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Cu/Al共掺ZnO光学性质的第一性原理计算
被引量：
3
1
作者
李维学
高姗姗
+2 位作者
戴剑锋
索忠强
王青
《兰州理工大学学报》
CAS
北大核心
2021年第4期6-12,共7页
利用Material Studio2017软件中基于密度泛函理论的CASTEP模块,仿真建立2×2×2的ZnO超晶胞,在相同情况下用不同比例的Cu/Al(Cu-Al、2Cu-Al和Cu-2Al)替换超晶胞中的Zn原子,得到Zn_(1-x-y)Cu_(x)Al_(y)O体系,对本征ZnO和各掺杂体...
利用Material Studio2017软件中基于密度泛函理论的CASTEP模块,仿真建立2×2×2的ZnO超晶胞,在相同情况下用不同比例的Cu/Al(Cu-Al、2Cu-Al和Cu-2Al)替换超晶胞中的Zn原子,得到Zn_(1-x-y)Cu_(x)Al_(y)O体系,对本征ZnO和各掺杂体系ZnO的电子结构和光学性质进行了第一性原理计算.结果表明:上述各掺杂体系在低能区的光吸收均发生红移,体系为简并半导体.可针对ZnO的不同用途,通过控制Cu/Al掺杂比来提高该体系在可见光范围内的光吸收或光透射.在可见光范围内,Zn_(0.8125)Cu_(0.125)Al_(0.0625)O体系的光吸收最强,可用于制作太阳能电池板的光电极材料等;Zn_(0.8125)Cu_(0.0625)Al_(0.125)O体系的透光率高,可用于制作高透光ZnO半导体薄膜.
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关键词
cu/al共掺zno
第一性原理计算
电子结构
光学性质
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职称材料
Ce、Al共掺杂对纳米ZnO结构和导电性能的影响
2
作者
岳露露
董伟霞
+2 位作者
包启富
李萍
顾幸勇
《陶瓷学报》
北大核心
2025年第3期522-529,共8页
采用简易的一步水热法制备Ce、Al共掺氧化锌导电粉体。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外—可见吸收光谱(UV-Vis)、激光粒度分布仪、电阻仪和第一性原理(DFT)等对材料的结构和性能进行了表征与分析。实验结果表明:当Ce的...
采用简易的一步水热法制备Ce、Al共掺氧化锌导电粉体。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外—可见吸收光谱(UV-Vis)、激光粒度分布仪、电阻仪和第一性原理(DFT)等对材料的结构和性能进行了表征与分析。实验结果表明:当Ce的掺杂量为0.4%、Al的掺杂量为1.5%时,样品呈现棒状结构,样品的粒径D_(50)。禁带宽度和电阻率达到最小值,分别为1.176μm、3.085 eV和13.67Ω·m。基于DFT和UV-Vis结果可知Ce和Al的掺杂降低了禁带宽度,增加了自由载流子浓度,较小的粒径可提供更多的活性位点,更有利于自由载流子的传输。
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关键词
水热法
无表面活性剂
al
、Ce
共
掺
纳米
zno
电阻率
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职称材料
Cu/Ag单掺及Cu-Ag共掺对ZnO光催化性能影响的第一性原理研究
被引量：
3
3
作者
张海峰
李鹏
+1 位作者
卢士香
徐文国
《人工晶体学报》
EI
CAS
北大核心
2020年第6期1112-1120,共9页
运用第一性原理方法研究了Cu/Ag单掺及Cu-Ag共掺对ZnO稳定性、电子结构和光学性质的影响。CuZn2和CuZn1-CuZn3的形成能接近0.0 eV,CuZn1-CuZn2的形成能为负值,表明Cu较易掺杂且掺杂时有聚集的趋势。AgZn2的形成能为2.5 eV,AgZn1-AgZn2和...
运用第一性原理方法研究了Cu/Ag单掺及Cu-Ag共掺对ZnO稳定性、电子结构和光学性质的影响。CuZn2和CuZn1-CuZn3的形成能接近0.0 eV,CuZn1-CuZn2的形成能为负值,表明Cu较易掺杂且掺杂时有聚集的趋势。AgZn2的形成能为2.5 eV,AgZn1-AgZn2和AgZn1-AgZn3的形成能高于4.5 eV,说明高浓度的Ag掺杂在实际合成中不易出现。CuZn1-AgZn2和CuZn1-AgZn3的形成能与AgZn2的相近。CuZn2、CuZn1-CuZn2和CuZn1-CuZn3模型的Cu3d与O2p轨道有较大程度的杂化,价带顶端主要由Cu3d轨道占据。AgZn2、AgZn1-AgZn2和AgZn1-AgZn3模型的Ag4d与O2p轨道杂化较弱,价带顶端主要由O2p轨道占据。CuZn1-AgZn2和CuZn1-AgZn3模型的Cu3d与O2p轨道虽有杂化,但价带顶端主要由O2p轨道占据。Cu或Ag原子掺杂使Zn4s轨道在导带区显著向下移动,降低了模型的带隙宽度,它们对ZnO电子结构的影响主要集中在带隙附近。Cu-Ag共掺修饰ZnO电子结构的能力介于Cu和Ag单掺之间。上述掺杂模型吸收边都发生了红移,实现了ZnO对可见光的吸收,同时对3.10~3.90 eV范围内紫外光的吸收均高于纯ZnO,有效提高了ZnO的光催化效率。结合形成能分析可知,在不同类型掺杂下最有利的光催化模型分别为CuZn1-CuZn2、AgZn2和CuZn1-AgZn2。
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关键词
zno
cu/
Ag单
掺
cu
-Ag
共
掺
第一性原理
光催化活性
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职称材料
题名
Cu/Al共掺ZnO光学性质的第一性原理计算
被引量：
3
1
作者
李维学
高姗姗
戴剑锋
索忠强
王青
机构
兰州理工大学理学院
兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室
出处
《兰州理工大学学报》
CAS
北大核心
2021年第4期6-12,共7页
基金
国家自然科学基金(11664023)。
文摘
利用Material Studio2017软件中基于密度泛函理论的CASTEP模块,仿真建立2×2×2的ZnO超晶胞,在相同情况下用不同比例的Cu/Al(Cu-Al、2Cu-Al和Cu-2Al)替换超晶胞中的Zn原子,得到Zn_(1-x-y)Cu_(x)Al_(y)O体系,对本征ZnO和各掺杂体系ZnO的电子结构和光学性质进行了第一性原理计算.结果表明:上述各掺杂体系在低能区的光吸收均发生红移,体系为简并半导体.可针对ZnO的不同用途,通过控制Cu/Al掺杂比来提高该体系在可见光范围内的光吸收或光透射.在可见光范围内,Zn_(0.8125)Cu_(0.125)Al_(0.0625)O体系的光吸收最强,可用于制作太阳能电池板的光电极材料等;Zn_(0.8125)Cu_(0.0625)Al_(0.125)O体系的透光率高,可用于制作高透光ZnO半导体薄膜.
关键词
cu/al共掺zno
第一性原理计算
电子结构
光学性质
Keywords
cu/
al
co-doped
zno
first-principles c
al
cu
lations
electronic structure
optic
al
properties
分类号
TB34 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
Ce、Al共掺杂对纳米ZnO结构和导电性能的影响
2
作者
岳露露
董伟霞
包启富
李萍
顾幸勇
机构
景德镇陶瓷大学
出处
《陶瓷学报》
北大核心
2025年第3期522-529,共8页
基金
江西省重大自然科学基金(20232ACB204017)
江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ2201048)
+2 种基金
景德镇市科技厅项目(20212GYZD009-18,20224GY008-16)
景德镇市科技计划项目(20234-016649)
开放课题“硅材料国家重点实验室”项目(SKL2021-04)。
文摘
采用简易的一步水热法制备Ce、Al共掺氧化锌导电粉体。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外—可见吸收光谱(UV-Vis)、激光粒度分布仪、电阻仪和第一性原理(DFT)等对材料的结构和性能进行了表征与分析。实验结果表明:当Ce的掺杂量为0.4%、Al的掺杂量为1.5%时,样品呈现棒状结构,样品的粒径D_(50)。禁带宽度和电阻率达到最小值,分别为1.176μm、3.085 eV和13.67Ω·m。基于DFT和UV-Vis结果可知Ce和Al的掺杂降低了禁带宽度,增加了自由载流子浓度,较小的粒径可提供更多的活性位点,更有利于自由载流子的传输。
关键词
水热法
无表面活性剂
al
、Ce
共
掺
纳米
zno
电阻率
Keywords
hydrotherm
al
method
without surfactant
al
and Ce co-doped
nano
zno
resistivity
分类号
TQ174.75 [化学工程—陶瓷工业]
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职称材料
题名
Cu/Ag单掺及Cu-Ag共掺对ZnO光催化性能影响的第一性原理研究
被引量：
3
3
作者
张海峰
李鹏
卢士香
徐文国
机构
山西农业大学文理学院
北京理工大学化学与化工学院
出处
《人工晶体学报》
EI
CAS
北大核心
2020年第6期1112-1120,共9页
基金
国家自然科学基金(81703945)
山西农业大学科技创新基金(2015YJ07)。
文摘
运用第一性原理方法研究了Cu/Ag单掺及Cu-Ag共掺对ZnO稳定性、电子结构和光学性质的影响。CuZn2和CuZn1-CuZn3的形成能接近0.0 eV,CuZn1-CuZn2的形成能为负值,表明Cu较易掺杂且掺杂时有聚集的趋势。AgZn2的形成能为2.5 eV,AgZn1-AgZn2和AgZn1-AgZn3的形成能高于4.5 eV,说明高浓度的Ag掺杂在实际合成中不易出现。CuZn1-AgZn2和CuZn1-AgZn3的形成能与AgZn2的相近。CuZn2、CuZn1-CuZn2和CuZn1-CuZn3模型的Cu3d与O2p轨道有较大程度的杂化,价带顶端主要由Cu3d轨道占据。AgZn2、AgZn1-AgZn2和AgZn1-AgZn3模型的Ag4d与O2p轨道杂化较弱,价带顶端主要由O2p轨道占据。CuZn1-AgZn2和CuZn1-AgZn3模型的Cu3d与O2p轨道虽有杂化,但价带顶端主要由O2p轨道占据。Cu或Ag原子掺杂使Zn4s轨道在导带区显著向下移动,降低了模型的带隙宽度,它们对ZnO电子结构的影响主要集中在带隙附近。Cu-Ag共掺修饰ZnO电子结构的能力介于Cu和Ag单掺之间。上述掺杂模型吸收边都发生了红移,实现了ZnO对可见光的吸收,同时对3.10~3.90 eV范围内紫外光的吸收均高于纯ZnO,有效提高了ZnO的光催化效率。结合形成能分析可知,在不同类型掺杂下最有利的光催化模型分别为CuZn1-CuZn2、AgZn2和CuZn1-AgZn2。
关键词
zno
cu/
Ag单
掺
cu
-Ag
共
掺
第一性原理
光催化活性
Keywords
zno
cu/
Ag doped
cu
-Ag codoped
first-principle
photocat
al
ytic
分类号
O649 [理学—物理化学]
在线阅读
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
Cu/Al共掺ZnO光学性质的第一性原理计算
李维学
高姗姗
戴剑锋
索忠强
王青
《兰州理工大学学报》
CAS
北大核心
2021
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
Ce、Al共掺杂对纳米ZnO结构和导电性能的影响
岳露露
董伟霞
包启富
李萍
顾幸勇
《陶瓷学报》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
Cu/Ag单掺及Cu-Ag共掺对ZnO光催化性能影响的第一性原理研究
张海峰
李鹏
卢士香
徐文国
《人工晶体学报》
EI
CAS
北大核心
2020
3
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