异质结构

摘要： 锂-氧气电池以其超高的理论能量密度得到了人们广泛关注。然而,锂-氧气电池在充放电过程中,氧化还原反应和析氧反应反应动力学极其缓慢,存在过电势高、循环性能差等问题,极大限制了它的实际应用。研究发现构筑光辅助的锂-氧气电池,利用光半导体材料产生的电子-空穴对能够有效地改善电极的反应动力学,解决充放电的过电势问题。本文主要介绍了近些年光辅助锂-氧气电池在正极光催化剂选择、设计以及放电产物等方面的研究进展,并对其发展与挑战进行了展望。

摘要： 为了获得具有更好强塑性平衡的CrCoNi中熵合金,采用冷轧、异步轧制、深冷轧制和深冷异步轧制4种工艺对中熵合金CrCoNi进行加工,并对合金进行不同温度的退火处理。研究结果表明:深冷异步轧制的合金获得超过1.6 GPa的高强度,当经过1073 K的退火处理后,在具有接近60%的伸长率的同时,仍然保留接近1 GPa的强度。采用深冷异步轧制和退火后,得到较室温异步轧制更为明显的异质特征,这使材料具有更高的强度与更好的塑性。

摘要： 自2004年石墨烯被首次从石墨中解理出来以来,二维材料的研究已经走过了18个年头.在这近二十年的时间里,二维材料已经发展成为一个庞大的家族;这些二维材料展现出丰富多样的性质,涵盖了凝聚态物理研究的各个主要方向.更为重要的是,二维材料研究开辟了一个材料物理研究的新范式:把一个层状的晶体块材减薄到单层或少层,所得到的二维材料往往会展现出与块材母体完全不一样的特性.新的物理也随之涌现,例如石墨烯中的狄拉克费米子物理以及单层二维过渡金属硫族化合物中的谷自旋物理.更进一步,这些二维材料原则上可以像魔角双层石墨烯一样,通过堆叠形成异质结,成为发现新效应、新物理的另一个源泉.Mounet等人的计算表明,迄今实验上制备出的二维材料只是冰山的一角,理论上可以解理到单层的二维材料可能有上千种.二维材料及其异质结构的研究因此蕴含着巨大的原创性发现的机会.

摘要： 忆阻器是当前最具应用前景的下一代非易失性存储器之一,在新型非易失性存储、逻辑运算和大脑神经功能模拟方面都展现出巨大的应用潜力。目前忆阻器阻变参数的弥散性和较差的器件重复性是制约其进一步发展的重要因素。采用异质结构的设计方法使组成材料的选择更加丰富多样,通过改变插入层厚度能够实现其结构和相对成分的灵活调控,同时材料内部构筑的界面异质结所产生的界面势垒、电荷诱捕效应等对忆阻器性能有额外附加调节作用,因而异质结构设计成为调控忆阻器性能和揭示忆阻器阻变机理的一种非常有效的方法。与单层氧化物忆阻器相比,异质结构的忆阻器在器件的功耗、稳定性和耐久性方面都有很大程度的改善,因此其在模拟人工突触和神经形态电路应用方面具有独特的优势。本文综述了异质结构忆阻器的最新研究进展,主要对异质结构忆阻器材料体系的选择与适配、器件结构设计、性质调控、机理以及应用进行了介绍,指出了目前异质结构忆阻器研究中需要关注的主要问题。本文有望为异质结构忆阻器的设计、制备和应用提供参考及借鉴。

摘要： 随着化工行业的迅速发展,利用纳滤膜对有机溶剂进行高效分离受到了越来越多的关注,但有机溶剂纳滤膜通量和选择性之间普遍存在trade-off效应的限制。以相对疏水的g-C_(3)N_(4)纳米片和亲水的直链淀粉(amylose,AM)为构筑单元,利用双针头静电雾化技术制备了异质结构的g-C_(3)N_(4)@AM层状膜。亲水的直链淀粉促进了极性溶剂的溶解,相对疏水的g-C_(3)N_(4)纳米片实现了通道对极性溶剂的低阻力扩散;两者协同,极大地增强了膜对极性溶剂的渗透性能,而不降低分离能力。与纯g-C_(3)N_(4)层状膜相比,g-C_(3)N_(4)@AM层状膜对极性溶剂的渗透系数提高了1~2倍,对于尺寸大于1.5 nm的染料分子可以实现99%以上的截留率。在操作稳定性、压力循环和耐酸碱测试后,膜的渗透性能和截留能力基本保持不变,衰减<6%,具有较好的操作稳定性。

摘要： 本文通过原位热氧法成功制备了SnO_(2)/SnS_(2)复合材料,运用X射线衍射图谱和场发射电子显微镜等测试手段对材料结构形貌,组成成分表征。成功开发出SnO_(2)/SnS_(2)具备异质结构的复合材料在室温的环境下对NO_(2)敏感的传感器。通过本文的研究,发现SnO_(2)/SnS_(2)复合材料是一种室温的环境下对NO_(2)具有较好性能的传感材料,并且有较大的发展前景。在环境监测、室内空气质量控制、公共安全和医疗诊断等各种应用中,有效检测和量化有害气体变得极为必要。

摘要： 近十年,有机无机杂化钙钛矿凭借其新颖优异的光电特性而引起广泛关注。最近,手性钙钛矿由于结合了钙钛矿材料和手性材料各自独特性能,在三维显示、光学信息处理、量子光学、生物探测、自旋电子等方面具有重要应用价值。根据有机、无机组分的空间分布,可以对手性钙钛矿的结构维度进行分类。本文以手性钙钛矿的不同结构维度为出发点,分别阐述了一维、二维和三维手性钙钛矿的晶体结构、光学和光电特性,包括圆二色性、圆偏振光致发光和光电探测等特性。考虑到二维手性钙钛矿具有独特的范德华层状晶体结构,重点介绍了其与其它二维材料组合成二维异质结构方面的工作。最后,分别从材料制备和器件应用的角度,总结了手性钙钛矿的重点挑战问题和未来发展方向。

摘要： 近年来,利用尖晶石型氧化物降解有机污染物成为材料科学研究的热点之一,众多学者致力于提高尖晶石型氧化物光催化效率的研究。本文综述了尖晶石型氧化物的制备方法和改性方法,以期为新型尖晶石型光催化剂的设计与研究提供理论参考。

摘要： 研究挤压温度对累积挤压工艺制备的异质结构Mg-1Gd/Mg-13Gd复合板显微组织和力学性能的影响。结果表明,当挤压温度为330°C时,Mg-1Gd/Mg-13Gd复合板在连续层之间形成明显的晶粒尺寸差异,随着挤压温度从380°C增加到430°C时,这种差异逐渐消失。此外,细晶层中再结晶晶粒的生长速度快于粗晶层。而且,Gd元素的扩散能力随着挤压温度的升高而增强,促进细晶层中析出相的增加和粗化。拉伸测试表明,380°C下的挤压试样具有优异的强度和塑性结合。这主要归因于粗、细晶层之间的不均匀织构、形变诱导强化和硬化的协同作用。细晶层有利于柱面滑移的激活,而粗晶层有利于基面和锥面滑移的激活,尤其是在380°C时更为显著。锥面滑移的激活有助于协调进一步的塑性变形。

摘要： 过渡族金属基二维纳米材料作为电催化析氧反应(oxygen evolution reaction, OER)催化剂具有巨大的潜力。通过原位电沉积法,在泡沫镍基底表面制备了二维层状镍铁双氢氧化物(NiFeLDH)和氧硫化钼 Mo(OS)纳米片异质结构。NiFe LDH/Mo(OS)电极在 1 M KOH 溶液中表现出优异的 OER 性能和长效稳定性,在 10 mA/cm^(2)电流密度下过电势仅为 220 mV。在 100、500 mA/cm^(2)的高电流密度下,也能达到 253、304 mV 的低过电势。研究结果表明,NiFeLDH/Mo(OS)电极优异的 OER 性能归因于 Mo(OS)和 NiFe LDH 的协同作用,极大地促进了Fe向 Fe活性物质的转化,并促进了氧空位的形成。这种协同制备方法为合理构建和设计异质结构电催化剂,实现高效的水分解提供了帮助。

摘要： 研究利用算法设计异质结构,并利用高速机器人三维空间打印技术对其进行打印.通过采用自底向上的方法,实现了材料在矩阵场中的非均匀分布,该矩阵场是根据向量场的方向性定向的.生成方面设计了一个基于性能的工作流,以提高打印速度,避免碰撞,提高质量果.异质几何体将转化为变形体素,适于空间印刷.打印所用喷嘴是为了在制造过程中避免与已有障碍物的碰撞和自碰撞而设计的.打印结果的热能信息被物理传感器捕获,并反馈电脑并被用来优化机器人的工具路径.机器人打印技术使研究者获得更强的拓扑结构控制能力,三维FDM也极大提高了制造速度.

摘要： 光催化被认为是利用太阳能解决能源和环境危机的一条有前途的途径.石墨化氮化碳(g-C3N4)由于其可见光活性、低成本材料的易合成、化学稳定性和独特的层状结构而受到全世界的关注.但纯g-C3N4光催化剂仍然存在光生载流子易复合的问题,导致其光催化活性不佳.g-C3N4基Z-Scheme异质结构光催化剂近年来被广泛应用和研究.本文阐述了g-C3N4基Z-Scheme异质结构光催化剂光催化反应体系的作用机理,综述了其在光催化领域的研究进展及应用,此外,它们在环境和能源领域的应用,此外,还介绍了水的分解、污染物的降解.最后指出了g-C3N4基Z-Scheme异质结构光催化剂光催化体系在研究过程中存在的问题和未来的发展方向.

摘要： 基于密度泛函理论的第一性原理方法为研究手段,以石墨烯/h-BN异质结构体系为研究对象,通过计算软件建模和理论计算,研究在一定载荷的作用下该材料的纳米摩擦性能.研究发现该体系在正压力2-10nN下,对应X轴和Y轴路径的滑动摩擦系数为0.04-0.20,表现出较低的摩擦系数,且摩擦系数随着体系间正压力的增大而增大.同时在等正压力条件下,沿X轴路径滑动的摩擦系数比沿Y轴路径滑动的摩擦系数要低,即层间纳米摩擦呈现各向异性特征.

摘要： 当今世界,化石燃料作为主要能源在提供能量的同时,排放出的CO2也给人类带来了气候变暖,海平面升高等一系列生存危机.因此还原CO2形成高能化学燃料作为缓解能源危机和改善环境问题的一种有效的方法,具有重大的科学研究意义.但是,CO2作为一个稳定的非极性分子,将其有效还原利用存在着很大的难度.目前,催化还原CO2的方法,主要包括电催化还原、光催化还原、光电催化还原以及生物催化还原等,但都存在明显的缺点.本工作通过构造特殊的二维WSe2/Cu2O纳米阵列异质结构将光催化与电催化还原CO2各自的优越性结合在一起,从而弥补单一催化体系的缺点,实现高效光电协同催化还原CO2.实验结果表明WSe2/Cu2O异质结构在光电催化还原CO2中具有优异的产CH4性能.

摘要： 基于密度泛函理论的第一性原理方法为研究手段,以石墨烯/二硫化钼异质结构体系为研究对象,通过计算软件建模和理论计算,研究在零载荷和一定载荷的作用下该材料的纳米摩擦性能.研究发现该体系在发生相对滑移的过程中,零载荷的条件下摩擦状况属于低摩擦状态;而在一定载荷的条件下,摩擦系数基本稳定在0.001～0.002之间,摩擦状况达到理想的超润滑状态.

摘要： 光电催化是一种新型催化技术,在去除水中有机物方面具有独特的优势.在光电协同作用下具有较高的量子效率,电子-空缺负荷率低,稳定性好等优势.BiPO4具有较宽的禁带宽度,只能响应有限的紫外光区域,极大限制了其光电催化效率.因此,本文在电化学三电极体系下,通过简单的两步电沉积法将BiPO4纳米棒/BiOI纳米片复合薄膜沉积固定在FTO玻璃上,制备了BiPO4/BiOI/FTO复合光电极材料.通过场发射扫描电镜,透射电子电镜,X射线光单子能谱、紫外可见漫反射光谱以及电化学测试对其组成、晶体形貌结构和光学性质进行表征.考察了外加工作电压、碘氧铋电极沉积时间等因素对四环素去除效果的影响.结果表明,BiOI纳米片生长在BiPO4纳米棒上,形成了异质结结构,BiPO4/BiOI/FTO复合薄膜电极具有良好的光吸收性能和优异的电荷转移特性.当碘氧铋沉积时间为150s,外加偏压为1.2V时,复合薄膜电极具有最佳的四环素去除效率,4h达到80％.在相同的实验条件下,BiPO4/BiOI/FTO复合薄膜电极对四环素的去除效率分别是BiPO4/FTO电极和BiOI/FTO电极的1.6倍和1.4倍.在光电协同作用下,BiPO4/BiOI/FTO复合光电极对污染物的去除效率是单纯光催化和电催化对污染物去除效率的2.8倍和2.5倍.同时该复合光电极具有好的稳定性,经过四次16h的循环实验,光电极对四环素的去除效果基本保持不变.根据一系列表征结果和p-n异质结形成的方式,推测了p-n异质结的结构和反应过程.在光激发作用下,BiOI导带上的光生电子有效的转移到BiPO4导带上,然后在外加偏压的作用下通过外电路转移到铂丝电极上,光生电子与氧气反应生产超氧自由基降解有机污染物.另一方面,光生空穴从BiPO4价带上转移到BiOI价带上,与水反应生产羟基自由基,作为光电催化反应过程中的主要活性物种.总之,增强的光电催化活性BiOI/BiPO4异质结构可能主要归因于p-n异质结结构改善催化剂的光吸收能力和有效的电子-空穴转移过程.

摘要： 在Ge(110)衬底CVD生长的石墨烯上，利用分子束外延技术(MBE)获得了Ge-Graphene-Ge的异质结构，通过原位反射高能电子衍射(RHEED)实时监控外延生长过程和晶体属性，使用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)研究了形貌特征。开始时可同时观测到石墨烯和Ge的图形，随着Ge外延层不断变厚，石墨烯信号逐渐减弱至25分钟时基本完全消失，最终呈现点状与环状共存的形态表明多晶与单晶共存。在低温(250°C)时，则表现为完全多晶，而高温时(470°C)单晶比例显著增加。SEM观测结果与RHEED基本一致。同时观测到，在中间温度时，外延形成的Ge纳米颗粒会沿着石墨烯的褶皱排列成纳米墙结构。外延层晶向表征和整体结构的电学特性研究等相关工作仍在进行中。

摘要： 近期,层状二维铁磁材料(2D FM）由于其在低维磁性研究和自旋电子器件应用的前景引起了广泛关注1.由机械剥离方法得到的单层材料实验上被证明仍具有铁磁性,因此在低维度下研究材料的磁性是非常重要的.对于二维材料的研究,如何获得大面积、高质量的材料是极为重要的.通过分子束外延生进行了二维铁磁薄膜Fe3GeTe2的晶圆尺寸生长，并且通过控制Fe的组成，以及将其与反铁磁材料MnTe的结合来操控Fe3GeTe2的磁性。两维逐层生长模式由周期性的原位反射高能量电子衍射强度的周期性振荡证明，且通过透射电子显微镜发现{002}的层间距离为0.82nm。由材料的反常霍尔测量得到材料的易磁化轴沿c轴方向为面外方向，居里温度为216.4K。随着Fe组分的增加，Fe3+δGeTe2的居里温度提高。在与MnTe结合为异质结后，矫顽场从0.65特斯拉增加到0.94特斯拉，增幅为50％。大规模逐层生长和可操控磁性使Fe3GeTe2有望应用于自旋电子学及相应的器件研究。可控、大面积的生长还为探索丰富的物理现象及理论提供了极大帮助，如与二维超导材料和拓扑材料的结合。

摘要： 近期,层状二维铁磁材料(2D FM）由于其在低维磁性研究和自旋电子器件应用的前景引起了广泛关注1.由机械剥离方法得到的单层材料实验上被证明仍具有铁磁性,因此在低维度下研究材料的磁性是非常重要的.对于二维材料的研究,如何获得大面积、高质量的材料是极为重要的.通过分子束外延生进行了二维铁磁薄膜Fe3GeTe2的晶圆尺寸生长，并且通过控制Fe的组成，以及将其与反铁磁材料MnTe的结合来操控Fe3GeTe2的磁性。两维逐层生长模式由周期性的原位反射高能量电子衍射强度的周期性振荡证明，且通过透射电子显微镜发现{002}的层间距离为0.82nm。由材料的反常霍尔测量得到材料的易磁化轴沿c轴方向为面外方向，居里温度为216.4K。随着Fe组分的增加，Fe3+δGeTe2的居里温度提高。在与MnTe结合为异质结后，矫顽场从0.65特斯拉增加到0.94特斯拉，增幅为50％。大规模逐层生长和可操控磁性使Fe3GeTe2有望应用于自旋电子学及相应的器件研究。可控、大面积的生长还为探索丰富的物理现象及理论提供了极大帮助，如与二维超导材料和拓扑材料的结合。

摘要： 近期,层状二维铁磁材料(2D FM）由于其在低维磁性研究和自旋电子器件应用的前景引起了广泛关注1.由机械剥离方法得到的单层材料实验上被证明仍具有铁磁性,因此在低维度下研究材料的磁性是非常重要的.对于二维材料的研究,如何获得大面积、高质量的材料是极为重要的.通过分子束外延生进行了二维铁磁薄膜Fe3GeTe2的晶圆尺寸生长，并且通过控制Fe的组成，以及将其与反铁磁材料MnTe的结合来操控Fe3GeTe2的磁性。两维逐层生长模式由周期性的原位反射高能量电子衍射强度的周期性振荡证明，且通过透射电子显微镜发现{002}的层间距离为0.82nm。由材料的反常霍尔测量得到材料的易磁化轴沿c轴方向为面外方向，居里温度为216.4K。随着Fe组分的增加，Fe3+δGeTe2的居里温度提高。在与MnTe结合为异质结后，矫顽场从0.65特斯拉增加到0.94特斯拉，增幅为50％。大规模逐层生长和可操控磁性使Fe3GeTe2有望应用于自旋电子学及相应的器件研究。可控、大面积的生长还为探索丰富的物理现象及理论提供了极大帮助，如与二维超导材料和拓扑材料的结合。

摘要： 本申请提供了包含一个或多个正电荷薄层或包含具有特定厚度的交替堆叠的AlGaN势垒和AlGaN势阱的异质结构。还提供了多量子阱结构和p型接触。所述异质结构、多量子阱结构和p型接触可用于发光器件和光电探测器。

摘要： 本申请提供了包含一个或多个正电荷薄层或包含具有特定厚度的交替堆叠的AlGaN势垒和AlGaN势阱的异质结构。还提供了多量子阱结构和p型接触。所述异质结构、多量子阱结构和p型接触可用于发光器件和光电探测器。

摘要： 本发明公开了一种薄壁异质结构的曲面共形4D打印方法及异质结构，包括构建目标曲面异质功能结构三维模型，对三维模型分割、展开，转化为临时平面结构；选取非晶态聚合物和导电材料，对临时平面结构进行平面异质加工；使用聚合物有机溶剂雾化处理；加热临时平面结构与待共形曲面使其中聚合物材料完全转化橡胶态；曲面共形贴合，并调整校准，冷却后得到目标曲面共形薄壁异质功能结构。通过对非晶态聚合物基质加热软化塑形－冷却硬化定形的处理，实现简单临时结构向复杂目标结构的4D变形，降低了曲面异质功能结构直接以目标结构一体化成形的难度，避免了制造误差导致的曲面装配问题，具有较高的成形精度，保障了电磁、电子器件性能的稳定。

摘要： 本申请提供了包含一个或多个正电荷薄层或包含具有特定厚度的交替堆叠的AlGaN势垒和AlGaN势阱的异质结构。还提供了多量子阱结构和p型接触。所述异质结构、多量子阱结构和p型接触可用于发光器件和光电探测器。

摘要： 本发明属于半导体材料技术领域，具体涉及一种水热合成制备ZnS/CuS异质结构的方法及ZnS/CuS异质结构，包括以下步骤：取L‑半胱氨酸、Zn(Ac)2、表面活性剂、Cu源，加入水中溶解，在溶液中滴加氨水至溶液澄清，将混合溶液在100‑150°C下反应20‑28h；待反应完成后，自然冷却至室温，将反应物离心，弃上清液，留下层固体于离心管内；加无水乙醇洗涤，超声4‑6 min后，在10000r/min条件下离心，去除液体，固体层同样的方法按照水‑水‑酒精的顺序洗涤；将洗涤后的产物真空干燥，得到ZnS固体产物，将产物置于研钵研磨得到细小粉末。本发明所提供的水热合成法制备ZnS/CuS异质结构的方法，反应体系简单，设备要求低，易于操作，在一定测试电压下对氨气有一定的响应。

摘要： 一种异质结构场效应晶体管(HFET)，可以包括由第一半导体材料制成的第一层(3)和由第二半导体材料制成的第二层(4)。在第一层和第二层相互接触之处可以提供界面(8)，沿着所述界面(8)，二维电子气(2DEG)(9)被形成在与该界面直接相邻的第一层的一部分中。晶体管还进一步包括：栅极结构(6)，其用于控制沟道的电导；衬底层(1)，其由衬底半导体材料制成；以及电介质层(2)，其将第一层与衬底层分隔开。接触(7)可以包括在衬底层和第一层之间的电连接(70)。电连接可以包括穿过电介质层的通道(22)，所述通道填充有与第一层电连接的导电材料。

摘要： 本发明公开了一种薄壁异质结构的曲面共形4D打印方法及异质结构，包括构建目标曲面异质功能结构三维模型，对三维模型分割、展开，转化为临时平面结构；选取非晶态聚合物和导电材料，对临时平面结构进行平面异质加工；使用聚合物有机溶剂雾化处理；加热临时平面结构与待共形曲面使其中聚合物材料完全转化橡胶态；曲面共形贴合，并调整校准，冷却后得到目标曲面共形薄壁异质功能结构。通过对非晶态聚合物基质加热软化塑形－冷却硬化定形的处理，实现简单临时结构向复杂目标结构的4D变形，降低了曲面异质功能结构直接以目标结构一体化成形的难度，避免了制造误差导致的曲面装配问题，具有较高的成形精度，保障了电磁、电子器件性能的稳定。

摘要： 本申请提供了包含一个或多个正电荷薄层或包含具有特定厚度的交替堆叠的AlGaN势垒和AlGaN势阱的异质结构。还提供了多量子阱结构和p型接触。所述异质结构、多量子阱结构和p型接触可用于发光器件和光电探测器。

摘要： 本申请提供了包含一个或多个正电荷薄层或包含具有特定厚度的交替堆叠的AlGaN势垒和AlGaN势阱的异质结构。还提供了多量子阱结构和p型接触。所述异质结构、多量子阱结构和p型接触可用于发光器件和光电探测器。

摘要： 本申请提供了包含一个或多个正电荷薄层或包含具有特定厚度的交替堆叠的AlGaN势垒和AlGaN势阱的异质结构。还提供了多量子阱结构和p型接触。所述异质结构、多量子阱结构和p型接触可用于发光器件和光电探测器。