以铅(Pb 2 +)[1,2]为二价阳离子的金属卤化物钙钛矿纳米晶体(NC)由于其尺寸和形貌可调、光学性能增强和化学稳定性,在光伏、[3]光发射和检测、[4,5]激光[5]和水分解[6]等应用方面具有吸引力。然而,据报道,当用毒性较低的[7,8]二价金属(如Sn 2 +)[9,10–12,13]取代铅时,所得NC的化学稳定性较差,缺乏可调性,光学性能也不太理想。相比之下,自50多年前首次被探索以来,Sn卤化物钙钛矿块体[14,15,16]和薄膜[17]已经得到了强有力的发展。 [18] 它们在光伏电池中的性能提高是由于使用添加剂(如SnF2 [19]和离子液体[20])或通过从三维结构转换为二维混合钙钛矿(Dion-Jacobson [8,21]和Ruddlesden-Popper(RP)[22,23])成功稳定了活性层。由于两个主要挑战,块体材料中获得的稳定性增强不能简单地转化为纳米尺度:i)对于 L 1 = 10 nm 以下的 NC,表面体积比很高(其中 L 1 是长方体的最小横向尺寸),这会导致大量金属离子从 Sn 2 + 氧化为 Sn 4 + ,以及 ii)存在光学带隙相差多达 1.25 eV 的多晶型物 [15,16](即具有强光致发光 (PL) 的高导电黑色立方相 (Pm3m)、γ-正交相 (Pnma) 和非导电黄色正交相 (Pnma))。[15,16,24]
二硫族化合物 MX 2 (过渡金属 M 和硫族元素 X) 是范德华耦合的层状准二维材料,具有可定制的电子特性,因此在器件、气体传感器和化学过程方面具有重要意义。[1] 其基础是多相和堆叠顺序的存在,以及作为主体材料进行掺杂和插层的能力。[2] 二硫族化合物辉钼矿 (MoS 2 ) 是一种热力学稳定的块体晶体,间接带隙为 1.2 至 1.3 eV。[3–5] 其晶体结构由堆叠的 S–Mo–S 片组成,具有 A–B–A 堆叠的三角棱柱对称性,其中顶部和底部 S 平面中的硫原子占据等效的垂直位置。[3] S–Mo–S 片之间的距离为 6.5 Å。 [6] 从间接带隙块体 2H-MoS 2 到单层,带隙逐渐加宽,单层 MoS 2 的直接带隙达到 1.9 eV。[5] 半导体 2H-MoS 2 相支持通过化学和物理方法诱导的 n 型和 p 型掺杂。[7–11] 据报道,插层、电子、光学和热激发以及机械应变和层取向。[3,12–16] 将 S-Mo-S 层中一个 S 平面的硫原子滑动 1.82 Å 会导致单层内的 ABC 堆积,其中硫原子占据 2H 相六边形的中心,从而产生金属 1T-MoS 2 相。 [3,17] 金属 1T-MoS 2 相可以通过电子注入来稳定,例如用电子显微镜直接注入电子或通过吸附的锂原子提供电子。[12,17–21]
拟议的会议主题• 2D 量子材料及其块体对应物的合成• 具有新兴电子、光子和磁性的新型 2D 异质结构• 电子、光电子和自旋电子 2D 器件• 2D 材料的结构表征• 2D 材料和异质结构中的准粒子(例如,声子、磁振子、激子)• 2D 材料和器件特性的理论模拟• 2D 材料中的量子缺陷• 通过 2D 器件进行神经形态计算• 2D 半导体、2D 磁体、2D 铁电体和 2D 半金属。
摘要:介电陶瓷电容器具有功率密度高、充放电速度快、耐疲劳性能好、高温稳定性好等优点,被认为是全固态脉冲功率系统的有前途的材料。本文从化学改性、宏微观结构设计和电性能优化的角度研究了线性介电体、弛豫铁电体和反铁电体的储能性能,总结了铅基和/或无铅体系陶瓷块体和薄膜的研究进展。最后,提出了未来脉冲功率电容器储能陶瓷的发展前景。关键词:储能陶瓷;介电体;弛豫铁电体;反铁电体;脉冲功率电容器
1 乌法国立航空技术大学先进材料物理研究所,450008 乌法,俄罗斯 2 圣彼得堡国立大学创新工程应用先进块体纳米材料力学实验室,198504 彼得霍夫,圣彼得堡,俄罗斯 3 阿尔托大学应用物理系,00076 阿尔托,埃斯波,芬兰 4 NRC 库尔恰托夫研究所理论与实验物理研究所,117218 莫斯科,俄罗斯 5 诺曼底大学,UNIROUEN,鲁昂 INSA,CNRS,材料物理组,76000 鲁昂,法国
摘要 本研究致力于将通过硬模板法制备的中孔-大孔 SiO 2 块体碳材料的纳米级孔隙空间与相应的纳米级多环芳烃微结构连接起来,使用两种不同的碳前体,即可石墨化沥青和不可石墨化树脂,这两种碳前体通常表现出明显不同的碳化特性。通过与典型的气体吸附物 (Ar) 相比,相对较大的有机分子 (对二甲苯) 的吸附行为研究了这些块体碳材料的微孔和中孔率。此外,为了详细了解纳米孔隙空间,应用了小角度中子散射 (SANS) 结合原位物理吸附,在中子散射过程中使用氘代对二甲苯 (DPX) 作为对比匹配剂。通过 SANS 和广角 X 射线散射 (WAXS) 的特殊评估方法,分析了碳前体对碳微结构尺寸和无序性方面的原子尺度结构顺序、纳米孔结构和模板过程的影响。WAXS 分析表明,与单块树脂相比,沥青基单块材料表现出更有序的微观结构,由更大的石墨烯堆叠和相似的石墨烯层尺寸组成。另一个主要发现是,在两种不同的碳前体沥青和树脂中发现的氩气和氘代对二甲苯之间的可及微孔/中孔率存在差异,而沥青和树脂通常可被视为具有代表性的碳前体。这些差异本质上表明,如果使用探测气体(例如 Ar 或 N 2)进行物理吸附来评估纳米级孔隙空间的可及性,则可能会提供误导性参数。
Si 24 是一种新型开放框架硅同素异形体,在环境条件下处于亚稳态。与间接带隙半导体金刚石立方硅不同,Si 24 具有接近 1.4 eV 的准直接带隙,为光电和太阳能转换设备带来了新机遇。先前的研究表明,Na 可以从高压 Na 4 Si 24 前体的微米级颗粒中扩散,在环境条件下生成 Si 24 粉末。值得注意的是,我们在此证明 Na 在大型 (~100 µm) Na 4 Si 24 单晶中保持高度移动性。在真空条件下轻轻加热 (10 -4 mbar,125 °C),Na 很容易从 Na 4 Si 24 晶体中扩散出来,并可进一步与碘反应生成大型 Si 24 晶体,经波长色散 X 射线光谱测量,该晶体的硅含量为 99.9985 at%。 Si 24 晶体在 1.51(1) eV 处显示出尖锐的直接光学吸收边,带边附近的吸收系数明显大于金刚石立方硅。温度依赖性的电输运测量证实了从金属 Na 4 Si 24 中除去 Na 可得到 Si 24 的单晶半导体样品。这些光学和电学测量提供了对关键参数的深入了解,例如来自残留 Na 的电子供体杂质水平、减少的电子质量和电子弛豫时间。在块体长度尺度上有效除去 Na 和单晶 Si 24 的高吸收系数表明这种材料有望以块体和薄膜形式使用,并有望应用于光电技术。
纳米技术的概念最早由著名物理学家理查德·费曼于 1959 年提出,并因此获得诺贝尔奖。扫描隧道显微镜和富勒烯的发明也使这一术语广为人知。纳米技术涉及设计和生产纳米级(~1 至 100 纳米)的物体。一纳米是十亿分之一(10-9)米。纳米材料是纳米技术的主要产品之一,包括纳米颗粒、纳米管、纳米棒等。纳米颗粒的表面积与体积比也很高。纳米颗粒可以表现出与块体材料截然不同的特性,因为在这个层面上量子效应可能很显著。简单地说,固体的机械、电气、光学、电子、催化、磁性等性质随着颗粒尺寸的大大减小而发生显著改变。例如:
开发了铁电纤锌矿氮化铝钪 (Al 1 − x Sc x N) 固溶体的 Landau – Devonshire 热力学能量密度函数。该函数使用现有的实验和理论数据进行参数化,能够准确再现块体和薄膜的成分相关铁电特性,例如自发极化、介电常数和压电常数。发现纤锌矿结构保持铁电性的最大 Sc 浓度为 61 at. %。对 Al 1 − x Sc x N 薄膜的详细分析表明,铁电相变和特性对基底应变不敏感。这项研究为新型铁电纤锌矿固溶体的定量建模奠定了基础。
诸如厚度相关的带隙,这对于硅以外的超大规模数字电子学、光电子学和能源应用具有吸引力。 [1] TMD 的无悬挂键结构为实现高质量范德华异质结构与块体半导体提供了独特的可能性,从而实现利用界面电流传输的先进异质结器件。 [2–5] 特别是,单层或几层 MoS 2 与宽带隙半导体(如 III 族氮化物(GaN、AlN 和 AlGaN 合金)和 4H-SiC)的集成,目前在光电子学(例如,用于实现覆盖可见光和紫外光谱范围的高响应度双波段光电探测器)[6–11] 和电子学(例如,用于实现异质结二极管,包括带间隧道二极管)中越来越受到关注。 [12–17]