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[IEEE 2018年伊朗电气工程会议（ICEE）- 马什哈德（2018.5.8-2018.5.10）] 伊朗电气工程会议（ICEE）- 锐钛矿相TiO2中氧空位电子特性的第一性原理研究
摘要： 金属氧化物电介质被认为是阻变存储器或忆阻器应用的有力候选材料。二氧化钛（TiO?）已被证明是实现阻变器件最受青睐的材料之一。TiO?中可移动的氧空位被认为是阻变行为的主要来源。因此，研究氧空位的原子尺度特性对描述导致阻变行为的微观现象至关重要。本研究采用标准密度泛函理论（DFT）结合GGA近似以及GGA+U修正方法，探究了锐钛矿相TiO?中氧空位的电子特性。结果表明，类哈伯德项（U）对于正确描述电子特性不可或缺。我们计算了不同U值下各带电态的缺陷形成能及电荷转移能级，发现U=3.5 eV时既能合理预测带隙宽度，又能准确定位诱导电荷能级的位置。此外，研究表明q=+2带电态是TiO?中氧空位能量最稳定的状态。
关键词： 金属氧化物、密度泛函理论、电阻开关、电荷转移能级、氧空位、类哈伯德项、锐钛矿相二氧化钛
更新于2025-09-09 09:28:46
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基于YBa?Cu?O??<i>δ</i>高温超导外延薄膜的平面忆阻结构中渗流通道的特性
摘要： 研究了基于YBa2Cu3O7?δ外延薄膜的忆阻器结构中渗流通道的输运特性。采用分子电子学和安德烈夫反射谱技术，考察了电极超导转变对这些结构中电阻开关效应的影响。通过分析所得异质结中的导电机制，推测渗流通道由直径约10纳米、最大临界温度为60K的氧无序畴链形成。研究结构的动态电阻零偏压异常表现出符合Kulik-Omel'yanchuk理论脏极限下典型超导体-正常态-超导体弱连接临界电流的温度依赖性。通过模拟确定了所研究异质结的物理参数。
关键词： 阻变存储器、异质结构、薄膜、临界电流、高温超导体、氧空位
更新于2025-09-09 09:28:46
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基于BiFeO3/ZnO异质结的阻变存储器件中的光诱导负微分电阻
摘要： 具有多重物理特性的材料中光诱导的新效应，在光电多功能电子器件领域具有重要的潜在应用价值。本研究通过磁控溅射法依次制备了BiFeO3/ZnO双层薄膜，该薄膜展现出明显的电阻开关（RS）存储与负微分电阻（NDR）效应之间的光调制转换。通过理论分析与模拟计算表明：NDR效应源于光照下BiFeO3/ZnO p-n异质结界面内建电场及光生载流子的高效分离，而RS存储行为则归因于氧空位辅助形成的银导电细丝。该研究为制备具有RS存储与NDR效应光调制转换功能的多功能电子器件开辟了新途径，可应用于光电双功能器件、电子信息及光学量子计算机等领域。
关键词： 氧空位、导电细丝、负微分电阻、阻变存储器、光诱导
更新于2025-09-09 09:28:46
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通过表面缺陷控制白色磷光ZnGa2O4荧光粉
摘要： 在未掺杂的ZnGa2O4（ZGO）荧光粉中观察到持续约212秒的白光磷光，这是目前报道的所有镓基材料中最长的磷光时间。样品采用简单燃烧法合成，使用了两种不同的镓前驱体（硝酸镓和乙酰丙酮镓）。X射线衍射分析表明，两种前驱体制备的样品均呈现单一立方相。透射电镜图像显示，两种前驱体合成的ZGO荧光粉均由准球形纳米颗粒组成，粒径范围为17-43纳米。这些荧光粉在紫外光（400纳米）激发下产生宽谱蓝绿黄色发光。蓝色发光带源于Ga-O能级跃迁，而绿黄色发光带则归因于氧空位的辐射跃迁。特别值得注意的是，以乙酰丙酮镓为前驱体制备的样品具有最高的磷光发射强度，其CIE坐标为（x=0.27, y=0.33），接近纯白光坐标（x=0.33, y=0.33）。由于该ZGO材料无需掺杂稀土元素即可实现白光磷光发射，有望成为照明或信号指示应用的理想候选材料。
关键词： 白光发射，锌镓酸盐，磷光，氧空位，发光
更新于2025-09-09 09:28:46
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非晶氧化物半导体中氧空位的性质：浅能级与深能级
摘要： 利用第一性原理计算，我们研究了非晶氧化物半导体InGaZnO4（a-IGZO）中氧空位（VO）的性质——即浅能级与深能级特性，尽管该问题具有重要技术意义但尚未完全阐明。通过混合泛函分子动力学（MD）模拟生成缺氧非晶模型，在最小化计算近似的同时寻找稳定的VO构型。从八个独立模型中，我们一致发现VO表现为浅能级施主，使费米能级升至导带底之上。作为对比，我们还在MD模拟过程中通过给体系充电生成了深能级VO模型。研究发现深能级VO的形成能高于浅能级VO，证实浅能级VO是a-IGZO中更倾向形成的氧空位类型。
关键词： 混合泛函、计算物理、InGaZnO4、氧空位、密度泛函理论
更新于2025-09-09 09:28:46
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富氧空位超薄硫掺杂溴氧化铋纳米片作为高效可见光响应光催化剂用于环境修复
摘要： 设计超薄二维缺陷材料和无金属掺杂材料作为光催化剂，在环境修复领域因其去除无色污染物的巨大潜力而备受关注。然而，缺陷与无金属掺杂的协同效应是否存在及其相应的氧化机制尚不明确，这阻碍了高性能催化剂的进一步发展。本研究通过简易一步溶剂热法合成了一种新型富氧空位（OV）的超薄硫掺杂BiOBr纳米片（BB-xS）。在可见光照射下，最优BB-5S样品在120分钟内对4-氯苯酚（4-CP）的降解效率达到98%，分别是原始超薄BiOBr和贫氧空位硫掺杂BiOBr的4.9倍和18.0倍。这种优异的光活性还可扩展至双酚类似物和磺胺类等其他无色有机污染物，验证了BB-xS的普适性?；谑笛榻峁兔芏确汉砺郏―FT）计算表明，氧空位与硫掺杂的协同效应产生了子带隙能级，显著增强了可见光吸收能力并抑制了光生电荷复合，从而提升光催化活性。此外，还提出了4-CP对应的光催化降解路径。该工作为环境修复用高活性光催化剂的设计与构建提供了新方案。
关键词： 光催化降解、超薄二维纳米片、硫掺杂、氧空位、无色有机污染物
更新于2025-09-09 09:28:46
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具有主导{010}晶面的自重力沉降法制备锐钛矿相TiO2及其对扑热息痛的光催化降解研究及晶面TiO2中氧空位类型分析
摘要： 本研究通过两步水热反应合成了主要暴露{010}晶面（T-{010}）的锐钛矿型TiO?，并用于水溶液中扑热息痛（ACE）的降解。T-{010}展现出显著的光催化活性，其易沉降特性（重力沉降30分钟后约97%的T-{010}颗粒沉淀）证明了良好的可重复使用性。采用温和温度（300°C）下的固态化学还原法（NaBH?）在T-{010}和P25（商用TiO?）中引入氧空位，并通过电子顺磁共振（EPR）检测样品中的氧空位浓度。研究发现NaBH?还原使着色的P25表面及近表面同时生成Ti3?，而着色的T-{010}仅形成表面Ti3?物种。所制备的着色TiO?样品成功实现了可见光照射下对水溶液中ACE的光催化降解。
关键词： 光催化降解，可见光，{010}晶面，氧空位，沉降
更新于2025-09-09 09:28:46
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一步法合成具有氧空位的中空BaZrO3纳米晶体用于纯水光催化产氢
摘要： 同时控制钙钛矿氧化物的形貌和缺陷态极具挑战性。本研究以乙二胺（EDA）为溶剂，通过一步溶剂热法轻松合成了具有氧空位的BaZrO3中空纳米结构。所制备的BaZrO3在紫外光照射下无需添加牺牲剂即可分解纯水产生H2，其光催化产氢速率约为商用BaZrO3（BZO-C）的15倍。研究表明氧空位和中空形貌共同促进了光催化性能的提升。该工作为通过同步调控光催化剂微观结构和缺陷来增强光催化性能提供了参考。
关键词： BaZrO3，光催化，氧空位，纯水，中空结构
更新于2025-09-09 09:28:46
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真空及常温环境下黑色TiO?的制备与光催化活性
摘要： 制备条件对黑色TiO?的结构和性能具有重要影响。本文采用红外纳秒激光溅射沉积法在真空环境中制备了粒径约5纳米的黑色金红石相TiO?。研究表明，所制得的黑色TiO?在紫外至近红外波段均表现出优异的光吸收特性。晶格畸变和Ti3?离子导致价带向上偏移，而氧空位能级位于导带下方约0.7-1.18电子伏特处，使TiO?的带隙从3.2电子伏特缩小至2.1电子伏特。尽管该黑色TiO?在全光谱范围内具有强吸附效应且自由载流子浓度较高，但过量氧缺陷导致光生电子-空穴对复合速率加快，使其光催化性能较差。本研究有助于理解激光烧蚀法制备黑色TiO?的形成机制，并强调了控制氧空位数量及定量化研究的必要性。
关键词： 真空、激光烧蚀、氧空位、光催化活性、黑色二氧化钛
更新于2025-09-04 15:30:14
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非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管在脉冲栅极偏压应力作用下的脉冲持续时间效应
摘要： 我们研究了零电压持续时间（0Vd）对非晶铟镓锌氧化物薄膜晶体管（a-InGaZnO TFTs）在脉冲栅极偏压应力过程中退化趋势的影响。实验中对TFTs施加了直流或脉冲负偏压光照应力（NBIS）及正偏压应力（PBS），有效应力时间为4000秒。在施加脉冲偏压应力时，每个周期的应力电压持续时间（SVd）设定为10秒或1秒，而0Vd在SVd的100%至1%范围内变化。NBIS过程中，随着0Vd缩短，阈值电压和亚阈值斜率的退化均愈发严重；但脉冲PBS过程中这些趋势几乎消失。这种差异可能源于不同应力诱导退化的根本原因不同：NBIS涉及氧空位电离，而PBS涉及电子俘获。通过在浸水TFTs上进行的额外偏压应力测试验证了该机制，其中氢成为导致退化的主导因素。
关键词： 氢气、IGZO、动态应力、不稳定性、氧空位、交流应力
更新于2025-09-04 15:30:14