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oe1(光电查) - 科学论文

20 条数据
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  • 外延硅掺杂HfO?薄膜铁电性的起源

    摘要： 基于HfO2的非传统铁电（FE）材料近期被发现，在学术界和工业界均引发高度关注。外延Si掺杂HfO2薄膜的生长为理解铁电性机制开辟了新途径。本研究采用脉冲激光沉积（PLD）技术在N型SrTiO3衬底的不同晶向生长外延Si掺杂HfO2薄膜。通过压电力显微镜可写入并读取极性纳米畴，这些畴能以180°相变实现可逆翻转。不同厚度的薄膜表现出约4～5 MV/cm的矫顽场Ec和8～32 μC/cm2的剩余极化Pr。X射线衍射（XRD）与高分辨透射电镜（HRTEM）结果表明，所生长的Si掺杂HfO2薄膜具有应变萤石结构。HRTEM观测到的Hf原子网格ABAB堆垛模式明确证实，该铁电性源自非中心对称Pca21极性结构。结合软X射线吸收谱（XAS）发现，Pca21铁电晶体结构因界面应变与Si掺杂相互作用导致O子晶格畸变，进而形成纳米尺度铁电有序态下的进一步晶体场分裂。

    关键词： 高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、脉冲激光沉积（PLD）、X射线衍射（XRD）、铁电性、压电力显微镜（PFM）、X射线吸收谱（XAS）、外延硅掺杂氧化铪薄膜（Epitaxial Si-doped HfO2 thin films）、n型钛酸锶衬底（N-type SrTiO3 substrates）

    更新于2025-11-14 17:04:02

  • 非极性LiAlO2/SrTiO3异质结的界面特性

    摘要： 金属氧化物异质结构制备技术的进展备受关注，因为像二维电子气（2DEG）这类新奇特性——最初发现于LaAlO3/SrTiO3界面——并不存在于体相材料中。为拓展对2DEG的研究，我们通过第一性原理计算，探究了有趣的非极性/非极性LiAlO2/SrTiO3异质结构（亦属钙钛矿/非钙钛矿氧化物异质结构）在有/无氧空位情况下的电子性质。我们构建了SrO/LiAlO2和TiO2/LiAlO2两种界面的稳定堆叠构型。LiAlO2/SrTiO3界面的氧空位会诱导体系产生载流子，但未检测到2DEG行为。结果表明：钙钛矿/非钙钛矿氧化物界面呈现三维输运特性。

    关键词： 金属氧化物异质结构，第一性原理计算，氧空位，LiAlO2，SrTiO3

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 界面台阶对La<sub>0.8</sub>Sr<sub>0.2</sub>MnO<sub>3</sub>薄膜结构和物理性质的影响

    摘要： 我们运用原子力显微镜、透射电子显微镜和二次谐波技术，系统研究了生长在具有原子级平整TiO2终止台阶表面的SrTiO3衬底上的6单元胞厚La0.8Sr0.2MnO3薄膜的结构特性。结果表明：TiO2终止的SrTiO3表面台阶能促进锰氧化物薄膜的逐层外延生长，从而在生长初期形成均匀的薄膜覆盖，有效降低界面及其附近的衬底诱导无序性。通过对比生长在普通SrTiO3与TiO2终止SrTiO3衬底上（厚度从6至80单元胞）的La0.8Sr0.2MnO3薄膜磁性与输运性质发现：这些原子级平整台阶能显著提升厚度小于50单元胞的超薄薄膜的居里温度和导电性；而80单元胞厚薄膜的磁性与输运性质则未呈现明显差异。

    关键词： La0.8Sr0.2MnO3、输运性质、SrTiO3、台阶、磁性能、结构特性

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 垂直磁化铁磁共振Mn?N薄膜在SrTiO?衬底上生长的毫米级磁畴

    摘要： 基于畴壁的自旋电子学应用中，外延层的使用常受钉扎位点影响。本研究显示，采用Mn4N（10纳米）外延薄膜时，以SrTiO3(001)衬底替代MgO(001)能显著降低晶格失配，从而获得更优的结晶质量、更陡峭的磁化翻转、完全剩磁、高各向异性以及具有笔直平滑畴壁的毫米级磁畴。在稀土铁磁体中电流诱导畴壁运动研究日益受到关注的背景下，我们证明无稀土的Mn4N/SrTiO3体系是极具前景的电流诱导畴壁运动铁磁系统。

    关键词： 畴壁运动，Mn4N，亚铁磁性，自旋电子学，SrTiO3

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • Al2O3/SrTiO3界面处的高导电二维电子气

    摘要： 我们采用脉冲激光沉积法在Al2O3/SrTiO3/LaAlO3异质结构中制备出二维电子气，其面电阻随Al2O3薄膜生长温度升高而降低。通过截面透射电镜确认了薄膜的结构表征。与在原始SrTiO3和TiO2终止面SrTiO3衬底上沉积Al2O3薄膜的异质结构相比，Al2O3/SrTiO3/LaAlO3异质结构具有更强的导电性。X射线光电子能谱显示界面SrTiO3侧形成了氧空位，这是由还原SrTiO3薄膜的氧化还原反应所致。此外，通过蓝光发射验证了SrTiO3侧存在氧空位。

    关键词： Al2O3/SrTiO3/LaAlO3异质结构、脉冲激光沉积、氧空位、二维电子气、电导率

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 采用微波辅助水热法制备的FTO/TiO2/SrTiO3复合材料对4-氯酚的光催化降解

    摘要： 采用微波辅助水热法，通过碱性溶液中的溶解-沉淀反应，将沉积在导电固体基底（FTO玻璃）上的薄层TiO2转化为SrTiO3光催化剂。研究了Sr2+离子浓度对所得材料结晶度、组成以及光电化学和光催化性能的影响。XRD研究表明，由于未覆盖FTO薄膜的玻璃基底释放出的偏硅酸盐发生反应，存在少量共沉积的SrSiO3。但通过在样品背面贴覆特氟龙胶带进行保护，显著抑制了玻璃溶解过程。在含0.1 M Sr(NO3)2的溶液中180°C下合成6小时制备的FTO/TiO2/SrTiO3复合材料，在365 nm二极管照射下对4-氯酚的光解表现出最佳活性。通过氙灯照射下的Na2SO4溶液研究了复合材料与FTO/TiO2电极的光电化学性质。相较于TiO2，杂化体系具有更高的光电流密度和更长的电子寿命，这归因于TiO2/SrTiO3界面形成抑制了复合速率。同时发现副产物SrSiO3对亚甲基蓝具有优异吸附性能，因此SrTiO3/TiO2/FTO/玻璃/SrSiO3体系可作为兼具吸附与光催化功能的双功能复合材料。

    关键词： 4-氯酚光解、光催化、SrSiO3、光电化学性质、微波辅助水热合成、TiO2/SrTiO3、电子寿命

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 室温合成CdS/SrTiO3纳米点-纳米立方体复合物用于高效光催化水分解制氢

    摘要： 无需排放污染物的自发太阳能驱动水分解制氢是一种理想的制氢方法。然而，由于光催化剂存在光吸收能力差和电荷复合超快的问题，其效率远未达到实际应用要求。为解决这些问题，本研究采用一种新颖但简单的化学浴沉积（CBD）法，在室温（约25°C）下构建了CdS/SrTiO3纳米点-纳米立方体结构。所合成的纳米杂化材料不仅将光吸收范围从紫外（UV）拓展至可见光区，还因明确的异质结构形成显著抑制了电荷复合。结果表明，CdS/SrTiO3展现出优异的光催化性能，产氢速率达1322 μmol g?1 h?1，分别是原始CdS和SrTiO3的2.8倍和12.2倍。该工作为异质结构构建提供了通用方法，受此启发，未来有望开发出更高效率的制氢光催化剂。

    关键词： 纳米异质结构、氢气生成、室温、CdS/SrTiO3、光催化剂

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 掺杂Os和N的SrTiO?高效可见光诱导光催化活性：GGA + U研究

    摘要： 基于自旋极化DFT+U方法，系统研究了电荷补偿型(Os,2N)共掺杂SrTiO3与纯SrTiO3、Os掺杂SrTiO3、N掺杂SrTiO3及非电荷补偿型(Os,N)共掺杂SrTiO3的电子结构差异。通过选取适当U值，采用GGA+U方法将纯SrTiO3带隙优化至3.22 eV，与实验值(3.25 eV)高度吻合。虽然(Os,N)非电荷补偿共掺杂通过引入Os-5d、N-2p和O-2p局域化间隙杂质态显著降低了光吸收能，但这些态的存在可能阻碍载流子迁移。计算结果表明，单Os双N电荷补偿共掺杂能完全钝化中带隙Os-5d和O-2p杂质态，使带边位置延伸至满足可见光下全水分解的标准。本预测证实，由于可见光活性增强且电子-空穴复合率降低，电荷补偿型(Os,2N)共掺杂SrTiO3可成为高效可见光驱动水分解制氢的理想光催化剂。

    关键词： 光催化活性、掺杂、第一性原理计算、SrTiO3

    更新于2025-09-23 03:53:40

  • g-C3N4/SrTiO3纳米复合材料界面耦合效应增强可见光照射下的氢气析出

    摘要： g-C3N4/SrTiO3纳米复合材料是光催化领域的重要材料，但其界面相互作用在光催化反应中的作用尚未得到充分研究。本研究通过两步机械球磨与煅烧工艺制备了该复合材料，在可见光下展现出优于纯g-C3N4和SrTiO3的最高产氢活性。UV-vis DRS、PL及光电化学测试表明，g-C3N4/SrTiO3具有更强的可见光吸收能力和更快的光生电荷转移速率。此外，得益于g-C3N4/SrTiO3界面处存在的强内建电场，光生电子从g-C3N4流向SrTiO3，实现了高效电荷分离并促进更多H2O分子光还原为H2。本工作阐明了内建电场在g-C3N4/SrTiO3光催化剂产氢过程中的关键作用。

    关键词： 内建电场，g-C3N4，可见光，析氢反应，SrTiO3

    更新于2025-09-24 01:03:49

  • SrTiO3-δ缺陷体系中磁性与光学性质关系的实验与理论研究

    摘要： 为探究SrTiO3中光学性质、氧空位与磁性的关联，我们采用固相反应法制备了系列SrTiO3-δ（δ=0.00、0.125和0.250）样品并引入相应氧空位。通过X射线光电子能谱（XPS）分析了合成化合物的表面成分与化学价态；傅里叶变换红外光谱（FT-IR）显示透射特性随氧空位引入而变化；紫外-可见吸收表明光学性质高度依赖氧空位浓度。施加磁场时，非化学计量比SrTiO3-δ体系在室温下呈现弱铁磁性，而完美晶体SrTiO3则表现为抗磁性。高浓度氧空位（δ=0.250）会降低铁磁性与光吸收，暗示磁性与光学性质可能存在关联。理论计算显示磁性存在两类电子贡献：一类源自导带底以下的局域态，另一类来自远离氧空位的Ti原子巡游电子。采用广义梯度近似（GGA）下的全势线性缀加平面波（FP-LAPW）方法，以完全自洽方式计算含氧空位原子弛豫的电子结构与磁性能。该研究揭示了SrTiO3-δ材料潜在的磁光特性。

    关键词： 密度泛函理论（DFT）、光学性质、氧空位、SrTiO3、磁性

    更新于2025-09-24 03:41:38