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探索掺杂钆的闪锌矿结构氮化镓的光学特性及其在新型光电子学中的应用（一项DFT+U研究）
摘要： 在本研究中，我们采用Wien2K软件包结合DFT+U方法，系统研究了掺杂钆的闪锌矿结构GaN的光学特性。研究以纯GaN为基准，保持超胞尺寸固定为1×2×2，在晶格中分别掺入3.12%、6.25%和12.5%不同浓度的Gd元素。我们详细对比分析了纯GaN与各浓度Gd掺杂体系的光学及电学性质，重点考察了费米能级附近及价带顶区Gd与N原子相互作用以及掺杂元素d/f态的局域化特征。相较于纯GaN，3.12%掺杂浓度样品的吸收光谱呈现红移，而6.25%和12.5%高浓度掺杂则表现出蓝移现象，且紫外区吸收显著增强。综合光学特性分析表明Gd:GaN体系特别适用于紫外光电子器件。本研究的光学性质结果与现有文献高度吻合，我们首次报道的Gd:GaN光学特性数据为该材料在紫外光电子、光子学、LED、紫外杀菌、光电传感器、热致变色太阳能电池及生化传感等领域的应用指明了方向。
关键词： 光学性质、态密度、DFT计算、氮化镓(GaN)、钆掺杂
更新于2025-09-23 15:19:57
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采用旋涂技术在SiO2/Si衬底上制备Ba1-xGdxTiO3+δ薄膜的溶胶-凝胶法合成与表征
摘要： 在SiO2/Si衬底上采用溶胶-凝胶法制备了不同钆掺杂量（x=0、0.05、0.1、0.15、0.2）的Ba1-xGdxTiO3+δ（BGT）薄膜。通过X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）研究了薄膜的微观结构和表面形貌。XRD结果表明所制薄膜具有钙钛矿结构晶相，随着掺杂比例增加，31.5°处的特征峰向高角度偏移，表明薄膜中存在晶格畸变，这可能是由于Gd3+离子取代Ba位点所致。晶格常数的减小证实了Gd3+在BaTiO3晶格结构中的取代。研究发现微应变和位错密度随Gd3+掺杂量增加而增大，这归因于离子尺寸失配效应导致的晶格体积减小。AFM结果显示平均晶粒尺寸和粗糙度参数均呈下降趋势。因此，BGT样品的微观结构和表面形貌强烈依赖于Gd3+掺杂浓度，主要源于不同离子半径取代效应。
关键词： 微观结构、薄膜、钛酸钡、溶胶-凝胶法、钆掺杂
更新于2025-09-22 19:18:22
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??掺杂对共沉淀法制备的氧化锌纳米粒子结构、形貌、光学及光致发光性能的影响
摘要： 采用共沉淀法制备了纯氧化锌（ZnO）和钆（Gd）掺杂氧化锌纳米颗粒。能谱分析证实ZnO晶格中存在Gd3?离子。X射线衍射测量表明纯ZnO与Gd掺杂纳米颗粒均形成六方纤锌矿结构。通过XRD数据计算了纳米颗粒的晶格常数、晶粒尺寸、位错密度、微应变等结构参数。场发射扫描电镜图像显示，引入Gd3?离子后纳米颗粒晶粒形貌趋向六方形态。傅里叶变换红外光谱证实了与ZnO相关的官能团及化学键存在。紫外-可见光谱研究了纳米颗粒的光学特性：Gd掺杂样品的紫外-可见吸收光谱随Gd浓度增加呈现蓝移现象，且纳米颗粒带隙随Gd浓度增加而增大。Gd掺杂纳米颗粒的光致发光光谱显示，由于氧空位作用，Gd3?离子取代ZnO晶格位置会使绿色发光强度增强。
关键词： 结构特性、形貌特性、共沉淀法、钆掺杂、氧化锌纳米颗粒、光学特性、光致发光特性
更新于2025-09-10 09:29:36
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稀土与过渡金属掺杂半导体材料 || 镓氮掺杂钆
摘要： 对具有室温铁磁性的稀磁半导体（DMS）的探索已持续约15年，其理论源头可追溯至Dietl等人2000年的预测：若向宽禁带半导体GaN和ZnO中掺杂5%锰并实现1×102?/cm3的高空穴浓度，这两种材料的居里温度（Tc）将超过300K。尽管该理论提出后不久，众多研究组就报道了看似确凿的室温磁有序证据，但后续十年间该领域始终存在异常激烈的争议。Dietl（2010）总结指出：经过十年研究，GaAs:Mn及相关体系的铁磁性已获公认，但实现300K及以上的Tc仍是该领域核心目标。同期大规模理论学家团队的综述则认为："第一性原理计算结果表明，在此材料范围内获得室温或更高Tc值的可能性极低"（Sato等，2010）。然而直至今日，关于多种DMS材料Tc超过300K的实验主张仍层出不穷。因此有必要从更宏观视角审视特定材料体系——通过对比不同来源的系列样品，判断这些报道是反映DMS材料本身的特性（体系特异性），还是仅体现特定样本的特殊性（样本特异性）。唯有在前者情况下，这些发现才可能对未来需在常温环境下工作的自旋电子器件应用具有实际价值。
关键词： 铁磁性、室温、氮化镓、钆掺杂、稀磁半导体
更新于2025-09-09 09:28:46
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掺杂钆的二氧化钛颗粒光催化降低重金属铬(VI)浓度
摘要： 二氧化钛（TiO?）是最具潜力的光催化剂之一。然而由于较宽的带隙能量，TiO?仅在紫外光下发挥作用。为克服这一局限，采用钆（Gd）等稀土元素对TiO?进行掺杂处理。通过溶胶-凝胶法合成TiO?，而Gd/TiO?光催化剂则采用溶胶-凝胶与浸渍相结合的方法制备。随后利用XRD和SEM-EDX对晶体进行表征。XRD衍射图谱显示合成的TiO?具有与参比样品P-25锐钛矿相同的锐钛矿结构。SEM-EDX结果表明Gd离子未能进入晶格，仅分散于TiO?颗粒表面。实验表明，在紫外光照射一小时后，1%重量比的Gd/TiO?催化剂使Cr(VI)浓度降幅达到94%，为最优降解效果。
关键词： 溶胶-凝胶法，钆掺杂，二氧化钛，六价铬浓度，光催化剂
更新于2025-09-04 15:30:14
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溶胶-凝胶法掺杂Gd2O3对BaZr0.1Ti0.9O3陶瓷介电与压电性能的影响
摘要： 本文研究了烧结温度和钆离子掺杂量对溶胶-凝胶法制备的Ba(Zr0.1Ti0.9)O3+xGd陶瓷微观结构和电学性能的影响。XRD分析表明BZT-xGd陶瓷样品主要晶相均呈现钙钛矿结构且无明显变化。1350°C烧结并掺杂0.5 mol%钆离子的样品具有均匀晶粒尺寸和致密形貌，该样品（1350°C—0.5 mol%）还表现出131.33 pC/N的高压电电荷系数、0.22的大平面机电耦合系数、10504的高介电常数以及0.01的小介电损耗。通过晶格理论阐释了BZT-xGd陶瓷的介电与压电性能随Gd3+离子掺杂量的变化关系。
关键词： BZT-xGd陶瓷、介电性能、溶胶-凝胶法、钆掺杂、压电性能
更新于2025-09-04 15:30:14