1 郑州航空工业管理学院材料学院，郑州 450046
2 郑州大学材料科学与工程学院，郑州 450001
3 洛阳理工学院，河南 洛阳 471023
以高熵合金的研究为背景，将构型熵稳定单相的概念引入无机非金属材料，而逐步发展出一种新的陶瓷材料体系——高熵陶瓷。高熵陶瓷的优点是成分和结构的多样性，这使得其有潜能成为广泛应用的功能材料。本工作采用简单易行的固相烧结法合成了具有尖晶石结构和钙钛矿结构的高熵复相陶瓷，并进一步研究了其物相组成、显微结构、元素含量及价态、和电磁波吸收性能，探究了高熵复相陶瓷的吸波性能随烧结温度的变化规律。结果表明：高熵复相陶瓷可成功制备成型，通过高熵效应能够烧结出2种晶体结构(尖晶石结构和钙钛矿结构)。在1 300 ℃的烧结温度下，存在最大的介电常数，在频率范围为X波段8.2~12.4 GHz时，具备最佳的电磁波吸收性能。
高熵陶瓷 尖晶石结构 钙钛矿结构 介电损耗 电磁波吸收性能 high-entropy ceramics spinel structure perovskite structure dielectric loss electromagnetic wave absorption property
金属有机框架(MOF)衍生的多孔金属/碳复合材料由于具有大的表面积和孔体积，引起了电磁波吸收领域研究者的广泛关注。本文采用溶剂热法合成双金属NiCo-MOF，再通过煅烧制备了具有Yolk-shell结构的NiCo/C复合材料，采用SEM、XRD、拉曼光谱以及磁强计（VSM）等分析方法对比研究了不同Ni、Co质量比对NiCo/C复合材料吸波性能的影响。结果表明，随着Ni、Co质量比的变化，吸波性能发生了显著的改变。在9.4 GHz的频率下，Ni1Co1/C复合材料的性能达到最佳，最小反射损耗为-56.8 dB，有效吸收带宽为5.5 GHz。分析该复合材料的吸波机理发现，电磁波的多重反射、界面极化损耗、自然共振和交换共振是导致其吸波性能提高的重要原因。本文的研究结果为纳米多孔双金属MOF复合材料的制备与性能研究提供了研究思路。
Yolk-shell结构 电磁波吸收性能 金属有机框架 NiCo合金 NiCo/C复合材料 反射损耗 Yolk-shell structure electromagnetic wave absorption performance metal organic framework NiCo alloy NiCo/C composite reflection loss
郑州轻工业大学物理与电子工程学院，河南省磁电信息功能材料重点实验室，郑州 450002
采用高温固相法合成出正交相和三斜相结构的BiNbO4∶Eu3+样品，利用X 射线衍射(XRD)、拉曼光谱、吸收光谱和荧光光谱对样品的结构和光学性能进行了研究。结果表明: 900 ℃合成样品为正交相结构α-BiNbO4，而1 200 ℃得到三斜相结构β-BiNbO4。吸收光谱得到α相和β相BiNbO4的光学带隙分别为2.69 eV和2.96 eV，与第一性原理的理论结果2.640 eV和3.032 eV相吻合。Eu3+掺杂诱导二者的光学带隙蓝移至2.89 eV和3.05 eV，有效改变了其光响应范围。荧光光谱表明: Eu3+在两种结构的最强荧光峰均来自5D0→7F2电偶极跃迁，最强荧光峰分别位于615 nm和611 nm。Eu3+在β-BiNbO4中的荧光强度更高，而且其5D0→7F2和5D0→7F1的荧光强度比值更大。与Eu3+相似，Er3+在β-BiNbO4中具有更高的上转换荧光强度，其强度约是在α-BiNbO4中荧光的近40倍，说明三斜结构BiNbO4更适合做稀土离子的基质材料。
发光材料 Eu掺杂 荧光光谱 拉曼光谱 第一性原理 光响应 吸收性能 luminescence material BiNbO4 BiNbO4 Eu doping fluorescence spectrum Raman spectrum first-principle theory optical response absorption property
西北核技术研究所, 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
给出了两种适用于二维单步交替方向隐式时域有限差分(2-D Leapfrog ADI-FDTD)方法的吸收边界：Mur边界和卷积完全匹配层(CPML)边界。单步交替方向隐式时域有限差分(Leapfrog ADI-FDTD)方法是一种无条件稳定的全隐式差分算法, 由于二维空间Leapfrog ADI-FDTD的迭代同时存在显式和隐式方程, 故而不同电磁分量的边界条件也存在差异。从原理出发, 推导了适用于2-D Leapfrog ADI-FDTD方法的CPML边界条件, 并与一阶Mur边界进行比较, 利用自由空间的反射误差来表征两种边界的吸收性能, 简要总结了两种吸收边界的优缺点。
无条件稳定 Mur吸收边界 CPML吸收边界 吸收性能 leapfrog ADI-FDTD Leapfrog ADI-FDTD unconditional stability Mur absorbing boundary condition CPML absorbing boundary condition absorbing ability 强激光与粒子束
2018, 30(10): 103204
1 国土资源部地球化学探测技术重点实验室, 河北 廊坊 065000
2 东北大学资源与土木工程学院, 辽宁 沈阳 110819
3 武警黄金第四支队, 辽宁 辽阳 111000
过渡金属硫化物黄铁矿是一种优异的光伏材料, 掺杂改性是提高黄铁矿光伏性能的一种重要手段。 为了探究不同Co掺杂量对黄铁矿的晶体结构和吸光性能的影响, 采用热硫化法在360℃时制备出了纳-微米黄铁矿样品。 利用Ｘ射线衍射(XRD)和多功能场发射扫描式电子显微镜(FESEM)分析了样品的晶体结构、 形貌特征和晶粒尺寸; 利用能谱仪(EDS)分析了样品的化学成分, 并通过紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)表征了样品的光吸收性能和禁带宽度的变化。 结果表明, 掺Co并未改变黄铁矿的立方晶型结构, 但与未掺杂黄铁矿相比, 样品结晶度变差, 晶粒发生团聚, 尺寸在1～1.45 μm范围内; 掺Co量的增加会导致晶粒尺度略微减小, 但影响不大。 EDS检测表明, 实际样品的掺杂并不均匀, 当掺Co量小于7 at%时, 测试值小于名义掺杂量; 而当掺Co量大于7 at%时, Co易发生富集。 S/(Fe+Co)的比值在1.92～2.05范围内, 表明样品内部的点缺陷数量的变化。 反射光谱表明制备样品的禁带宽度Eg在0.57～0.72 eV之间。 禁带宽度Eg随着掺杂量的增加, 呈现出先减小(Co 3 at%)后增加(Co 5～9 at%)的趋势。 掺Co量从0%增加3 at%时, 样品内部产生的点缺陷数目增多, 形成的附加能级会导致禁带宽度Eg窄化; 随着掺Co量进一步增加, S/(Fe+Co)比值更接近于2, 晶体结构更趋完善, Fe空位或S间隙点缺陷比率降低, 禁带宽度Eg趋近于本征特征, 会导致禁带宽度Eg宽化; 另外, 随着Co含量的提高, 物相中微量的CoS2相增多, 亦会导致较高掺Co量样品的禁带宽度有所宽化。 掺Co量在9 at%的样品的禁带宽度为0.72 eV, 大于同温度条件下未掺杂样品的禁带宽度0.65 eV, 禁带宽度的宽化在理论上有利于提高样品的光电转换效率。
热硫化 黄铁矿 掺杂 光吸收性能 禁带宽度 Thermal sulfide method Pyrite Doping impurities Optical absorption properties Forbidden band gap 光谱学与光谱分析
2018, 38(7): 2004
安徽大学 电子信息工程学院 计算智能与信号处理教育部重点实验室，合肥 230039
为了克服时域有限差分算法中卷积完全匹配层对消逝波吸收效果差的缺点，提出一种在卷积完全匹配层后添加特殊吸收层的方法.在不增加物体与吸收层内层距离的情况下,通过调节特殊吸收层中两个衰减因子,使其为常数,并令吸收因子逐层从1增加到10，来增强吸收层对消逝波的吸收性能.平面波垂直入射到单层光子晶体的算例表明，添加了特殊吸收层的吸收边界在与散射体相距5个网格的情况下仍能够保持计算结果收敛, 而传统的吸收边界则需要相距80个网格才能保证结果收敛，说明该方法提高了对消逝波的吸收性能.进一步在结构中采用此吸收边界来计算多层光子晶体的传输特性曲线,并将其与常规方法计算所得结果做比较，两种结果吻合较好.数值算例验证了该方法的有效性和正确性.
时域有限差分 卷积完全匹配层 消逝波 特殊吸收层 吸收性能 长时间稳定性 Finite-Difference Time-Domain (FDTD) Convolutional perfectly matched layers Evanescent wave Special absorption layer Absorption performance Long-time stability
