期刊基本信息
创刊:
1972年 • 月刊
名称:
人工晶体学报
英文:
Journal of Synthetic Crystals
主管单位:
中国建筑材料联合会
主办单位:
中材人工晶体研究院有限公司
出版单位:
中材人工晶体研究院有限公司
主编:
祝世宁
执行主编:
彭珍珍
ISSN:
1000-985X
刊号:
CN 11-2637/O7
电话:
01065491290
邮箱:
地址:
北京市朝阳区东坝红松园1号人工晶体院编辑部418
邮编:
100018
定价:
100元

本期栏目 2023, 52(1)

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人工晶体学报 第52卷 第1期

作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院激光聚变研究中心,绵阳 621900
2 中国科学院上海光学精密机械研究所,上海 201800
2022年12月13日,美国能源部(DOE)及其下属的国家核安全管理局(NNSA)宣布,劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)利用其建立的国家“点火”装置(NIF),在人类历史上首次实现了聚变产能大于驱动聚变发生的激光能量这一“点火”里程碑,将为美国核**物理规律和效应研究、核**库存管理等提供重要支撑,为未来清洁能源的发展铺平新的道路,并为高能量密度物理研究提供新的手段和平台。本文专访了中国工程物理研究院激光聚变研究中心郑万国研究员,就发布会传递信息、惯性约束聚变(ICF)实现途径及存在难点、激光聚变“点火”历程、未来ICF和惯性聚变能(IFE)发展前景,以及激光晶体在ICF和IFE中重要作用等业界广泛关心的几个问题进行解读,以期为读者提供专业的信息,使大家进一步了解ICF发展趋势和IFE发展前景,并针对相关晶体材料开展基础研究及关键技术攻关,牵引和支撑未来激光聚变驱动装置建设。
聚变“点火” 国家“点火”装置 可控核聚变 惯性约束聚变 聚变能 激光晶体 非线性晶体 fusion “ignition” national ignition facility controlled nuclear fusion inertial confinement fusion fusion energy laser crystal nonlinear crystal 
人工晶体学报
2023, 52(1): 1
作者单位
摘要
人工晶体学报
2023, 52(1): 1
作者单位
摘要
1 滇西科技师范学院数理学院,临沧 677000
2 西南大学材料与能源学院,重庆 400715
本文基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法计算了z-BC2N和z-B2CN的4种晶体结构的电子结构、硬度和光学性质。结果表明,z-BC2N(2)为直接带隙半导体,其禁带宽度2.449 eV,z-BC2N(1)为间接宽带隙半导体,其禁带宽度为3.381 eV,而z-B2CN(1)和z-B2CN(2)为导体;硬度结果显示z-BC2N(1)、z-BC2N(2)和z-B2CN(1)为超硬材料。最后通过计算z-BC2N基本光学函数与光子能量的关系表征了其光学性质。分析结果表明,z-BC2N结构可以用作良好的耐磨材料和窗口耐热材料。
超硬材料 电子结构 硬度 光学性质 第一性原理 superhard material electronic structure hardness optical property first-principle 
人工晶体学报
2023, 52(1): 105
作者单位
摘要
宁德师范学院数理学院,宁德 352100
本文采用反应磁控溅射法制备p型二元铜氧化物半导体薄膜,通过氧气流量调节实现Cu2O、CuO和Cu4O3薄膜的可控生长。所制备薄膜的形貌与结构分别利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及拉曼光谱进行表征。经紫外可见分光光度计测量可知,Cu2O、CuO和Cu4O3薄膜的带隙分别为2.89 eV、1.55 eV和2.74 eV。为进一步研究Cu2O、CuO和Cu4O3薄膜的表面物理性质,基于Kelvin探针力显微镜(KPFM)技术直接测量了薄膜样品与探针尖端间的接触电位差(VCPD),结果表明Cu2O、CuO和Cu4O3薄膜的表面功函数都随着温度的升高而呈现逐渐减小的趋势。
氧化铜 磁控溅射 带隙 氧分压 表面功函数 接触电位差 copper oxide magnetron sputtering band gap oxygen partial pressure surface work function contact potential difference 
人工晶体学报
2023, 52(1): 117
作者单位
摘要
泉州师范学院化工与材料学院,泉州 362000
选择刚性有机化合物4-硝基氮氧化吡啶-2-甲酸(POA)作为配体,与稀土金属 La(III)、Pr(III)反应,合成了2个一维配位聚合物。X射线单晶衍射结果表明:配合物1的分子式为{[La(POA)3H2O]·CH3OH}n,属于单斜晶系,空间群是P21/c。该晶胞参数分别为a=1.756 8 nm,b=0.663 6 nm,c=2.048 6 nm,α=90°,β=96.96°,γ=90°,V=2.370 7 nm3,Mr=738.28。配合物2的分子式为{[Pr(POA)3H2O]·H2O}n,属于单斜晶系,空间群是P21/c。该晶胞参数分别为a=1.757 8 nm,b=0.656 9 nm,c=2.046 7 nm,α=90°,β=97.20°,γ=90°,V=2.344 8 nm3,Mr=726.25。两个配合物的配位单元组成和结构相似,中心离子都处于稍变形的三帽三棱柱的配位环境中。通过红外光谱、紫外光谱、热重分析仪和荧光光谱仪对两个配合物的性质进行表征。荧光分析表明,配体和配合物均有较强的荧光性能。
稀土配合物 镧系配合物 镨系配合物 4-硝基氮氧化吡啶-2-甲酸 晶体结构 荧光性质 rare earth complex lanthanide complex praseodymium complex 2-carboxylic acid-4-nitropyridine-1-oxide crystal structure fluorescence property 
人工晶体学报
2023, 52(1): 125
作者单位
摘要
1 贵州大学大数据与信息工程学院,贵州省电子功能复合材料特色重点实验室,贵阳 550025
2 贵州大学物理学院,贵阳 550025
本文通过高温固相反应成功制备了Sr3ZnNb2O9∶0.3Eu3+, xNa+(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)系列荧光粉。X射线衍射分析和精修结果表明,Eu3+和Na+成功掺杂到Sr3ZnNb2O9基质中,并部分取代了Zn2+。采用扫描电子显微镜测试了样品的微观形貌和元素分布。光谱特性和热稳定性研究表明,Na+的最佳掺杂浓度为x=0.2,Na+的引入提高了Sr3ZnNb2O9∶0.3Eu3+荧光粉的热稳定性,活化能为0.163 eV。计算出Sr3ZnNb2O9∶0.3Eu3+, 0.2Na+样品的CIE色坐标为(0.618, 0.376),相关色温和色纯度分别为1 855 K和98.46%。
高温固相反应 光致发光 热稳定性 Sr3ZnNb2O9∶0.3Eu3+, xNa+ Sr3ZnNb2O9∶0.3Eu3+, xNa+ high temperature solid-state reaction photoluminescence thermal stability 
人工晶体学报
2023, 52(1): 132
作者单位
摘要
1 北方民族大学材料科学与工程学院,银川 750021
2 工业废弃物循环利用及先进材料“国际合作基地”,银川 750021
以硫代硫酸钠·五水合物(Na2S2O3·5H2O)、硝酸铋·五水合物(BiN3O9·5H2O)为硫源和铋源,尿素(CON2H4)为结构导向剂,制备了纳米棒状结构的硫化铋(Bi2S3),使其原位生长在MIL-125(Ti)的笼状结构表面。PEC性能测试显示,在0.5 mol·L-1的硫酸钠电解液(pH=6.0)中,Bi2S3/MIL-125(Ti)0.07(MIL-125(Ti)加入量为0.07 g)的复合材料表现出最高的光电性能。光电性能的显著增强主要取决于Bi2S3/MIL-125复合材料的带隙重整效应,对紫外光以及可见光的吸收能力显著提高。但由于Bi2S3/MIL-125光电极与电解液界面之间的电子转移缓慢,为了改善Bi2S3/MIL-125光电极的界面电荷转移动力学性能,利用热还原法引入Ag NPs对Bi2S3/MIL-125光电极进行修饰,制备出的Ag-Bi2S3/MIL-125光电极加快了界面间的电子转移。在-0.5~-0.8 V(versus Ag/AgCl),Bi2S3/MIL-125(Ti)0.07的最大饱和光电流(-0.90 mA·cm-2)是未修饰的Bi2S3(-0.61 mA·cm-2)的1.5倍;Ag-Bi2S3/MIL-125(Ti)0.07的最大饱和光电流(-1.87 mA·cm-2)是未修饰的Bi2S3(-0.61 mA·cm-2)的3.1倍。
Bi2S3纳米棒 溶剂热法 异质结 光电性能 光电极 MIL-125(Ti) MIL-125(Ti) Bi2S3 nanorod solvothermal method heterojunction photoelectric property photo electrode 
人工晶体学报
2023, 52(1): 139
作者单位
摘要
青海黄河上游水电开发有限责任公司西安太阳能电力分公司,西安 710100
本文主要对低压化学气相沉积(LPCVD)法制备N型高效晶硅隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)电池工艺进行研究。分析LPCVD法制备隧穿氧化层及多晶硅层的影响因素,研究了不同氧化层厚度、多晶硅厚度及多晶硅层中P掺杂量对太阳能电池转换效率的影响。结果表明:当隧穿氧化层厚度在1.55 nm时,钝化效果最佳;多晶硅层厚度120 nm时Voc达到最高值;多晶硅层厚度在90 nm时Eff最高。当P掺杂量为3.0×1015 cm-2时可获得较高的Voc,原因是随着P掺杂量的增加,多晶硅层场钝化效果提高。
TOPCon电池 隧穿氧化层 多晶硅层 钝化 掺杂 TOPCon cell LPCVD LPCVD tunnel oxide layer polycrystalline silicon layer passivation doping 
人工晶体学报
2023, 52(1): 149
N/A 
作者单位
摘要
人工晶体学报
2023, 52(1): 155
作者单位
摘要
河南农业大学机电工程学院,郑州 450000
二维过渡金属硫族化合物(TMDs)是继石墨烯之后的新型二维材料,由于其自身的独特物理化学性质在半导体、光电材料、能源储存和催化制氢等方面备受瞩目。化学气相沉积(CVD)是目前适合实现大规模制备二维材料的工艺之一,制备过程中参数的高度可控性使其具有很大优势。本文综述了近期通过CVD制备TMDs的研究进展,探讨了在CVD制备工艺中各种参数对产物生长和最终形貌的影响,包括前驱体、温度、衬底、辅助剂、压力和载气流量等。列举了一些改进的CVD制备工艺,并对其特点进行了总结。最后讨论了目前CVD制备TMDs所面临的挑战并对其发展前景进行展望。
过渡金属硫族化合物 化学气相沉积 盐辅助化学气相沉积 金属有机化学气相沉积 二维材料 前驱体 影响因素 transition metal dichalcogenide chemical vapor deposition salt-assisted chemical vapor deposition metal-organic chemical vapor deposition two-dimensional material precursor influence factor 
人工晶体学报
2023, 52(1): 156
力茂林 1,2,*徐悟生 2,3张斌 2,3田东升 1[ ... ]徐朝鹏 1
作者单位
摘要
1 燕山大学信息科学与工程学院,河北省特种光纤与光纤传感实验室,秦皇岛 066004
2 秦皇岛本征晶体科技有限公司,秦皇岛 066000
3 江苏布拉维光学科技有限公司,张家港 215600
4 燕山大学环境与化学工程学院,河北省应用化学重点实验室,秦皇岛 066004
采用坩埚下降法,生长了体积为4 L的大尺寸NaI(Tl)晶体。对晶体进行X射线粉末衍射、紫外可见近红外透射光谱测试,结果表明,生长的晶体具有单一的物相,在600~1 600 nm的透过率高于75%。电感耦合等离子体发射光谱测试结果表明,晶体中的Tl离子浓度从头部到尾部逐渐增加。经过锻压、切割、打磨、抛光、封装等工序将NaI(Tl)晶体毛坯制成100 mm×50 mm×400 mm的方形晶体。闪烁性能测试结果表明,在137Cs放射源激发下,晶体的平均能量分辨率为7.9%,不同位置的相对光输出和能量分辨率存在一定差异。
碘化钠 闪烁晶体 坩埚下降法 晶体生长 透过率 能量分辨率 相对光输出 NaI scintillator crystal Bridgman method crystal growth transmittance energy resolution relative light output 
人工晶体学报
2023, 52(1): 17
作者单位
摘要
1 佛山科学技术学院交通与土木建筑学院,佛山 528000
2 佛山科学技术学院环境与化学工程学院,佛山 528000
近年来,石墨相氮化碳(g-C3N4)以其合适的带隙宽度、丰富的活性位点和成本低廉等优点,成为新兴的可见光响应非金属光催化剂,被广泛应用于光催化降解有机污染物领域。然而,纯g-C3N4对可见光的吸收效率较低且光生电子和空穴复合速率快,导致其光催化活性处于较低水平。基于g-C3N4的非金属特性,通过非金属掺杂可以有效提高g-C3N4的光催化性能,引起了学者们的广泛关注。本文介绍了目前非金属掺杂g-C3N4复合材料常见的制备方法,着重归纳了不同类型的非金属掺杂g-C3N4光催化降解水中有机污染物的相关研究进展,探讨其作为光催化剂在可见光条件下降解有机污染物的相关机理。最后,提出目前g-C3N4基复合材料在光催化降解水中有机污染物中所面临的挑战,旨在为非金属掺杂g-C3N4耦合光催化在水中有机污染物降解方面提供参考。
石墨相氮化碳 非金属掺杂 光催化 降解 有机污染物 graphitic carbon nitride nonmetal doping photocatalytic degradation organic pollutant 
人工晶体学报
2023, 52(1): 170
作者单位
摘要
1 郑州大学机械与动力工程学院,郑州 450001
2 郑州大学物理(微电子)学院,郑州 450001
3 麦斯克电子材料股份有限公司,洛阳 471000
针对目测法无法及时发现直拉单晶硅在等径生长阶段发生的掉苞问题,本文提出一种基于ISOMAP-DE-SVM的掉苞预测模型,可以在掉苞现象发生之前发出警告。首先剔除方差较小的参数,采用斯皮尔曼相关系数法剔除冗余参数,采用最大互信息法检验剩余参数的非线性相关性;然后将关键参数的均值和标准差作为等度量映射和多维放缩的输入,得到两份样本数据;最后将这两份样本数据分别输入到经过差分算法、遗传算法优化的支持向量机预测模型,得到4份预测结果。预测结果表明:基于ISOMAP-DE-SVM的预测模型具有收敛速度快、准确度高的特点,平均预测准确率可以达到96%;同时,所使用的方法揭示了单晶硅等径阶段的数据具有非线性特点。通过实际应用验证表明模型具有一定的工程实用价值。
直拉法 单晶硅 等径生长 支持向量机 等度量映射 掉苞 预测 Czochralski method single crystal silicon equal-diameter growth support vector machine isometric mapping broken edge prediction 
人工晶体学报
2023, 52(1): 25
作者单位
摘要
1 武汉工程大学材料科学与工程学院,湖北省等离子体化学与新材料重点实验室,武汉 430205
2 上海征世科技股份有限公司,上海 201700
本文研究了在反应气体中引入不同浓度的CO2对微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)法同质外延生长单晶金刚石内应力的影响,并对其作用机理进行了分析。研究发现,随着CO2浓度增加,单晶金刚石内应力逐渐减小,这是由于添加的CO2提供了含氧基团,可以有效刻蚀金刚石生长过程中的非金刚石碳,并能够降低金刚石中杂质的含量,从而避免晶格畸变,减少生长缺陷,并最终表现为单晶金刚石内应力的减小,其中金刚石内应力以压应力的形式呈现。此外反应气体中加入CO2可以降低单晶金刚石的生长速率和沉积温度,且在合适的碳氢氧原子比(5∶112∶4)下能够得到杂质少、结晶度高的单晶金刚石。
单晶金刚石 同质外延 内应力 二氧化碳 single crystal diamond MPCVD MPCVD homogeneous epitaxy internal stress carbon dioxide 
人工晶体学报
2023, 52(1): 34
作者单位
摘要
山东理工大学机械工程学院,淄博 255000
利用高纯度的硼粉和硫粉,在1 300 ℃的高温真空环境下,通过扩散装置制备出硼(B)、硫(S)共掺杂单晶金刚石。扫描电子显微镜、X射线能谱、拉曼光谱等测试结果表明,随着两种元素的掺入,金刚石的形貌和晶体质量发生变化。掺杂后的金刚石形貌复杂,蚀坑和沟壑内部形貌呈阶梯状,随着掺杂量的增加出现断层,并在蚀坑处检测出较高的硼原子和硫原子含量,掺杂B-S质量比为0.5的金刚石蚀坑处的硼原子和硫原子含量最高。随着杂质原子的渗入,拉曼半峰全宽值增大,金刚石的晶体质量下降。室温下进行霍尔检测结果表明,掺杂后的金刚石电阻率降低。B-S质量比为1和2的样品导电类型表现为p型;B-S质量比为0.5时,样品的霍尔系数为负值,导电类型为n型。
金刚石 共掺杂 B-S质量比 表面形貌 晶体质量 霍尔测试 diamond co-doping B-S mass fraction surface morphology crystal quality Hall testing 
人工晶体学报
2023, 52(1): 41
张玺 1,2朱如忠 1,2张序清 1,2王明华 3[ ... ]皮孝东 1,2
作者单位
摘要
1 浙江大学杭州国际科创中心先进半导体研究院,浙江省宽禁带功率半导体材料与器件重点实验室,杭州 311200
2 浙江大学硅材料国家重点实验室,材料科学与工程学院,杭州 310027
3 杭州乾晶半导体有限公司,杭州 311200
4 浙江机电职业技术学院,杭州 310053
研磨作为4H碳化硅(4H-SiC)晶片加工的重要工序之一,对4H-SiC衬底晶圆的质量具有重要影响。本文研究了金刚石磨料形貌和分散介质对4H-SiC晶片研磨过程中材料去除速率和面型参数的影响,基于研磨过程中金刚石磨料与4H-SiC晶片表面的接触情况,推导出简易的晶片材料去除速率模型。研究结果表明,磨料形貌显著影响4H-SiC晶片的材料去除速率,材料去除速率越高,晶片的总厚度变化(TTV)越小。由于4H-SiC中C面和Si面的各向异性,4H-SiC晶片研磨过程中C面的材料去除速率高于Si面。在分散介质的影响方面:水基体系研磨液的Zeta电位绝对值较高,磨料分散均匀,水的高导热系数有利于控制研磨过程中的盘面温度;乙二醇体系研磨液的Zeta电位绝对值小,磨料易发生团聚,增大研磨过程的磨料切入深度,晶片的材料去除速率提高,晶片最大划痕深度随之增大。
4H碳化硅 研磨 金刚石磨料 分散介质 材料去除速率 面型参数 4H-SiC lapping diamond abrasive dispersion medium material removal rate surface parameter 
人工晶体学报
2023, 52(1): 48
作者单位
摘要
1 西北工业大学机电学院,西安 710072
2 西安交通大学电气工程学院,西安 710049
本文首先利用有限元仿真软件COMSOL计算了二维手性声子晶体的带隙,分析了散射体参数与韧带涂层参数变化对带隙的影响规律。在此基础上,确定手性声子晶体带隙最优设计的有效参数设计空间;然后基于ISIGHT优化设计平台嵌入遗传算法,开展二维手性声子晶体带隙的最优设计。在带隙的最优设计过程中,先以二维手性声子晶体的有效构型参数为设计变量,相对带隙宽度最大为目标,设计手性声子晶体单胞构型。再以此优化单胞构型为初始构型,以手性声子晶体的有效材料参数为设计变量,相对带隙宽度最大为目标,进一步实现二维手性声子晶体带隙的最优设计。本工作极大限度地挖掘了二维手性声子晶体带隙最优设计潜能,为充分发挥手性声子晶体在减振降噪中的作用提供了可靠有效的分析设计方法。
手性声子晶体 带隙特性 遗传算法 优化设计 chiral phononic crystal band-gap property genetic algorithm optimization design 
人工晶体学报
2023, 52(1): 56
作者单位
摘要
1 长安大学理学院,西安 710064
2 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室,西安 710049
本文提出一种新型管道超结构元胞构型,其轴向振动带隙包括局域共振型和布拉格(Bragg)散射型两种带隙,该结构在2 500 Hz内共有两阶带隙,且第二阶带隙频率范围较宽。分别应用传递矩阵法和有限元法计算了该结构的能带结构分布及有限周期结构传输特性;搭建了包含4个元胞的管道超结构实验平台进行振动测试,并与计算结果进行对比验证;最后讨论了不同参数对其带隙分布的影响规律。结果表明,所研究管道超结构在2 500 Hz内共有两阶带隙,第一阶带隙主要为局域共振型带隙,凸台和振子的几何尺寸对其影响较大,元胞尺寸对其影响较小。第二阶带隙主要为布拉格散射型带隙,带隙宽度可达923 Hz,该带隙分布随元胞长度、凸台长度和振子厚度改变而改变。合理设计结构各部分几何尺寸,可满足工程中特定频段抑振的需求。
局域共振 布拉格散射 超结构 传递矩阵 轴向振动 带隙特性 local resonance Bragg scattering metastructure transfer matrix axial vibration band gap characteristic 
人工晶体学报
2023, 52(1): 65
作者单位
摘要
河北大学物理科学与技术学院,保定 071002
在InGaAs/GaAs表面量子点(SQDs)的GaAs势垒层中引入Si掺杂层,以研究Si掺杂对InGaAs/GaAs SQDs光学特性的影响。荧光发光谱(PL)测量结果显示,InGaAs/GaAs SQDs的发光强烈依赖于Si掺杂浓度。随着掺杂浓度的增加, SQDs的PL峰值位置先红移后蓝移; PL峰值能量与激光激发强度的立方根依赖关系由线性向非线性转变;通过组态交互作用方法发现SQDs的PL峰位蓝移减弱;时间分辨荧光光谱显示了从非线性衰减到线性衰减的转变。以上结果说明Si掺杂能够填充InGaAs SQDs的表面态,并且改变表面费米能级钉扎效应和SQDs的荧光辐射特性。本研究为深入理解与InGaAs SQDs的表面敏感特性关联的物理机制和载流子动力学过程,以及扩大InGaAs/GaAs SQDs传感器的应用提供了实验依据。
InGaAs量子点 Si掺杂 表面费米能级 荧光发光谱 间接跃迁辐射 时间分辨荧光光谱 InGaAs quantum dot Si doping surface Fermi level photoluminescence indirect-transition emission time-resolved photoluminescence 
人工晶体学报
2023, 52(1): 73
作者单位
摘要
1 山东大学晶体材料国家重点实验室,济南 250100
2 山东省工业技术研究院,济南 250100
Tb3Ga5O12晶体是一种具有良好磁光性能的主流商用材料,但生长过程中存在严重的氧化镓挥发问题,导致晶体难以满足高功率应用的发展需求,而菲尔德常数较大的Tb3Al5O12晶体的不一致熔融特性使该晶体难以生长,因此亟需探索新型高质量磁光晶体以满足高功率应用需求。基于此,本文采用微下拉法在高纯氩气和二氧化碳混合气氛下生长了Tb3AlxGa5-xO12(TAGG)系列高掺铝磁光晶体。摇摆曲线测试结果表明TAGG磁光晶体拥有高结晶质量。透过光谱和磁光特性测试结果表明,与传统Tb3Ga5O12晶体相比,TAGG磁光晶体具有更高的透过率和更大的菲尔德常数,是一种非常有潜力的可应用于高功率激光系统的低成本磁光材料。
磁光晶体 晶体生长 微下拉法 铽基石榴石 Tb3Ga5O12 Tb3Ga5O12 TAGG TAGG magneto-optical crystal crystal growth micro-pulling-down method Tb3+-based garnet 
人工晶体学报
2023, 52(1): 8
单恒升 1,2,*李明慧 1,3李诚科 1,3刘胜威 1,3[ ... ]李小亚 4
作者单位
摘要
1 陕西科技大学材料原子·分子科学研究所,西安 710021
2 西安电子科技大学,宽禁带半导体材料教育部重点实验室,西安 710071
3 陕西科技大学材料科学与工程学院,西安 710021
4 西北大学信息科学与技术学院,西安 710127
本文利用金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)技术在(001)面图形化蓝宝石衬底(PSS)上生长了一种含有AlGaN-InGaN/GaN MQWs (multiple quantum wells)-AlGaN双势垒结构的高In组分太阳能电池外延材料。高分辨率X射线衍射(HRXRD)和光致发光(PL)谱分析表明,与含有AlGaN电子阻挡层的低In组分的量子阱结构太阳能电池外延材料相比,该结构材料具有较小的半峰全宽(FWHM),计算表明:此结构材料的位错密度降低了一个数量级,达到107 cm-2;同时,有源区中的应变弛豫降低了51%;此外,此结构材料的发光强度增强了35%。研究结果表明含有AlGaN双势垒结构的外延材料可以减小有源区的位错密度,降低非辐射复合中心的数目,增大有源区有效光生载流子的数目,为制备高质量太阳能电池提供实验依据。
金属有机化合物化学气相沉积 太阳能电池外延材料 AlGaN双势垒结构 位错密度 光生载流子 metal organic chemical vapor deposition solar cell epitaxial material AlGaN double barrier structure InGaN/GaN MQWs InGaN/GaN MQWs dislocation density photo-induced carrier 
人工晶体学报
2023, 52(1): 83
作者单位
摘要
1 陕西科技大学材料原子·分子科学研究所,西安 710021
2 西安电子科技大学,宽禁带半导体材料教育部重点实验室,西安 710071
3 西北大学信息科学与技术学院,西安 710127
4 太原理工大学,新材料界面科学与工程教育部重点实验室,太原 030024
铟(In)原子替位位置对开发新型正交GaN的储氢材料具有重要意义。当前关于In原子替位位置对正交GaN材料的影响研究相对薄弱。本文基于第一性原理研究了不同In原子替位位置下InGaN材料的形成能、电子结构、弹性特性和力学稳定性。结果表明,通常情况下间隔三个原子的In原子替位位置的形成能最小且该体系最易形成。在相同的掺杂情况下,该结构的InGaN材料也具有较大的带隙宽度以及较小的弹性模量、体积模量、剪切模量与弹性模量,这意味着其抗压能力、抗剪切应力的能力较弱,韧性以及硬度较低。此外,声子谱计算结果表明,间隔三个原子的InGaN材料在环境压力下也具有良好的力学稳定性。本研究为正交GaN的新型储氢超材料的研究提供了理论依据。
正交GaN In掺杂 形成能 电子结构 弹性和弹性各向异性 第一性原理 密度泛函理论 储氢材料 orthorhombic GaN In doping formation energy electronic structure elastic and elastic anisotropy first-principle density functional theory hydrogen storage material 
人工晶体学报
2023, 52(1): 89
作者单位
摘要
1 成都师范学院物理与工程技术学院,成都 611130
2 西华师范大学物理与空间科学学院,南充 637002
3 成都信息工程大学光电工程学院,成都 610225
4 四川大学水利水电学院,成都 610065
基于第一性原理的方法研究了本征α-Bi2O3、La掺杂、氧空位掺杂和共掺杂体系的电子结构与光学性质,以期获得性能比较优异的α-Bi2O3光催化材料。研究结果表明:掺杂后,体系结构变形较小,其中氧空位(VO)掺杂和La-VO共掺杂体系的禁带宽度价带和导带同时下移且在禁带中引入杂质能级,说明掺杂可以减小电子从价带激发到导带所需能量,有利于电子的跃迁。特别是相对于氧空位单掺杂,La-VO共掺杂使杂质能级向导带底靠近,这个倾向可能使该复合缺陷成为光生电子捕获中心的概率大于成为光生电子-空穴对复合中心的概率;同时,La-VO共掺杂导致导带底附近的能带弯曲的曲率增大即色散关系增强,从而降低了电子的有效质量,加速电子的运动,因此,La-VO共掺杂能大幅改善光生电子-空穴对的有效分离。另一方面La-VO共掺杂在显著扩展可见光吸收范围的同时,还极大地增强了可见光吸收强度。因此,La-VO共掺杂有效改善了α-Bi2O3的光催化活性。本研究为利用稀土离子掺杂改善其他光催化材料的性能提供了一个新的思路。
光催化材料 La-VO共掺杂 氧空位 电子结构 光学性质 第一性原理 α-Bi2O3 α-Bi2O3 photocatalytic material La-VO co-doping oxygen vacancy electronic structure optical property first-principle 
人工晶体学报
2023, 52(1): 98