化合物半导体,多元半导体材料具有更多的组分和结构自由度,这丰富了它们的性质,但同时也增加了研究的复杂性,导致传统实验“试错法”研究这类材料往往需要较高的成本和较长的周期。2010年以来,新兴的材料基因组数据库和第一性原理高通量计算弥补了“试错法”的短板,极大加速了新材料的设计。基于材料基因组数据库和第一性原理高通量计算,我们能够以目标特性为导向较快设计一系列性能优异的新型多元半导体材料。同时,基于高通量计算数据,可以训练组分元素和晶体结构与半导体性质之间的关系模型,为筛选稳定且具有特定性质的半导体提供更高效的方法。本论文一共分为七章。第一章介绍了材料基因组数据库和高通量计算的发展现状。简述了钙钛矿材料和基于闪锌矿、纤锌矿结构的新型多元半导体材料的性质与应用。讨论了利用第一性原理高通量计算设计新型多元半导体材料的可能研究方向。第二章简要介绍本文所涉及的基本理论和计算方法,包括密度泛函理论、热力学稳定性判断方法、形成能计算中的总能修正以及机器学习模型性能评估参数。第三章介绍了基于上述理论和方法开发的多元半导体热力学稳定性高通量计算软件包。该软件包包含自动化VASP管理、热力学稳定性计算及数据可视化共三个模块。各模块之间耦合度低,可以灵活地实施以目标特性为导向的材料设计与筛选。此外,由于新设计材料的晶格常数未知,我们的软件包可基于部分材料的计算,训练得到可快速预测合理晶格常数的机器学习模型,并利用该模型产生后续初始结构的合理晶格常数,以减少结构优化所需时间。第四章主要讨论了约6万种ABX3单钙钛矿、980种A2B+B3+X6卤化物双钙钛矿和78种层状双钙钛矿材料的第一性原理高通量计算。首先,我们通过不同组分元素的排列组合构建了 980种A2B+B3+X6卤化物双钙钛矿材料。热力学稳定性计算表明,980种卤化物双钙钛矿中只有112种是稳定的,而文献中预测稳定的27种在考虑了更多的竞争相化合物后实际上是不稳定的。这980种卤化物双钙钛矿材料的稳定性主要由A,X和B+位元素决定,并随着A位元素变重（从Li到Cs）和X位元素变轻（从I到F）而逐渐增加。带隙主要由X,B+和B3+位元素决定,随着X位元素变重而单调减小。112种稳定卤化物双钙钛矿的带隙分布在2.02 eV-9.48 eV。其中大部分卤化物双钙钛矿材料的带隙均大于3 eV,所以这类材料并不适用于光伏器件。但我们发现较多晶格失配率小于1%且带隙差大于0.5 eV的卤化物双钙钛矿成对出现。这些卤化物双钙钛矿之间可以相互混合形成合金材料,这些合金材料具有高度的互溶性,因此可以较好地进行能带工程设计。在构建上述980种双钙钛矿材料时,仅挑选了少部分满足化合价平衡的元素组合。紧接着,我们继续探讨了除此之外,还有哪些元素组合可能形成稳定的双钙钛矿材料。由于可能的元素组合数量非常多,无法直接使用高通量计算展开研究。因此,我们首先计算了 6万多种ABX3单钙钛矿材料,并利用该数据集训练了高精度的机器学习分类模型。经测试,该模型可准确预测实验合成的单、双钙钛矿材料的热力学稳定性（准确率超过96%）。最终,我们使用该模型从约400万种元素组合中筛选出68,278种热力学稳定的双钙钛矿材料。此外,我们还探索了一系列<111>取向的层状卤化物双钙钛矿,并发现3种热力学稳定的层状卤化物双钙钛矿 Cs4MnSb2Cl12,Cs4CuSb2Cl12 和 Cs4ScSb2Br12。第五章讨论了四元氮族化合物半导体Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ2-Ⅴ4的热力学稳定性、电子结构、光学性质以及潜在的异质结组合。通过选择不同的元素组合设计了 1008种四元化合物,其晶体结构包含两种闪锌矿衍生结构（锌黄锡矿,黄锡矿）和两种纤锌矿衍生结构（纤锌矿-锌黄锡矿和纤锌矿-黄锡矿）。计算发现,绝大部分氮化物的基态结构是纤锌矿衍生结构;磷化物、砷化物的基态结构则取决于Ⅰ位元素,I=Li和过渡金属时为闪锌矿衍生结构,I=Na、K、Rb、Cs时为纤锌矿衍生结构。通过研究热力学稳定性发现,稳定性主要由Ⅰ、Ⅴ和Ⅳ位元素决定,而Ⅲ位元素的影响较小;1008种化合物中有20种是热力学稳定的,16种未见报道。这20种稳定化合物的电子能带结构、光学性质分析表明,13种化合物为直接带隙半导体,其中4种因跃迁禁止导致较弱的光吸收,其余9种均表现出强的光吸收。基于上述结果,我们还发现了 23组晶格失配率小于2%的Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ2-V4/Ⅲ-Ⅴ异质结组合,这些异质结有望应用于多种光电器件。第六章我们系统地研究了四元硫族化合物Ⅰ2-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ4的热力学稳定性、基态结构和带隙。这类化合物既可以具有四配位的传统类金刚石结构,也可以具有多种非四配位的非传统结构。通过不同组分元素的组合可得到多种四元硫族化合物,但这些化合物的热力学稳定性和基态结构都是未知的。因此,我们选择了实验中较常见的7种晶体结构,对2079种四元硫族化合物展开了高通量计算研究。计算结果发现,2079种化合物中472种是热力学稳定的。这些稳定化合物的基态结构主要由Ⅰ位和Ⅱ位元素决定,例如当Ⅰ位元素为Cu、Ag,Ⅱ位元素为Be、Mg时,化合物的基态结构为传统类金刚石结构;而当Ⅱ元素位为Sr、Ba时,化合物的基态结构则均为非传统结构。电子结构计算发现,通过组合不同的Ⅰ位和Ⅱ位元素可使得带隙分布于0 eV-4.2 eV范围内。第七章回顾总结了所有章节,并讨论了现有研究的不足以及未来改进方向。
苑旭雯[8]（2021）在《模拟混凝土孔隙液中不锈钢自然钝化及脱钝行为研究》文中提出钢筋混凝土结构在氯离子环境中的耐久性一直是备受国内外学者关注的关键性科学难题。钢筋的腐蚀被普遍认为是造成混凝土结构耐久性下降的主要原因。因此,深入研究探讨混凝土结构中钢筋的腐蚀行为及其机制,对进一步采取更好的防腐措施,合理预测混凝土结构剩余使用寿命具有重要科学意义和工程应用价值。实际工程应用中,通常钢筋混凝土结构需经历养护和应用两个阶段,与之相应钢筋表面所处状态和环境不同,因此其腐蚀行为存在显着差异。然而,文献调研结果表明,目前针对钢筋在模拟混凝土孔隙液中腐蚀行为的研究,绝大多数将这两个阶段混为一谈,要么忽视了钢筋所处的钝性状态,或与养护阶段钢筋所处环境不符;要么采用阳极氧化膜代替自然钝化膜研究钢筋的耐蚀行为,所得结果往往与实际工况相差甚远,难以指导具体实践。为此,本论文通过不同腐蚀电化学实验,结合表面观察与分析技术,在模拟不同龄期混凝土孔隙液中,系统研究了相应混凝土养护阶段钢筋的钝化行为,以及混凝土服役阶段钢筋表面的去钝化过程,分析探讨相关材料的微观组织、合金元素,以及环境因素对钢筋钝化和去钝化行为的影响及作用机理。针对混凝土养护阶段钢筋表面所处的介质环境,显然自然钝化更符合实际工程中钢筋表面钝化膜的生长过程。研究发现,在高碱性模拟混凝土孔隙液中,随钝化时间的延长,钢表面生成一层具有梯度化学组成层状结构的自然钝化膜,其化学组成和耐蚀性能与基体所含合金元素和钝化时间密切相关。HRB400钢表面所形成的自然钝化膜,外层主要为Fe3+氧化物,内层主要由Fe2+氧化物组成。430铁素体钢和304奥氏体钢表面自然钝化膜的外层主要由Fe和Cr的氧化物和氢氧化物组成,富含Fe3+化合物,而内层主要由Fe2+和Cr3+氧化物组成,富含Fe2+物种。在双相不锈钢2304和2205的自然钝化过程中,合金元素Mo直接参与到钝化膜的生长过程,并通过调节钝化膜中其它氧化物的含量而影响钝化膜的成分分布和厚度。在自然钝化初期,由于Mo氧化物对Cr氧化物的部分替代效应占主导地位,使得高含Mo双相钢2205的耐蚀性能弱于Mo含量低的双相钢2304。随着钝化时间的延长,Mo-Ni合金元素的协同效应在钝化过程中逐渐占主导地位,使得2205钢表面钝化膜中Cr氧化物含量升高,有效促进了其耐蚀性的提高。针对应用阶段中钢筋表面所处的介质环境,研究探讨了溶液pH值、Cl-浓度和温度对自然钝化膜去钝化过程的影响。结果表明:随着溶液pH的降低,钢表面预钝化膜中Fe3O4逐渐分解为FeOOH和Fe（OH）3,使得钝化膜中Fe2+/Fe3+比值降低,而Cr氧化物含量有所增加。对于钝化膜的退化,溶液中对去钝化具有抑制效应的OH-和具有促进作用的Cl-在钝化膜表面的竞争吸附,决定着自然钝化膜的去钝化过程。在高pH值和低Cl-浓度的溶液中,OH-对去钝化过程的抑制作用占主导地位,自然钝化膜稳定、自修复能力强,耐点蚀性能提高。随着溶液pH值下降和Cl-浓度升高,Cl-对去钝化过程的促进作用居于支配地位时,表面钝化膜不稳定并发生退化。温度对钢表面自然钝化行为和钝化膜半导体性质有显着的影响。随溶液温度升高,溶液中氧浓度降低和钝化膜中氧化物的氧化速度升高,导致HRB400钢钝化膜电阻值逐渐增大,稳定性和耐蚀性得到提高。对于不锈钢,随溶液温度升高,钝化膜电阻先升高再降低,这种现象可能与不锈钢钝化膜中组分氧化及所生成产物的状态变化相关。在含Cl-的模拟液中,随温度升高,Cl-的活性增强,穿透钝化膜的能力增加,速率加快,导致自然钝化膜稳定性下降和溶解过程加速,预钝化钢耐蚀性下降。
张薇薇[9]（2021）在《铍硫族半导体化合物（Be-X,X=S、Se和Te）性能的第一性原理研究》文中进行了进一步梳理5G产业推动信息化时代的加速到来,对半导体产业技术要求也日益提升。铍硫族半导体化合物（Be-X,X=S、Se和Te）具有较为宽频的带隙和很强的刚度,是目前作为提高二极管光学寿命最具有吸引力的化合物之一。特别的,Be-X（X=S、Se和Te）化合物也是未来作为蓝色光谱发光光电器件中较为理想的半导体材料。由于铍Be及其化合物的强毒性,在实验合成化合物过程中存在较大的风险,导致实验方面研究进程缓慢。目前,第一性原理计算在材料计算领域已经日渐成熟,取得了很大的进展。因此,本文采用第一性原理模拟软件对Be-X（X=S、Se和Te）化合物进行了理论研究,旨在充分了解其性质,进一步揭示它们在未来半导体技术应用中的巨大潜力和发展前景。本文基于第一性原理平面波赝势和广义梯度近似（GGA）方法,分别计算了Be-X（X=S、Se和Te）化合物的结构相变、力学性质、热力学性质以及电子结构性质。首先,根据高压相变研究了Be-X（X=S、Se和Te）化合物的能量-体积和焓差-压力关系,确定了ZB相和高压Ni As相是其最稳定的结构。其次,声子谱和弹性常数也揭示了ZB结构和Ni As结构在常温条件下满足静力学稳定性和动力学稳定性。再者,Be-X（X=S、Se和Te）化合物从ZB结构到Ni As结构的相变压力分别为58.615 GPa、41.363 GPa和29.313 GPa。特别的,通过三维表面构造的定向弹性模量计算和声速特性计算,发现Be-X（X=S、Se和Te）化合物的ZB结构和Ni As结构的弹性和声速均呈现出各向异性特征,这是对其力学性能较为综合的研究。另外,我们较为系统地报道了Be S化合物的高压Ni As结构的热力学性能,如Debye温度、比热容和热膨胀系数等,研究结果显示Be S化合物可以在较宽的温度和压力范围内使用,且对材料的性能没有明显影响。最后,本文以Be S化合物为代表具体分析了其ZB结构和Ni As结构的电子结构性质,结合以往研究,总结得Be-X（X=S、Se和Te）化合物在ZB相下为半导体;在Ni As相下,Be S化合物和Be Se化合物为半导体相,而Be Te化合物是金属相。综上所述,铍硫族半导体化合物（Be-X,X=S、Se和Te）的物理特性显示出了其巨大的应用潜力,且本文对其性能的理论预测可以为后续的实验研究提供一定的参考价值和指导作用。
刘强[10]（2021）在《Al掺杂对GaSb和GaInSb晶体结构和性能的影响》文中研究说明GaInSb和GaAlSb晶体作为典型的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料,凭借其特有的电子迁移率高、带隙窄等优点,被广泛地应用于红外探测、激光雷达、光伏发电、集成电路、导航追踪等科技前沿领域。但由于GaInSb晶体中In元素存在较大的组分偏析,且制备的晶体中存在较多位错及微裂纹等缺陷,GaInSb晶体的结构和性能一直没有得到明显地提高。而对于GaAlSb晶体,大多都是通过外延生长技术来制备薄膜类的晶体材料。外延生长技术对于薄层厚度有一定的临界尺寸要求,对于大尺寸的晶体制备及工业化生产也存在一定的局限性。而且外延层、缓冲层以及衬底间的热膨胀系数和化学稳定性是否匹配、衬底材料制备的难易程度及成本的高低等因素都严重制约着GaAlSb晶体的发展和应用。本文采用垂直布里奇曼法生长了GaSb晶体、GaAlSb晶体以及GaInSb:Al晶体,研究了一定量的Al元素掺杂对GaSb晶体、GaAlSb晶体以及GaInSb:Al晶体结构和性能的影响。使用X射线衍射仪（XRD）、能量色散光谱仪（EDS）、金相显微镜、霍尔效应测试仪、傅立叶变换红外光谱仪对晶体的结构和性能进行测试与表征。本论文主要得到以下结论:（1）采用垂直布里奇曼法生长了尺寸为Φ25 mm×100 mm的GaSb晶体、Ga1-xAlxSb晶体、Ga0.86In0.14Sb晶体及掺杂Al元素的Ga0.86In0.14Sb:Al晶体。（2）本实验所制备GaAlSb晶体中Al组分的偏析很低,径向偏析最低可达0.065 mol%/mm,轴向偏析最低可达0.008 mol%/mm。（3）本实验所制备GaInSb晶体中In组分的偏析很低,铟组分的径向偏析最低可达0.045 mol%/mm,轴向偏析最低可达0.052 mol%/mm。（4）在一定的掺杂范围内,伴随Al元素含量的增加,晶锭的位错密度得到明显的改善,GaAlSb晶体位错密度从3.634×103cm-2降低到1.256×103 cm-2;Ga0.86In0.14Sb:Al晶体的位错密度从3.431×104 cm-2降低到2.461×103 cm-2。（5）Al作为Ga的等电子掺杂,使得以空穴为主要载流子的p型GaSb晶体变成以电子为主要载流子的n型GaAlSb晶体,增加以电子为主要载流子的浓度,电子迁移率提高到2.140×103 cm2/（V·s）,电阻率降低到1.416×10-3Ω·cm。（6）Al作为Ga和In的等电子掺杂,不仅增加了以电子为主要载流子的数量,而且还增加了各组分间的流动性,GaInSb晶体的电子迁移率提高到1.982×103cm2/（V·s）,电阻率降低到1.261×10-3Ω·cm。
二、化合物半导体的增长（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、化合物半导体的增长（论文提纲范文）
（1）SnTe和Bi2Te3基热电材料的性能优化研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 热电材料概述 |
| 2.1 热电转换效应原理 |
| 2.1.1 塞贝克(Seebeck)效应 |
| 2.1.2 珀尔帖(Peltier)效应 |
| 2.1.3 汤姆逊(Thomson)效应 |
| 2.2 热电效应的应用以及热电器件 |
| 2.2.1 热电制冷器 |
| 2.2.2 温差发电器 |
| 2.2.3 无量纲热电优值 |
| 2.3 热电性能参数 |
| 2.3.1 载流子输运理论及其性能参数 |
| 2.3.2 热输运性能参数 |
| 2.4 热电材料的发展现状以及性能优化基本策略 |
| 2.4.1 热电材料的发展现状 |
| 2.4.2 性能优化策略 |
| 2.5 碲化物热电材料 |
| 2.5.1 SnTe热电材料 |
| 2.5.2 Bi_2Te_3基热电材料 |
| 2.6 选题依据与研究内容 |
| 3 实验方法与表征 |
| 3.1 实验原料与材料制备仪器 |
| 3.1.1 实验原料 |
| 3.1.2 材料制备仪器 |
| 3.2 材料制备工艺及流程 |
| 3.3 材料的性能测试与表征 |
| 3.3.1 电导率与Seebeck系数测试 |
| 3.3.2 霍尔系数测试 |
| 3.3.3 热导率测试 |
| 3.3.4 密度测试 |
| 3.3.5 物相、成分以及微观形貌分析 |
| 4 协同的电荷平衡补偿掺杂优化SnTe热电性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 材料的制备 |
| 4.2.2 空位形成能计算 |
| 4.3 分析与讨论 |
| 4.3.1 Sn_1-_xSb_(2x/3)Te样品的相结构与元素分布分析 |
| 4.3.2 Sn_1-_xSb_(2x/)3Te样品的电输运性能分析 |
| 4.3.3 Sn_1-_xSb_(2x/3)Te样品的热输运性能分析以及zT值 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 Pb-Sb共掺杂SnTe热电材料的性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.3 分析与讨论 |
| 5.3.1 相结构与元素分布分析 |
| 5.3.2 Sn_(1-x-y)Sb_(2x/3)Pb_yTe样品的电输运性能分析 |
| 5.3.3 Sn_(1-x-y)Sb_(2x/3)Pb_yTe样品的热输运性能分析及zT值 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 Sm掺杂p型(Bi_(0.2)Sb_(0.8))_2(Te_(0.97)Se_(0.03))_3材料的热电性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.3 分析与讨论 |
| 6.3.1 相结构与元素分布分析 |
| 6.3.2 电输运性能分析 |
| 6.3.3 热输运性能分析以及zT值 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 高压烧结制备Gd掺杂_p型BiSbTe热电材料及其性能研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验部分 |
| 7.3 分析与讨论 |
| 7.3.1 相结构与元素分布分析 |
| 7.3.2 电输运性能分析 |
| 7.3.3 热输运性能分析以及zT值 |
| 7.4 本章小结 |
| 8 Co掺杂n型Bi_2(Te_(0.97)Se_(0.03))_3材料的热电性能研究 |
| 8.1 引言 |
| 8.2 实验部分 |
| 8.3 分析与讨论 |
| 8.3.1 相结构与元素分布分析 |
| 8.3.2 电输运性能分析 |
| 8.3.3 热输运性能分析以及zT值 |
| 8.4 本章小结 |
| 9 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）Ⅰ-Ⅴ-Ⅵ族铋基多元硫族化合物纳米晶的可控合成及性能研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 硫族化合物纳米材料简介 |
| 1.2 硫族化合物纳米晶的胶体化学合成 |
| 1.2.1 纳米晶的生长机制 |
| 1.2.2 热注入法制备纳米晶 |
| 1.2.3 一锅加热法制备纳米晶 |
| 1.3 铋基多元硫族化合物纳米材料概述 |
| 1.3.1 Ⅰ-Ⅴ-Ⅵ族铋基硫族化合物家族中的物相和结构 |
| 1.3.2 Ⅰ-Ⅴ-Ⅵ族铋基硫族化合物纳米晶的研究进展 |
| 1.4 铋基多元硫族化合物纳米材料的应用 |
| 1.4.1 铋基多元硫族化合物纳米材料的金属离子电池性能研究 |
| 1.4.2 铋基多元硫族化合物纳米材料的太阳能电池性能研究 |
| 1.4.3 铋基多元硫族化合物纳米材料的生物医学性能研究 |
| 1.4.4 铋基多元硫族化合物纳米材料的热电性能研究 |
| 1.5 本文的选题意义与研究内容 |
| 1.5.1 选题意义 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 参考文献 |
| 第2章 Cu-Bi-S纳米晶的相调控合成与生长机理研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂和实验材料 |
| 2.2.2 S/ODE前驱体溶液的制备 |
| 2.2.3 Cu_(2-x)S前驱体的制备 |
| 2.2.4 Cu_(7.2)S_4前驱体的制备 |
| 2.2.5 Bi_2S_3前驱体的制备 |
| 2.2.6 Cu_(1.57)Bi_(4.57)S_8、Cu_(2.93)Bi_(4.89)S_9和Cu_3BiS_3纳米晶的合成 |
| 2.2.7 仪器与表征分析 |
| 2.2.8 光电响应曲线测试 |
| 2.3 结果讨论 |
| 2.3.1 Cu-Bi-S纳米晶的微观结构 |
| 2.3.2 氧化还原环境对单质Bi析出影响 |
| 2.3.3 Cu-Bi-S纳米晶的生长机理研究 |
| 2.3.4 Cu-Bi-S纳米晶的能级结构 |
| 2.3.5 Cu-Bi-S纳米晶的光电响应性能 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第3章 阴离子诱导Cu_3BiS_3纳米晶的可控合成及钾离子电池性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂和实验材料 |
| 3.2.2 N,N'-二苯基硫脲/二苯醚溶液的制备 |
| 3.2.3 Cu_3BiS_3纳米晶的合成 |
| 3.2.4 Bi_2S_3纳米棒的胶体合成 |
| 3.2.5 配体交换反应 |
| 3.2.6 钾离子电池器件的制备与性能分析 |
| 3.2.7 仪器测试与表征 |
| 3.3 结果讨论 |
| 3.3.1 Cu_3BiS_3和Bi_2S_3纳米材料的微观结构 |
| 3.3.2 阴离子对Cu_3BiS_3纳米晶尺寸的影响 |
| 3.3.3 温度对Cu_3BiS_3纳米晶形貌的影响 |
| 3.3.4 Cu_3BiS_3纳米晶的结构分析 |
| 3.3.5 Cu_3BiS_3-p与 Bi_2S_3纳米晶的钾离子电池性能 |
| 3.4 本章小节 |
| 参考文献 |
| 第4章 AgBiS_2纳米晶的合成及原位Ag脱溶提升钾离子电池性能的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验试剂和实验材料 |
| 4.2.2 N,N'-二苯基硫脲/二苯醚溶液的制备 |
| 4.2.3 AgBiS_2八面体纳米晶的胶体合成 |
| 4.2.5 配体交换反应 |
| 4.2.6 钾离子电池器件的制备与性能分析 |
| 4.2.7 仪器测试与表征 |
| 4.3 结果讨论 |
| 4.3.1 AgBiS_2纳米晶的合成路径 |
| 4.3.2 AgBiS_2纳米晶的微观结构 |
| 4.3.3 不同反应条件对AgBiS_2纳米晶合成的探究 |
| 4.3.5 AgBiS_2纳米晶的钾离子反应机理 |
| 4.3.6 AgBiS_2纳米晶的钾离子电池性能 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第5章 AgBiSe_2纳米晶的相调控合成及钾离子电池的性能研究. |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验试剂和实验材料 |
| 5.2.2 AgBiSe_2纳米晶的合成 |
| 5.2.3 配体交换反应 |
| 5.2.4 钾离子电池器件的制备与性能分析 |
| 5.2.5 仪器测试与表征 |
| 5.3 结果讨论 |
| 5.3.1 AgBiSe_2纳米晶的相调控合成 |
| 5.3.2 AgBiSe_2纳米晶的微观结构 |
| 5.3.3 AgBiSe_2纳米晶的相转变机制 |
| 5.3.4 岩盐相AgBiSe_2纳米晶的钾离子电池性能 |
| 5.3.5 铋基硫族化合物纳米材料钾电性能对比探讨 |
| 5.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第6章 结论 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（3）耐等离子体刻蚀钇基复合陶瓷的制备及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 半导体制造工艺过程 |
| 1.3 等离子体的形成以及在半导体制造中的作用 |
| 1.4 等离子刻蚀腔体内表面部件材料特点 |
| 1.4.1 石英玻璃材料 |
| 1.4.2 碳化硅材料 |
| 1.4.3 氮化铝材料 |
| 1.4.4 氧化铝材料 |
| 1.4.5 氧化钇材料 |
| 1.5 耐等离子刻蚀陶瓷材料的刻蚀机理 |
| 1.6 课题研究目标和主要研究内容 |
| 1.6.1 课题来源 |
| 1.6.2 选题意义 |
| 1.6.3 研究内容 |
| 第二章 实验步骤与性能表征方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验条件 |
| 2.2.1 实验原料 |
| 2.2.2 制备与表征设备 |
| 2.2.3 热压与等离子刻蚀工艺参数 |
| 2.3 性能表征 |
| 2.3.1 密度测试 |
| 2.3.2 力学性能测试 |
| 2.3.3 显微结构测试 |
| 2.3.4 物相与元素分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 耐等离子体刻蚀钇基复合陶瓷的制备与表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 ZrO_2/Al_2O_3对钇基复合陶瓷密度的影响 |
| 3.3 ZrO_2/Al_2O_3对钇基复合陶瓷力学性能的影响 |
| 3.4 钇基复合陶瓷的相组成及微观结构 |
| 3.4.1 XRD物相分析 |
| 3.4.2 SEM显微结构 |
| 3.5 耐等离子体刻蚀陶瓷预处理 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 钇基复合陶瓷在Ar等离子体轰击下的刻蚀行为 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 溅射理论的发展及问题 |
| 4.3 钇基复合陶瓷的物理溅射机理讨论 |
| 4.4 钇锆复合陶瓷的刻蚀行为 |
| 4.4.1 刻蚀后的表面粗糙度和表面形貌对比 |
| 4.4.2 钇锆复合陶瓷的刻蚀率变化 |
| 4.4.3 刻蚀后表面的元素变化 |
| 4.4.4 钇锆复合陶瓷的刻蚀机理 |
| 4.5 钇铝复合陶瓷的刻蚀行为 |
| 4.5.1 刻蚀后的表面粗糙度和表面形貌对比 |
| 4.5.2 钇铝复合陶瓷的刻蚀率变化 |
| 4.5.3 刻蚀后表面的元素变化 |
| 4.5.4 钇铝复合陶瓷的刻蚀机理 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 钇基复合陶瓷在氟碳等离子体轰击下的刻蚀行为 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 钇锆复合陶瓷的刻蚀行为 |
| 5.2.1 刻蚀后的粗糙度和表面形貌对比 |
| 5.2.2 钇锆复合陶瓷的刻蚀率变化 |
| 5.2.3 刻蚀后表面的物相、元素变化 |
| 5.2.4 钇锆复合陶瓷的刻蚀机理 |
| 5.3 钇铝复合陶瓷的刻蚀行为 |
| 5.3.1 刻蚀后的表面粗糙度和表面形貌对比 |
| 5.3.2 钇铝复合陶瓷的刻蚀率变化 |
| 5.3.3 刻蚀后的表面物相、元素变化 |
| 5.3.4 钇铝复合陶瓷的刻蚀机理 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得与学位论文相关的成果 |
| 致谢 |
（4）柔性Ⅲ-Ⅴ多结太阳电池的大尺寸制备和器件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 Ⅲ-Ⅴ化合物半导体太阳电池基础 |
| 1.2.1 太阳辐射光谱 |
| 1.2.2 太阳电池基本原理 |
| 1.2.3 太阳电池主要参数 |
| 1.2.4 太阳电池效率极限 |
| 1.3 Ⅲ-Ⅴ化合物半导体太阳电池发展历程 |
| 1.3.1 GaAs单结太阳电池 |
| 1.3.2 AlGaAs(GaInP)/GaAs双结太阳电池 |
| 1.3.3 GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池 |
| 1.3.4 光谱匹配多结太阳电池 |
| 1.4 柔性Ⅲ-Ⅴ多结太阳电池 |
| 1.4.1 研究意义 |
| 1.4.2 国内外研究进展 |
| 1.5 本论文的研究内容和安排 |
| 第二章 Ⅲ-Ⅴ多结太阳电池测试表征方法 |
| 2.1 Ⅲ-Ⅴ半导体材料外延技术 |
| 2.1.1 分子束外延(MBE) |
| 2.1.2 金属有机物气相外延(MOVPE) |
| 2.2 Ⅲ-Ⅴ半导体材料表征技术 |
| 2.2.1 原子力显微镜(AFM) |
| 2.2.2 高分辨X射线衍射(HRXRD) |
| 2.2.3 光致发光(PL) |
| 2.2.4 阴极发光(CL) |
| 2.2.5 透射电子显微镜(TEM) |
| 2.2.6 二次离子质谱(SIMS) |
| 2.2.7 分光光度计 |
| 2.2.8 椭偏仪 |
| 2.3 Ⅲ-Ⅴ多结太阳电池测试系统 |
| 2.3.1 电致发光(EL) |
| 2.3.2 电流-电压(I-V)特性曲线 |
| 2.3.3 外量子效率(EQE) |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 多结太阳电池材料生长和表征 |
| 3.1 异质外延应力弛豫计算 |
| 3.1.1 异质外延晶格应变 |
| 3.1.2 异质外延临界厚度 |
| 3.1.3 平衡位错密度计算 |
| 3.2 多结太阳电池外延结构设计 |
| 3.2.1 子电池材料 |
| 3.2.2 倒装三结太阳电池 |
| 3.2.3 倒装四结太阳电池 |
| 3.2.4 倒装六结太阳电池 |
| 3.3 多结太阳电池外延材料生长 |
| 3.4 多结太阳电池外延材料表征 |
| 3.4.1 GaInP/GaAs/InGaAs三结太阳电池 |
| 3.4.2 AlGaInP/AlGaAs/InGaAs/InGaAs四结太阳电池 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 柔性多结太阳电池器件制备 |
| 4.1 柔性多结太阳电池制备方案 |
| 4.1.1 二次键合技术方案 |
| 4.1.2 电镀与低温转移技术方案 |
| 4.2 柔性多结太阳电池工艺优化 |
| 4.2.1 电镀Cu |
| 4.2.2 正面电极 |
| 4.2.3 工艺流程 |
| 4.3 宽光谱减反射膜(ARC)设计 |
| 4.3.1 ARC原理 |
| 4.3.2 ARC光学材料 |
| 4.3.3 多结太阳电池光学模型 |
| 4.3.4 300～1350 nm ARC |
| 4.3.5 300～1650 nm ARC |
| 4.4 太阳电池系统 |
| 4.4.1 热光伏电池系统 |
| 4.4.2 柔性多结太阳电池系统 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 多结太阳电池器件物理分析 |
| 5.1 四结太阳电池失效分析 |
| 5.1.1 典型失效特征 |
| 5.1.2 失效原因分析 |
| 5.1.3 失效原因总结 |
| 5.2 光电互易原理 |
| 5.2.1 公式推导 |
| 5.2.2 数据处理 |
| 5.3 子电池分析 |
| 5.3.1 三结太阳电池 |
| 5.3.2 四结太阳电池 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（5）高压下过渡金属硫族化合物载流子动力学的超快光谱研究及压力调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 过渡金属硫族化合物简介 |
| 1.1.1 过渡金属硫族化合物半导体的主要性质 |
| 1.1.1.1 层数依赖的电子能带结构 |
| 1.1.1.2 紧束缚的激子及多激子 |
| 1.1.1.3 单层TMDCs材料中的旋谷极化特性 |
| 1.1.1.4 单层及少层TMDCs材料中的价带劈裂 |
| 1.2 TMDCs半导体材料的超快光谱学研究 |
| 1.3 TMDCs半导体材料的高压研究 |
| 1.4 论文选题目的及意义 |
| 1.5 论文内容概要 |
| 第二章 高压下稳态及超快光谱实验技术 |
| 2.1 超快激光技术 |
| 2.1.1 受激发射及粒子数反转 |
| 2.1.2 啁啾脉冲放大技术 |
| 2.2 高压技术 |
| 2.2.1 高压产生装置 |
| 2.2.2 传压介质选择 |
| 2.2.3 标压方法 |
| 2.2.3.1 高压科学中常用单位 |
| 2.2.3.2 红宝石标压方法 |
| 2.3 高压下光谱学探测技术 |
| 2.3.1 高压下显微荧光光谱及标压系统 |
| 2.3.2 高压下显微成像稳态吸收光谱系统 |
| 2.3.3 高压下飞秒时间分辨瞬态吸收光谱系统 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 少层MoS_2电子结构及载流子动力学的压力调控.. |
| 3.1 常压下少层MoS_2的稳态吸收光谱 |
| 3.2 常压下少层MoS_2的瞬态吸收光谱 |
| 3.3 少层MoS_2电子结构的压力调控 |
| 3.4 少层MoS_2超快载流子动力学的压力调控 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 压力诱导少层MoS_2的Mott密度降低 |
| 4.1 Mott相变及其相关研究 |
| 4.1.1 半导体中的光诱导Mott相变 |
| 4.1.2 介电屏蔽及层间距对电子带隙与激子结合能的影响 |
| 4.2 不同光强下少层MoS_2瞬态吸收光谱特征变化研究 |
| 4.2.1 通过光谱学手段获得材料Mott密度 |
| 4.2.2 实验结果 |
| 4.3 压力诱导少层MoS_2的Mott密度降低 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表论文 |
| 致谢 |
（6）杂化半导体异质结材料的制备及其光电催化二氧化碳还原（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.1.1 能源危机与环境污染 |
| 1.1.2 二氧化碳转化 |
| 1.2 光催化与电催化还原二氧化碳的研究进展 |
| 1.2.1 光催化还原二氧化碳的主要特点 |
| 1.2.2 光催化还原二氧化碳的催化剂 |
| 1.2.3 电催化还原二氧化碳的主要特点 |
| 1.2.4 电催化还原二氧化碳的催化剂 |
| 1.3 光电催化还原二氧化碳的研究进展 |
| 1.3.1 光电催化还原二氧化碳的基本原理 |
| 1.3.2 光电催化还原二氧化碳的催化剂 |
| 1.3.3 光电催化还原二氧化碳的技术难点 |
| 1.4 半导体异质结材料的研究进展 |
| 1.4.1 半导体异质结材料的研究背景 |
| 1.4.2 金属氧化物半导体异质结材料在催化领域中的应用 |
| 1.4.3 碳基杂化半导体异质结材料在催化领域中的应用 |
| 1.5 本论文的选题依据和研究内容 |
| 1.6 参考文献 |
| 第二章 异质结CN/TiO_2光阴极材料光电催化二氧化碳还原 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验试剂 |
| 2.2.2 半导体光阴/阳极的制备 |
| 2.2.3 催化剂的表征 |
| 2.2.4 光电催化还原二氧化碳的性能测试及产物表征 |
| 2.3 实验结果与讨论 |
| 2.3.1 光阴极PTCN-X的形貌及结构表征 |
| 2.3.2 光阴极PTCN-X的光电性能测试 |
| 2.3.3 光阴极PTCN-X光电催化还原二氧化碳的性能测试 |
| 2.3.4 光阴极PTCN-X光电催化还原二氧化碳的机理分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 2.5 参考文献 |
| 第三章 金属修饰的聚噻吩/TiO_2异质结材料用于光电催化二氧化碳还原 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验试剂 |
| 3.2.2 半导体光阴极的制备 |
| 3.2.3 催化剂的表征 |
| 3.2.4 光电催化还原二氧化碳的性能测试及产物表征 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 光阴极M-PTCS的形貌及结构表征 |
| 3.3.2 光阴极M-PTCS的光电性能测试 |
| 3.3.3 光阴极M-PTCS光电催化还原二氧化碳的性能测试 |
| 3.3.4 光阴极M-PTCS光电催化还原二氧化碳的机理分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 3.5 参考文献 |
| 第四章 CN修饰的p-n异质结Co_3O_4/ZnO用于光电催化二氧化碳还原 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验试剂 |
| 4.2.2 半导体光阴极的制备 |
| 4.2.3 催化剂的表征 |
| 4.2.4 光电催化还原二氧化碳的性能测试及产物表征 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 光阴极CN/Co_3O_4/ZnO NRs的形貌及结构表征 |
| 4.3.2 光阴极CN/Co_3O_4/ZnO NRs的光电性能测试 |
| 4.3.3 光阴极CN/ZnO/Co_3O_4光电催化还原二氧化碳的性能测试 |
| 4.3.4 光阴极CN/Co_3O_4/ZnO光电催化还原二氧化碳的机理分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 4.5 参考文献 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 研究展望 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（7）基于材料基因组数据库的新型多元半导体第一性原理计算设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 基于材料基因组数据库的第一性原理高通量计算研究进展 |
| 1.3 钙钛矿半导体的研究进展 |
| 1.4 多元硫族和氮族光电半导体的研究进展 |
| 1.4.1 Ⅳ族元素半导体 |
| 1.4.2 二元Ⅱ-Ⅵ和 Ⅲ-Ⅴ化合物半导体 |
| 1.4.3 三元Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ_2和Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ_2化合物半导体 |
| 1.4.4 四元Ⅰ_2-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ_4和Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ_2-Ⅴ_4化合物半导体 |
| 1.5 本文出发点 |
| 第二章 理论基础及计算方法 |
| 2.1 密度泛函理论 |
| 2.1.1 多体问题 |
| 2.1.2 玻恩-奥本海默近似 |
| 2.1.3 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.1.4 Kohn-Sham方程 |
| 2.1.5 交换关联泛函 |
| 2.1.6 晶体的晶格周期性 |
| 2.1.7 Bloch定理 |
| 2.1.8 赝势 |
| 2.2 光学性质 |
| 2.2.1 线性光学性质 |
| 2.2.2 联合态密度 |
| 2.2.3 跃迁偶极矩 |
| 2.3 热力学稳定性 |
| 2.3.1 化学势稳定区域 |
| 2.3.2 特定反应路径 |
| 2.3.3 化合物凸包相图 |
| 2.3.4 形成能计算中的总能修正 |
| 2.4 能带带阶 |
| 2.5 XGBoost方法 |
| 2.6 机器学习性能评估参数 |
| 第三章 多元半导体热力学稳定性高通量计算软件包 |
| 3.1 背景介绍 |
| 3.2 模块一:自动化ⅤASP管理 |
| 3.3 模块二:热力学稳定性自动化判断 |
| 3.4 模块三:数据可视化模块 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 钙钛矿材料的第一性原理高通量计算研究 |
| 4.1 980种卤化物双钙钛矿热力学稳定性和带隙的化学趋势 |
| 4.1.1 双钙钛矿热力学稳定性的研究背景 |
| 4.1.2 热力学稳定性预测标准 |
| 4.1.3 热力学稳定性预测结果和化学趋势 |
| 4.1.4 带隙的化学趋势 |
| 4.1.5 热力学稳定性与带隙 |
| 4.1.6 小结 |
| 4.2 卤化物双钙钛矿合金的能带工程 |
| 4.2.1 能带工程调控电子结构的研究背景 |
| 4.2.2 HSE带隙 |
| 4.2.3 晶格常数及晶格失配率 |
| 4.2.4 能带带阶 |
| 4.2.5 小结 |
| 4.3 第一性原理高通量计算和机器学习相结合预测单钙钛矿和双钙钛矿的热力学稳定性 |
| 4.3.1 机器学习加速材料设计的研究背景 |
| 4.3.2 高通量计算结果统计分析 |
| 4.3.3 Ehull的取值标准 |
| 4.3.4 机器学习模型训练及应用 |
| 4.3.5 小结 |
| 4.4 层状磁性卤化物双钙钛矿Cs_4MSb_2X_(12)的潜在自旋电子应用 |
| 4.4.1 钙钛矿自旋电子材料的研究背景 |
| 4.4.2 计算参数和晶体结构 |
| 4.4.3 热力学稳定性分析 |
| 4.4.4 磁基态和电子结构 |
| 4.4.5 小结 |
| 第五章 四元Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ_2-Ⅴ_4氮族化合物的高通量筛选及化学趋势 |
| 5.1 背景介绍 |
| 5.2 阳离子演化和晶体结构 |
| 5.2.1 阳离子演化 |
| 5.2.2 晶体结构及其总能相对关系 |
| 5.3 热力学稳定性分析 |
| 5.3.1 热力学稳定性的化学趋势 |
| 5.3.2 热力学稳定性预测结果 |
| 5.4 光电性质和潜在的异质结组合 |
| 5.4.1 稳定化合物的电子结构和光学性质 |
| 5.4.2 潜在异质结组合 |
| 5.4.3 带隙的化学趋势 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 四元Ⅰ_2-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ_4硫族化合物的高通量计算研究 |
| 6.1 背景介绍 |
| 6.2 阳离子演化初始晶体结构及替换元素 |
| 6.2.1 晶体结构 |
| 6.2.2 替换元素 |
| 6.3 热力学稳定性分析 |
| 6.4 不同Ⅰ和Ⅱ组合的稳定化合物的基态结构和带隙 |
| 6.4.1 碱金属-碱土金属类 |
| 6.4.2 过渡金属-碱土金属类 |
| 6.4.3 碱金属-过渡金属类 |
| 6.4.4 过渡金属-过渡金属类 |
| 6.4.5 碱金属/过渡金属-(Sn、Pb)类 |
| 6.5 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者在学期间所取得的科研成果 |
| Ⅰ.教育背景 |
| Ⅱ.博士期间取得的科研成果 |
| Ⅲ.学术活动 |
| 致谢 |
（8）模拟混凝土孔隙液中不锈钢自然钝化及脱钝行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 混凝土不同阶段中钢筋的表面状态 |
| 1.2.1 混凝土养护阶段 |
| 1.2.2 钢筋混凝土服役阶段 |
| 1.3 钝化膜生长研究现状 |
| 1.3.1 阳极钝化研究现状 |
| 1.3.2 自然钝化研究现状 |
| 1.4 钢筋腐蚀行为及影响因素 |
| 1.4.1 钢筋的腐蚀行为 |
| 1.4.2 钢筋锈蚀的影响因素 |
| 1.5 混凝土中不锈钢钢筋的发展历程及研究现状 |
| 1.5.1 不锈钢钢筋的发展历程 |
| 1.5.2 混凝土中不锈钢钢筋耐蚀行为的研究 |
| 1.6 本文研究目的、意义和内容 |
| 第2章 实验材料及方法 |
| 2.1 实验材料及溶液 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 钢筋电极的制备 |
| 2.1.3 试样的金相组织结构 |
| 2.1.4 模拟混凝土孔隙液的选取和配制 |
| 2.2 研究方法 |
| 2.2.1 预钝化实验 |
| 2.2.2 电化学实验 |
| 2.2.3 X射线光电子能谱 |
| 2.2.4 表面形貌观察及分析 |
| 第3章 奥氏体和铁素体不锈钢在模拟混凝土孔隙液中的自然钝化行为及耐蚀性能 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 实验结果及讨论 |
| 3.3.1 钢的自然钝化行为 |
| 3.3.1.1 腐蚀电位-时间曲线 |
| 3.3.1.2 电化学阻抗测试 |
| 3.3.1.3 XPS表面分析 |
| 3.3.2 自然钝化对钢耐Cl~-侵蚀性能的影响 |
| 3.3.2.1 循环极化曲线 |
| 3.3.2.2 腐蚀损伤表面形貌和成分分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 碱性介质中Mo元素对双相不锈钢自然钝化行为及其耐蚀性能的影响 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 实验结果和讨论 |
| 4.3.1 Mo对双相不锈钢自然钝化行为的影响 |
| 4.3.1.1 电位-时间曲线 |
| 4.3.1.2 双相钢表面自然钝化膜的组成和结构 |
| 4.3.1.3 电化学阻抗随钝化时间的变化规律 |
| 4.3.1.4 Mott-Schottky曲线随钝化时间的变化 |
| 4.3.2 Mo元素对双相钢自然钝化膜耐点蚀性能的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 碱性溶液pH值和Cl~-含量对不锈钢表面自然钝化膜去钝化过程的影响 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 实验材料和溶液 |
| 5.2.2 浸泡实验 |
| 5.2.3 实验方法 |
| 5.3 实验结果与讨论 |
| 5.3.1 溶液pH值对不锈钢自然钝化膜去钝化行为的影响 |
| 5.3.1.1 表面成分分析 |
| 5.3.1.2 CPP测试 |
| 5.3.1.3 Mott-Schottky曲线 |
| 5.3.2 渐增的Cl~-浓度对自然钝化膜去钝化行为的影响 |
| 5.3.2.1 OCP曲线 |
| 5.3.2.2 EIS实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 碱性溶液中温度对不锈钢表面自然钝化及去钝化行为的影响 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 实验方法 |
| 6.3 实验结果 |
| 6.3.1 温度对不锈钢自然钝化行为的影响 |
| 6.3.1.1 OCP测试 |
| 6.3.1.2 EIS实验 |
| 6.3.1.3 Mott-Schottky测试 |
| 6.3.2 温度对自然钝化膜去钝化行为的影响 |
| 6.5 小结 |
| 第7章 总结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
| 怍者简介 |
（9）铍硫族半导体化合物（Be-X,X=S、Se和Te）性能的第一性原理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 硫化铍化合物(Be S compounds)概述 |
| 1.2.1 硫化铍化合物(Be S compounds)的基本性质 |
| 1.2.2 硫化铍化合物(Be S compounds)的研究现状 |
| 1.3 硒化铍化合物(BeSe compounds)概述 |
| 1.3.1 硒化铍化合物(BeSe compounds)的基本性质 |
| 1.3.2 硒化铍化合物(BeSe compounds)的研究现状 |
| 1.4 碲化铍化合物(BeTe compounds)概述 |
| 1.4.1 碲化铍化合物(BeTe compounds)的基本性质 |
| 1.4.2 碲化铍化合物(BeTe compounds)的研究现状 |
| 1.5 本论文研究意义与研究内容 |
| 1.5.1 研究意义 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 2.计算方法 |
| 2.1 第一性原理简介 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.2.2 Kohn-Sham方程 |
| 2.2.3 交换关联泛函 |
| 2.3 CASTEP软件包简介 |
| 2.4 结构相变与热力学性质计算 |
| 2.5 力学性能计算 |
| 2.5.1 弹性常数 |
| 2.5.2 弹性各向异性 |
| 2.5.3 声速特性 |
| 3.硫化铍(Be S)化合物性能的第一性原理研究 |
| 3.1 结构与计算参量 |
| 3.2 结果与讨论 |
| 3.2.1 晶体结构及稳定性 |
| 3.2.2 力学性质 |
| 3.2.3 热力学性质 |
| 3.2.4 电子结构 |
| 3.3 本章小结 |
| 4.硒化铍(BeSe)化合物性能的第一性原理研究 |
| 4.1 结构与计算参量 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 晶体结构及稳定性 |
| 4.2.2 力学性质 |
| 4.3 本章小结 |
| 5.碲化铍(BeTe)化合物性能的第一性原理研究 |
| 5.1 结构与计算参量 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.2.1 晶体结构及稳定性 |
| 5.2.2 力学性质 |
| 5.3 本章小结 |
| 6.结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录:攻读硕士学位期间发表论文 |
| 致谢 |
（10）Al掺杂对GaSb和GaInSb晶体结构和性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 前言 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.2 半导体材料的类别及发展 |
| 1.2.1 半导体材料的类别 |
| 1.2.2 半导体材料的发展趋势与展望 |
| 1.3 锑化镓(GaSb)晶体材料 |
| 1.3.1 GaSb晶体结构特征 |
| 1.3.2 GaSb晶体电学特征 |
| 1.3.3 GaSb晶体热学特征 |
| 1.4 锑铟镓(GaInSb)晶体材料 |
| 1.4.1 In的掺杂对GaSb晶体结构的影响 |
| 1.4.2 In掺杂对GaSb晶体性能的影响 |
| 1.4.3 Al掺杂对GaSb晶体结构的影响 |
| 1.4.4 Al掺杂对GaSb晶体性能的影响 |
| 1.5 GaInSb和 GaAlSb晶体材料的应用领域及研究现状 |
| 1.5.1 GaInSb和 GaAlSb晶体材料的应用 |
| 1.5.2 GaInSb晶体材料的研究现状 |
| 1.5.3 GaAlSb晶体材料的研究现状 |
| 1.6 GaInSb晶体的制备方法 |
| 1.6.1 提拉法(CZ) |
| 1.6.2 布里奇曼法(Bridgman法) |
| 1.6.3 垂直梯度凝固法(Vertical Gradient Freezing,VGF) |
| 1.6.4 区熔-移动加热器法(Travelling Heater Method,THM) |
| 1.7 本论文的研究意义及难点 |
| 1.8 本论文的研究内容 |
| 第二章 CVD法坩埚表面碳膜蒸镀研究 |
| 2.1 石英坩埚内壁镀膜的意义 |
| 2.2 石英坩埚内壁镀膜的原理及技术方法 |
| 2.2.1 物理气相沉积法(PVD) |
| 2.2.2 化学气相沉积法(CVD) |
| 2.3 坩埚镀膜方案的确定 |
| 2.3.1 镀膜方法的确定 |
| 2.3.2 碳源的确定 |
| 2.4 镀膜实验流程 |
| 2.4.1 实验原料的选用 |
| 2.4.2 镀膜实验设备 |
| 2.4.3 镀膜实验流程 |
| 2.5 镀膜实验结果 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 GaInSb和 GaAlSb晶体的生长与表征 |
| 3.1 实验原料及生长设备 |
| 3.1.1 实验原料及试剂 |
| 3.1.2 实验设备 |
| 3.2 石英坩埚的选用 |
| 3.3 晶体生长 |
| 3.3.1 晶体的装料和封管 |
| 3.3.2 GaInSb和 GaAlSb晶体多晶料的合成 |
| 3.3.3 GaInSb和 GaAlSb晶体的生长过程 |
| 3.3.4 GaInSb和 GaAlSb晶体的后处理 |
| 3.3.5 GaInSb和 GaAlSb晶圆的研磨抛光及化学腐蚀 |
| 3.4 GaInSb和 GaAlSb晶锭样品的测试与表征 |
| 3.4.1 能量色散谱仪(EDS) |
| 3.4.2 X射线衍射分析(XRD) |
| 3.4.3 霍尔效应测试分析 |
| 3.4.4 傅立叶变换红外光谱分析(FTIR) |
| 3.4.5 金相显微分析 |
| 第四章 铝(Al)掺杂对GaSb晶体结构和性能的影响 |
| 4.1 晶体生长过程中的参数设定 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.2.1 Al对 GaSb晶体结构的影响 |
| 4.2.2 Al对 GaSb晶体组分偏析的影响 |
| 4.2.3 Al对 GaSb晶体位错的影响 |
| 4.2.4 Al对 GaSb晶体电学性能的影响 |
| 4.2.5 Al对 GaSb晶体红外透过率的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 铝(Al)掺杂对GaInSb晶体结构和性能的影响 |
| 5.1 GaInSb晶体生长过程中实验参数的设定 |
| 5.2 实验结果与讨论 |
| 5.2.1 Al对 GaInSb晶体结构的影响 |
| 5.2.2 Al对 GaInSb晶体中In组分偏析的影响 |
| 5.2.3 Al对 GaInSb晶体位错的影响 |
| 5.2.4 Al对 GaInSb晶体电学性能的影响 |
| 5.2.5 Al对 GaInSb晶体中红外透过率的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
四、化合物半导体的增长（论文参考文献）
- [1]SnTe和Bi2Te3基热电材料的性能优化研究[D]. 吕途. 北京科技大学, 2021
- [2]Ⅰ-Ⅴ-Ⅵ族铋基多元硫族化合物纳米晶的可控合成及性能研究[D]. 任晓茹. 吉林大学, 2021(01)
- [3]耐等离子体刻蚀钇基复合陶瓷的制备及其性能研究[D]. 谭毅成. 广东工业大学, 2021(08)
- [4]柔性Ⅲ-Ⅴ多结太阳电池的大尺寸制备和器件研究[D]. 龙军华. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [5]高压下过渡金属硫族化合物载流子动力学的超快光谱研究及压力调控[D]. 李庆仪. 吉林大学, 2021(01)
- [6]杂化半导体异质结材料的制备及其光电催化二氧化碳还原[D]. 王金圆. 兰州大学, 2021(09)
- [7]基于材料基因组数据库的新型多元半导体第一性原理计算设计[D]. 张涛. 华东师范大学, 2021
- [8]模拟混凝土孔隙液中不锈钢自然钝化及脱钝行为研究[D]. 苑旭雯. 中国科学技术大学, 2021(09)
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