Zn，Al掺杂MgO属性的第一性原理研究(2)
时间:2023-01-27 09:33 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
图1。2:（a）为完美MgO晶体总的态密度图,（b）为O原子的 2p电子态密度局部图,（c）为Mg原子的 3s电子态密度局部图。正（负）分别表示向上（向下）旋转，0eV为费米能级。 1。2 MgO纳米材料的掺杂及其应用状况文献综述 随着生物技术、先进制造技术、能源和国防需要的高速发展，传统的材料已经不能满足它们的需要。在当下高科技迅猛发展的社会，我们只有将传统材料的性能进行改良，才能更好地促进社会经济的发展。研究发现，将物质制成纳米材料后，其电、磁、光等性能发生非常大的变化，因而会产生很多原先物质所没有的新特性。 在21世纪的科技发展中，纳米技术是一个制高点。随着对纳米材料的重视，越来越多的国家都制定了针对纳米技术研发的相关方案。一个国家纳米技术的发展，与本国未来的社会发展、经济发展以及国防安全息息相关。在这个基础上，以美国、法国、日本等为首的50多个国家纷纷将纳米技术的研发列入21世纪的首要发展项目。所以，在未来很长的一段时间内，新材料、新技术等的研发将成为最有吸引力的研究领域。MgO纳米材料的掺杂研究就是目前的研究热门之一。 纳米MgO是一种新型的精细高功能无机材料。除了具有耐腐蚀和耐高温等性质外，由于纳米材料具有量子尺寸效应、表面与界面效应、宏观量子隧道效应、小尺寸效应等各种特殊效应[3]，从而使纳米MgO还具有不同于本体的磁学、电学、光学、热学及力学等特殊性能。纳米MgO在表面上存在缺陷，而且化学活性特别高；纳米MgO有很多不同的形态特点，而且不一样的形态一般都拥有不一样的性能。因此，纳米MgO具有很好的研究价值。在材料中，结构和性能是分不开的，什么样的结构就决定了材料具有什么样的性能，反过来，材料的性能也反映了材料的结构特点。通过掺杂，改变材料原有的结构，那么材料中的某些性能就会得到一定地提高。所谓掺杂，也就是将外来元素掺入氧化物的晶格中，这样整个体系就会产生缺陷，使氧化物的性能产生某些新的应用或者得到进一步的增强和改善，甚至会引起氧化物性能的突变。由于MgO本身具有的宽带隙以及在地球下地幔中含量高等优势，因此，在许多领域中，纳米MgO的掺杂都具有比较广泛的应用。通过掺杂，可以使纳米MgO晶格产生多种缺陷，从而产生新的物理化学性质，更好地满足当今社会发展的需要。 “d0铁磁性”是一种新磁，这种铁磁体含有d层或f层部分填充的无磁性元素，这为搜寻高温自旋电子材料提供了新的契机。一些氧化物纳米颗粒和薄膜的d0铁磁性相继被报道，如 TiO2，ZnO，SnO2，Al2O3，In2O3和MgO[4]。虽然铁磁性与本征缺陷有关是一种共识，但是对于磁性的起源依然存在相当大的争议。在调查d0铁磁性的模型材料中，MgO是最有吸引力的，由于禁带宽，MgO可以产生一个自旋极化的P波段。镁在地球上有着丰富的矿产资源，因此，基于MgO的磁性氧化物将是低成本和有前景的主要材料。来.自^优+尔-论,文:网www.youerw.com +QQ752018766- 完美MgO本身并没有磁性，但通过掺杂金属元素、半金属元素、空位等，可以使MgO的电子结构、能带结构等发生一定的变化。如，运用在密度泛函理论下的第一性原理，Yifei Chen等人[2]研究发现MgO中单掺杂Cu原子可以使整个体系产生磁矩，共掺Mg空位可以提高掺铜MgO的半金属铁磁性状态的稳定性，而共掺O空位则会破坏掺铜MgO铁磁性的稳定性。这些研究结果表明，掺铜MgO的磁性析出物是一种很有前景的稀磁半导体，可以应用在自旋电子学领域中。除此之外，在纳米MgO中掺入Li,可以影响纳米MgO粉体的形状，还可以促进缺陷在MgO晶格中的形成，这些缺陷在抗菌、催化和吸附领域可能有着潜在的应用[3]。将Al原子掺入MgO表面后，由于Al原子提供的多余电子使得MgO从绝缘体变成了导体，而且Al原子的掺入有利于MgO表面热力学稳定性的提高[5]。 (责任编辑：qin) |