鋁酸鑭B位摻雜紅外輻射性能與第一性原理研究.pdf

1、紅外輻射材料是隨著紅外輻射技術(shù)而逐漸發(fā)展起來的一種新型功能材料，在節(jié)能、環(huán)保、工業(yè)加熱、醫(yī)療等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。鋁酸鑭具有良好的晶格匹配性，熱膨脹系數(shù)小，化學(xué)穩(wěn)定性好，寬禁帶寬度，良好的熱穩(wěn)定性，因此，本實(shí)驗(yàn)選取鋁酸鑭為基體材料，采用溶膠-凝膠法于1500℃制備純LaAlO3和摻雜LaAlO3，研究材料的紅外輻射性能；并運(yùn)用Materials Studio模擬軟件中的CASTEP模塊計(jì)算LaAlO3與摻雜LaAlO3的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)

2、，研究電子躍遷機(jī)理。主要結(jié)果如下：
　　制備的LaAl1-xFexO3具有單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。鋁酸鑭形貌發(fā)生變化，團(tuán)聚減少，呈類球形。當(dāng)摻雜量x=0.50時(shí)，鋁酸鑭在近紅外波段的平均發(fā)射率為0.706，相較于純LaAlO3(0.203)，提高了247%，此外，其在中遠(yuǎn)紅外波段的發(fā)射率亦有所提高。分析了LaAlO3和Fe：LaAlO3的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。摻雜Fe原子后，LaAlO3禁帶寬度由3.496eV降低至0.974eV，其態(tài)密

3、度的導(dǎo)帶底有新的峰出現(xiàn)，這是Fe原子的d軌道與O原子的p軌道雜化形成的雜質(zhì)能級。
　　制備的LaAl1-xNixO3也具有單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。鋁酸鑭形貌發(fā)生變化，團(tuán)聚明顯減少，晶粒細(xì)化，發(fā)育完全，呈類球形。當(dāng)摻雜量x=0.25時(shí)，鋁酸鑭在近紅外波段的平均發(fā)射率為0.885，相較于純LaAlO3(0.203)，提高了335%，此外，其在中紅外波段的紅外發(fā)射率亦有較大提高。分析了Ni：LaAlO3的電子結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)。摻雜Ni原子后，L

4、aAlO3的禁帶寬度顯著減小，其態(tài)密度的導(dǎo)帶底出現(xiàn)新的峰，這是Ni原子的d軌道與O原子的p軌道雜化形成的雜質(zhì)能級。
　　制備的LaAl0.75-xNi0.25FexO3仍具有單一的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。鋁酸鑭形貌發(fā)生變化，團(tuán)聚明顯減少，晶粒細(xì)化，發(fā)育完全，呈類球形。當(dāng)摻雜量x=0.25時(shí)，鋁酸鑭在近紅外波段的平均發(fā)射率為0.901，相較于純LaAlO3，以及分別摻雜Ni2+、Fe3+的鋁酸鑭，有了很大的提高，此外，其在中遠(yuǎn)紅外波段均具有較高