基于磷族-硫族新型化合物的合成,結(jié)構(gòu)和性質(zhì)研究.pdf_第1頁
已閱讀1頁,還剩128頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

1、基于磷族和硫族元素的化合物數(shù)目繁多,表現(xiàn)出非常豐富的結(jié)構(gòu)類型和許多優(yōu)異的性質(zhì)。在半導(dǎo)體,超導(dǎo),熱電,鋰離子電池,儲氫,磁阻和紅外非線性等領(lǐng)域都有非常突出的表現(xiàn),是新型功能材料的“聚寶盆”。隨著研究的不斷深入和擴大,人們對新化合物的探索逐漸多元化和復(fù)雜化,而更多樣的結(jié)構(gòu)也將帶來更多有趣的性質(zhì)。因此,我們對新型多元磷族Zintl化合物和硫?qū)倩衔镞M行了探索,得到了一系列具有新結(jié)構(gòu)的化合物,研究了其晶體結(jié)構(gòu),電子結(jié)構(gòu)并測試了相關(guān)性質(zhì)。

2、  分別采用Sn和Pb作助熔劑得到了四個具有新結(jié)構(gòu)的Zintl相磷化物,Ba5Tr2GeSnP8(Tr=Al,Ga)和Ba5Ga6TtP12(Tt=Ge,Sn),前者是由TrP4四面體和(Ge/Sn)P3三角錐連接而成的鏈狀結(jié)構(gòu),后者是由GaP4和(Ga/Tt)P4四面體構(gòu)成的層狀結(jié)構(gòu)。它們的結(jié)構(gòu)與已知的磷化物Ba3Al2P4和Sr3In2P4有非常緊密的聯(lián)系。我們測試了Ba5Ga6TtP12(Tt=Ge,Sn)兩個化合物的熱穩(wěn)定性和光

3、學(xué)帶隙,發(fā)現(xiàn)二者都可以穩(wěn)定到1000K,帶隙分別為1.39和1.21 eV。通過理論計算分析了兩類化合物的電子結(jié)構(gòu),計算得出的帶隙與測試值相符。另外通過對比發(fā)現(xiàn)位于三角錐頂端和四面體中心的Sn原子電子結(jié)構(gòu)之間有明顯的差別。
  采用Pb做助溶劑得到了一個具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)和超大單胞的銻基Zintl相化和物Ba23M20Sb25(M=Ga,Ge),其中Ga和Ge混合占據(jù)M原子的位置。該化合物是零維結(jié)構(gòu),其中40個M原子和30個Sb原子構(gòu)成

4、一個像花朵一樣的簇,一個Ba原子填充在“內(nèi)環(huán)”由20個M原子圍成的十二面體籠子中,另外十二個Ba填充在“外環(huán)”由20個M和30個Sb原子圍成的十二個“碗”狀空間中。簇和簇之間填充Ba原子,啞鈴狀Sb-Sb二聚體,以及Sb3單元。這種簇是首次被報道。通過優(yōu)化生長條件,我們得到了大小約0.5cm×0.5cm×0.5cm的單晶并對其進行了熱導(dǎo)率測試。發(fā)現(xiàn)該化合物室溫下的熱導(dǎo)率為0.189W/m·K,比非玻璃態(tài)導(dǎo)電塊體材料的極限還要低。另外,通

5、過測試得到電阻率并計算出了電子熱導(dǎo)和晶格熱導(dǎo),發(fā)現(xiàn)該化合物高溫下的晶格熱導(dǎo)率很低,推測原因在于該化合物復(fù)雜的結(jié)構(gòu),超大的單胞,許多無序的位置,以及含有大量重原子。電阻率隨溫度的變化行為證明該化合物是典型的半導(dǎo)體,通過擬合得出帶隙Eg為0.36eV。
  利用Pb助熔劑得到了兩個新型的Zintl相化合物Ba4AgGa5P8和Ba4AgGa5As8。二者有相同的非中心對稱結(jié)構(gòu),空間群為Iba2(No.45)。陰離子部分可以看作與TiN

6、iSi中NiSi層相似的GaPn層和與Ba2ZnP2同構(gòu)的Ba4AgGaPn4穿插排列形成三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu),其中Ag和Ga都處于四面體的中心。這種排列方式使得化合物沿c軸具有大的極性也因此帶來了大的倍頻效應(yīng)。通過理論計算得出倍頻系數(shù)d34與截斷能的關(guān)系證明了陰離子框架對倍頻系數(shù)起決定性作用。吸收光譜測試得出Ba4AgGa5P8和Ba4AgGa5As8的帶隙分別為1.38和0.8 eV,比理論計算的結(jié)果略小,同時也證明了二者都是價態(tài)平衡的半導(dǎo)

7、體。另外,計算得到Ba4AgGa5P8和Ba4AgGa5As8的靜態(tài)倍頻系數(shù)d34分別為77.4 pm/V和107.1 pm/V,約為AgGaSe2倍頻系數(shù)d36的兩倍和三倍。二者的雙折射Δn分別為0.157和0.206,大小適中,利于實現(xiàn)相位匹配。
  利用鹽(BaCl2)作助熔劑得到了兩個新化合物Ba3GeS5和Ba3InS4Cl。二者都是由獨立的陰離子四面體[GeS4]和[InS4]分散排布形成的零維結(jié)構(gòu)。盡管組成類似,但四

8、面體排布并不相同,這是由于[MS4]四面體尺寸的細微變化所致。二者結(jié)構(gòu)的差異也體現(xiàn)了尺寸效應(yīng)在晶體形成過程中發(fā)揮的重要作用。我們測試了二者的光學(xué)帶隙,Ba3GeS5和Ba3InS4Cl的帶隙分別為3.0和3.42 eV,通過分析吸收系數(shù)隨能量變化的行為推測Ba3GeS5是間接帶隙的半導(dǎo)體,而Ba3InS4Cl是直接帶隙半導(dǎo)體,這與能帶計算的結(jié)果相符。另外,從態(tài)密度圖可以看出,形成孤立S2-離子的S3原子的p軌道位于價帶中最靠近費米能級的

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論