检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：苏立娜天津大学

学位级别：硕士

钠离子电池因为具有更低廉的成本和无毒性,作为替代锂离子电池的储能器件被广泛研究。目前钠离子电池电极材料存在能量密度低和循环稳定性差等问题。二维材料如石墨烯和过渡金属硫化物等有望克服上述问题而成为有潜力的钠离子电池的负... 详细信息

钠离子电池因为具有更低廉的成本和无毒性,作为替代锂离子电池的储能器件被广泛研究。目前钠离子电池电极材料存在能量密度低和循环稳定性差等问题。二维材料如石墨烯和过渡金属硫化物等有望克服上述问题而成为有潜力的钠离子电池的负极材料。此外硅烯具有与石墨烯相似的性质,也受到越来越多的关注。已有研究表明将这些二维材料进行组合后得到的复合材料表现出更加良好的储钠性能,但是异质结构影响储钠性能的微观机制尚不清楚,亟待解决。本文通过第一性原理计算系统研究了Na在石墨烯、硅烯和过渡金属二硫化物（TMD）以及TMD/石墨烯、TMD/硅烯复合材料中的吸附和扩散;并研究了在充放电中生成的Na2S与石墨烯和硅烯构成的复合体系中掺杂对钠吸附的影响;结合电子结构分析,探究了影响异质结构中储钠的界面效应和掺杂效应。研究发现异质结构中存在两种界面结合;考虑了Na在异质结构中不同位置的吸附,并结合系统的电子结构分析得到了Na吸附与界面结合特性的关系,探讨了异质结构的表界面储Na对电化学性能的贡献;结合Na扩散的研究,揭示了不同界面结合的异质结构中Na吸附和扩散的协同效应。同时,研究发现B、O、P和S掺杂增大石墨烯上Na的吸附能,其中B、P和S掺杂对石墨烯储钠有贡献,而B、N、O、P和S掺杂都会导致硅烯上Na吸附能的增大,增强硅烯储钠,并系统分析了不同掺杂产生上述结果的原因;对于Na2S/石墨烯和Na2S/硅烯,界面结合的不同影响Na在异质结构中的吸附位置;结合石墨烯和硅烯中的掺杂效应,探讨了不同掺杂对Na2S/石墨烯和Na2S/硅烯异质结构中储钠影响的微观机制。上述研究结果为通过异质结构和掺杂设计获得具有优异Na储存性能的二维复合材料提供了理论依据。

关键词：钠离子电池第一性原理二维异质结构界面相互作用协同效应掺杂

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氧化锌基二维异质结构的制备及其发光性质研究

氧化锌基二维异质结构的制备及其发光性质研究

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作者：苏斌斌浙江大学

学位级别：博士

作为一种新型Ⅱ-Ⅵ族宽禁带半导体材料，ZnO因其在短波长光电器件领域的潜在应用而受到广泛关注。ZnO的激子束缚能高达60meV，这使其激子在室温甚至更高温度下依然可以稳定存在和高效复合。为了进一步提高其光电性能，通常采用量子异质... 详细信息

作为一种新型Ⅱ-Ⅵ族宽禁带半导体材料，ZnO因其在短波长光电器件领域的潜在应用而受到广泛关注。ZnO的激子束缚能高达60meV，这使其激子在室温甚至更高温度下依然可以稳定存在和高效复合。为了进一步提高其光电性能，通常采用量子异质结构以实现载流子/激子的有效调控。ZnO光电应用中最常采用的异质结构是ZnO/Zn1-xMgxO多量子阱，它可作为有源层对激子进行限制，进而提高发光内量子效率（IQE）。此外，随着石墨烯和过渡金属硫族化合物（TMDC）等二维材料的兴起，由ZnO和二维材料组成的异质结构同样成为研究热点。在这些异质结构中，二维材料不仅能显著提高ZnO的光电性能，还有望引入新的物理或化学性质。本文主要聚焦于ZnO基二维异质结构的制备和发光性质，研究对象包括ZnO/Zn1-xMgxO多量子阱和ZnO/TMDC异质结。对于ZnO/Zn1-xMgxO多量子阱，着重研究了其在高密度（最高21.9μJ/cm2）激发下的发光性质，以及极性和非极性生长对发光性质的影响。对于ZnO/TMDC异质结，着重研究了TMDC以及异质结能带结构对ZnO晶体质量和发光性质的影响。具体内容如下：　　（1）采用等离子体辅助分子束外延（P-MBE）法在c-Al2O3衬底上制得不同阱层和垒层宽度的极性ZnO/Zn1-xMgxO多量子阱，结合变温和变激发密度光致发光（PL）谱对其发光性质进行表征。结果表明，这些多量子阱在低密度激发下仅存在局域激子峰，而在高密度激发下能观测到由非弹性激子-激子散射引起的发光峰（P带）。激发密度的增大将导致激子从量子阱中溢出，进而出现垒层发光峰，但当阱层宽度很小时，该现象并不明显。对于阱层宽度更小、垒层宽度更大的体系，量子阱限制作用更为显著，其激子束缚能更高，IQE也更高，室温下最高IQE可达47%。　　（2）采用P-MBE法在r-Al2O3衬底上制得不同Mg含量的非极性ZnO/Zn1-xMgxO多量子阱。在高密度激发下，P带在阱层发光中占据主导地位，且在室温下依然保持稳定。Mg含量对量子阱发光性质有显著影响，一方面，随着Mg含量增大，量子限域效应增强，阱层发光峰蓝移，激子束缚能增大;另一方面，Mg含量的增大会造成量子阱晶体质量降低，缺陷相关的非辐射复合增强。相较极性多量子阱，非极性多量子阱能有效避免量子限域斯塔克效应带来的不利影响，但同时晶体质量降低，发光峰展宽。综合两方面因素，其室温下最高IQE可达49%，与极性多量子阱相当。　　（3）尝试了两种ZnO/TMDC异质结制备方法。一是采用脉冲激光沉积法在c-Al2O3衬底上两步生长大面积连续ZnO/MoS2异质结。MoS2的层数可通过激光脉冲数实现精准控制。MoS2同时可作为晶格匹配情况良好的缓冲层促进后续的ZnO生长，进而提高ZnO薄膜的晶体质量。结果表明，XRD摇摆曲线和室温PL谱的半高宽均变小。二是结合机械剥离法和P-MBE法在c-Al2O3衬底上制得高质量ZnO/MoS2和ZnO/WSe2异质结。实验发现，因MBE法生长ZnO采用极高的真空度和较低的生长温度，其氧化气氛并未对MoS2和WSe2造成破坏。相较WSe2，MoS2更有利于ZnO薄膜的生长。　　（4）采用X射线光电子能谱确定ZnO/MoS2异质结为Ⅱ型能带匹配情况，价带带阶和导带带阶分别为2.52eV和0.35eV。ZnO/MoS2和ZnO/WSe2异质结的发光强度随激发密度的变化都很好地符合激子的特征IPL～Ikex（1＜k＜2），且ZnO/MoS2异质结的k值更接近1，表明其晶体质量更高。通过形成ZnO/TMDC异质结，界面处发生电荷转移，我们可以调控单层TMDC中中性激子和带电激子的数量。其中MoS2中多余电子耗尽，带电激子向中性激子转变;WSe2中多余空穴累积，中性激子向带电激子转变。

关键词：半导体材料氧化锌二维异质结构制备工艺发光性质

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微波功率AlGaN/GaN HFET的二维能带和异质结构设计

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中国电子科学研究院学报 2007年第5期2卷 456-463页

作者：薛舫时南京电子器件研究所单片集成电路与模块国家级重点实验室南京210016

在综述微波功率AlGaN/GaN HFET技术发展趋势基础上,提出了二维异质结能带优化设计的新课题。从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发研究了利用异质界面上的极化电荷来剪裁异质结能带。用极化电荷设计近矩形前势垒能增大高能热电子的隧穿... 详细信息

在综述微波功率AlGaN/GaN HFET技术发展趋势基础上,提出了二维异质结能带优化设计的新课题。从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发研究了利用异质界面上的极化电荷来剪裁异质结能带。用极化电荷设计近矩形前势垒能增大高能热电子的隧穿势垒宽度,抑制电流崩塌。背势垒中的极化电荷强化了沟道阱的量子限制,减弱了沟道中的强场峰,能提高击穿电压和抑制电流崩塌。薄势垒层中的极化电荷强化了沟道阱的结构,降低势垒高度后能产生高密度的电子气。优化设计二维异质结构能抑制沟道中的强场峰和电流崩塌,提高击穿电压和大漏压下的输出功率。

关键词：二维异质结构 HFET沟道中的强场峰能带剪裁极化电荷电流崩塌

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基于液相法二维异质结的空间结构可控制备（英文）

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物理化学学报 2019年第10期35卷 1099-1111页

作者：刘强王晓珊王加亮黄晓南京工业大学先进材料研究院(IAM)

近年来,二维材料异质结构的兴起进一步促进了二维材料领域的发展。在异质结构中,不同组分的界面作用或耦合效应会产生有趣的现象和特殊的性质。目前发现除材料组分外,空间结构也是影响异质结构总体性质的重要因素。尽管诸如干法转移和... 详细信息

近年来,二维材料异质结构的兴起进一步促进了二维材料领域的发展。在异质结构中,不同组分的界面作用或耦合效应会产生有趣的现象和特殊的性质。目前发现除材料组分外,空间结构也是影响异质结构总体性质的重要因素。尽管诸如干法转移和气相生长的固相法能够将原始或高度结晶的二维晶体制备出空间可控的异质结构,但是它们在很大程度上受限于低产率和高成本的缺点。相比之下,液相法虽然产物质量相对较低,但更适用于大规模生产功能性异质结构。然而,如何对组分的三维空间布局进行精确控制仍是目前液相法亟待解决的问题。在这篇综述中,我们介绍了通过湿化学法制备二维异质结构的最新进展,聚焦于对二维异质结构空间布局的控制。在本文的末尾,我们还讨论了此领域面临的挑战和潜在的机遇。

关键词：二维异质结构液相合成空间排列横向异质结垂直异质结

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GaN HFET研究中的钝化、场板和异质结构设计

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微纳电子技术 2009年第4期46卷 193-200,253页

作者：薛舫时南京电子器件研究所单片集成电路与模块国家级重点实验室南京210016

从AlGaN/GaN沟道阱电子状态出发,深入研究了GaNHFET研究中的钝化和场板电极。提出了用低、高Al组分比势垒制成复合势垒,来抬高势垒和增大势垒宽度,强化沟道阱的量子限制。强调了负极化电荷在强化沟道阱量子限制和能带剪裁中的重要作用... 详细信息

从AlGaN/GaN沟道阱电子状态出发,深入研究了GaNHFET研究中的钝化和场板电极。提出了用低、高Al组分比势垒制成复合势垒,来抬高势垒和增大势垒宽度,强化沟道阱的量子限制。强调了负极化电荷在强化沟道阱量子限制和能带剪裁中的重要作用。依据内沟道、外沟道和欧姆接触对势垒的不同要求设计出二维异质结构。通过特殊的异质结构设计和后工艺剪裁制成了满足肖特基势垒和欧姆接触的两种不同的异质结构。把优质Si3N4钝化膜同复合势垒结合起来塑造出满足外沟道要求的异质结构,从而实现了HFET二维异质结构的优化设计。证实了这种新沟道阱中的电子在三种不同栅压下的强二维特性,强调了背场板和背势垒在器件研究中的重要作用。

关键词： GaN HFET的钝化场板效应极化工程二维异质结构背场板背势垒

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调控石墨烯/氮化硼异质结构热导率的分子动力学模拟和理论研究

调控石墨烯/氮化硼异质结构热导率的分子动力学模拟和理论研究

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作者：刘一浓昆明理工大学

学位级别：硕士

微电子器件的持续发展导致其功率密度的急剧上升,这引发了器件中的热管理问题。随着纳米科技的迅速发展,研究低维纳米材料热输运已成为凝聚态物理的前沿课题。近年来,研究人员通过引入无序调控声子热输运的研究越来越多。与此同时,材料... 详细信息

微电子器件的持续发展导致其功率密度的急剧上升,这引发了器件中的热管理问题。随着纳米科技的迅速发展,研究低维纳米材料热输运已成为凝聚态物理的前沿课题。近年来,研究人员通过引入无序调控声子热输运的研究越来越多。与此同时,材料信息学作为一门将材料科学与大数据技术相结合的先进材料发现技术,可以加速发现具有特殊性能的新结构材料并保证较高的准确性。然而,随着无序的引入,其设计空间变的十分巨大,即使是使用材料信息学,想要执行全局优化以找到最低热导率的结构是十分困难的。我们的研究目标是找到低热导率结构的共性特征,以减少材料信息学的设计空间。为此我们使用非平衡分子动力学研究了二维石墨烯/六方氮化硼异质结构中不同无序类型对热导率的影响。模拟结果发现,随着周期长度的增加,相干声子输运会转化为非相干声子输运。特别是当周期长度为1.23 nm时引入无序,会引起了相干声子的局域化,从而导致热导率的显著下降。为了进一步研究无序对热导率的影响,我们在周期长度为1.23nm的情况下进行了不同无序类型的定量分析。为此我们引入了可以充分描述无序结构的描述符:平移距离和无序方向。我们发现在较大的平移距离且交叉方向引入无序可以进一步降低热导率,这是低热导率结构所具有的共性特征。为了解释其背后潜在的物理机制,我们进行了波包模拟、归一化的晶格振动动能分析和热流通道误差因子的计算。这些结构分析指出,通过在较大的平移距离和交叉方向引入无序可以进一步降低热导率,是由于这种特殊分布的无序结构导致了声子局域化以及热流通道的破坏。我们的发现为材料信息学提供了研究子集,并且可以更加有效的找到最低热导率的结构,从而对未来合成特殊热性质的二维异质结构提供指导。

关键词：二维异质结构热传导分子动力学声子波动性

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AlInN三明治势垒GaN HFET

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固体电子学研究与进展 2011年第5期31卷 421-428,472页

作者：薛舫时孔月婵董逊周建军李忠辉陈辰南京电子器件研究所微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室南京210016

介绍了国际上AlInN势垒HFET的最新发展。从器件性能分析中发现这种新势垒显著提高了沟道电子气密度,增大了强场漂移速度,消除应变提高了器件可靠性和热稳定性,能在高温下有效工作,使GaN HFET研究走上新的台阶。但是薄势垒引起的大栅流... 详细信息

介绍了国际上AlInN势垒HFET的最新发展。从器件性能分析中发现这种新势垒显著提高了沟道电子气密度,增大了强场漂移速度,消除应变提高了器件可靠性和热稳定性,能在高温下有效工作,使GaN HFET研究走上新的台阶。但是薄势垒引起的大栅流和电流崩塌是阻碍器件性能提高和实际应用的主要瓶颈。利用AlInN/AlGaN异质界面的大能带带阶和强极化电荷来剪裁能带,设计出新的三明治势垒,满足内、外沟道和欧姆接触势垒的要求。可望消除上述瓶颈,使AlInN势垒GaN HFET付诸实用。

关键词：铝铟氮/氮化镓异质结场效应管铝铟氮三明治势垒栅流电流崩塌二维异质结构

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GaN HFET的综合设计

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固体电子学研究与进展 2009年第4期29卷 473-479页

作者：薛舫时单片集成电路与模块国家级重点实验室南京电子器件研究所南京210016

从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发,研究了负极化电荷在强化沟道阱量子限制和能带剪裁中的作用。优化设计负极化电荷的位置后给出了新的复合势垒设计。提出了新的动态电流崩塌模型和二维异质结构概念,把原位Si3N4钝化和复合势垒结合... 详细信息

从自洽求解薛定谔方程和泊松方程出发,研究了负极化电荷在强化沟道阱量子限制和能带剪裁中的作用。优化设计负极化电荷的位置后给出了新的复合势垒设计。提出了新的动态电流崩塌模型和二维异质结构概念,把原位Si3N4钝化和复合势垒结合起来实现二维异质结构。用AlGaN/AlInN复合势垒解决了AlInNHFET中的欧姆接触电阻大和沟道不易夹断两大难题。通过能带剪裁和二维异质结构设计完成了包含钝化、场板电极、挖槽、薄势垒欧姆接触、GaN帽层和AlN插入层等方案优点的新综合设计。

关键词：氮化镓异质结场效应管铝镓氮/铝铟氮复合势垒能带剪裁动态电流崩塌模型二维异质结构综合设计

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原位钝化和催化剂钝化沟道阱能带计算

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固体电子学研究与进展 2011年第4期31卷 319-327页

作者：薛舫时南京电子器件研究所微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室南京210016

把Si3N4/AlGaN界面看成新的异质结,自洽求解薛定谔方程和泊松方程,建立起原位钝化和CATCVD钝化异质结构的新能带模型。运用这一模型,研究了原位钝化和CATCVD钝化异质结沟道阱的电子气密度、能带结构和输运性能,解释了相应的实验结果。... 详细信息

把Si3N4/AlGaN界面看成新的异质结,自洽求解薛定谔方程和泊松方程,建立起原位钝化和CATCVD钝化异质结构的新能带模型。运用这一模型,研究了原位钝化和CATCVD钝化异质结沟道阱的电子气密度、能带结构和输运性能,解释了相应的实验结果。在此基础上研究了这些新钝化异质结沟道阱能带的优化设计。优化设计的钝化复合势垒沟道阱电子气密度高达3.138×1013cm-2,而且沟道电子保持强量子限制,预期能达到高输运性能。讨论了运用这种钝化沟道阱来设计外沟道和二维异质结构、抑制电流崩塌的新课题。

关键词：原位钝化氮化硅催化剂化学气相淀积氮化硅氮化硅/半导体异质结铝镓氮/铝铟氮复合势垒能带剪裁动态电流崩塌模型二维异质结构

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水系锌离子电池钒基复合正极材料的界面耦合及性能研究

水系锌离子电池钒基复合正极材料的界面耦合及性能研究

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作者：肖保全兰州大学

学位级别：硕士

水系锌离子电池（AZIBs）凭借成本低、安全性高、功率密度大等优势,有望成为大规模储能的理想器件。以开放式层状结构为主的钒氧化物被认为是理想的储锌材料。但其电导率低、结构不稳定,容易在循环过程中导致容量的快速衰减,缩短电池寿... 详细信息

水系锌离子电池（AZIBs）凭借成本低、安全性高、功率密度大等优势,有望成为大规模储能的理想器件。以开放式层状结构为主的钒氧化物被认为是理想的储锌材料。但其电导率低、结构不稳定,容易在循环过程中导致容量的快速衰减,缩短电池寿命。与高导电性材料结合形成异质结构,是提高电极材料电导率和结构稳定性的有效途径,其中的界面效应是决定结构与性能的关键因素。基于此,本文通过构建具有界面异质共价键合的二维异质结构材料,研究了界面异质键合、界面电荷再分布、以及界面內建电场等界面效应在充/放电过程中的行为及其对电化学性能的影响。主要研究工作如下:1.利用自主开发的原位液相生长剥离技术制备了V5O12·6H2O纳米片（HVO）,并对HVO进行预处理使其表面附带正电荷。通过与MXene纳米片（Ti3C2）静电吸附自组装,获得了富含V-O-Ti界面异质键合的二维异质结构材料HVO@Ti3C2。通过XPS、HRTEM、SEM、Raman、UPS以及分子轨道、配位场理论和DFT计算等详细研究了HVO@Ti3C2的异质结构及其Zn2+存储机制。研究发现HVO@Ti3C2在放/充电过程中表现出动态可逆的界面耦合,即随着Zn2+在放/充电过程中的插入/脱出会伴随着界面V-O-Ti键的可逆断裂/重构。并且界面异质键合（V-O-Ti）的构建阻止了Ti3C2在首次充电过程中的不可逆氧化。这种二维动态异质界面耦合行为激活了原本在AZIBs中无容量贡献的MXene的法拉第活性,使得其成为了额外的电子受/供体,提供了额外的容量贡献,实现了超出HVO理论容量的锌离子存储能力。同时,这种可逆的结构变化可形成“界面缓冲”作用来保持材料的完整性,从而提高了循环寿命。因此,当HVO@Ti3C2作为AZIBs正极活性材料时,在0.2 A·g-1电流密度下表现出457.1m Ah·g-1的超高容量(活性物质质量归结为HVO时,比容量达到600 m Ah·g-1以上,超越了钒氧化物的理论容量)与5.0 A·g-1电流密度下循环1000次后88.9%的容量保持率。二维动态异质界面耦合的构建为电极材料的研究提供了一种新的设计思路,并为实现AZIBs的高能量密度和高循环稳定性提供了一种可行的方案。2.基于二维异质结构的设计思路,我们将MXene替换为表面富含氧官能团且价格更低的氧化石墨烯（GO）。通过简单的水热法将氧化石墨烯纳米片作为基底,以其表面基团（-O）为形核位点,诱导制备出了褶皱的薄片状HVO@GO二维异质结构材料。研究发现氧化石墨烯表面的氧官能团也具有和MXene表面氧官能团相似的作用,亦可以其作为桥接原子,形成V-O-C界面异质键合。同时,界面异质结构的构建,有效地改善了材料的电导率并提高了Zn2+的扩散系数(10-9～10-11cm2S-1),使其拥有了适应大电流密度下快速嵌入/脱出的能力,从而赋予HVO@GO电极比HVO@Ti3C2和HVO电极更为优异的倍率性能。

关键词：二维异质结构水系锌离子电池钒氧化物 Ti3C2 MXene 氧化石墨烯

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