La3+掺杂SiC纳米线的电磁性能与第一性原理计算

摘要：

SiC纳米线具有吸波性能强、作用频带宽、密度低的优点,但是由于SiC较差的阻抗匹配条件和较低的电导率,影响了其吸波性能的进一步提高.为了调节SiC的电子结构,改善其电磁性能,以硅微粉、活性炭、La2O3粉末为原料通过碳热还原法在1600℃合成了La3+掺杂SiC纳米线.结果表明:掺杂La3+能够增大SiC纳米线的长径比和堆垛层错密度,增强其形成三维网状结构和界面极化的能力,其介电性能得到了提高.在2～18 GHz范围内,其介电实部由3.08～13.48(x=0)提升至3.33～19.75(x=1.0％),介电虚部由3.45～6.98(x=0)提升至5.03～11.56(x=1.0％).同时La3+掺杂提高了SiC纳米线的电导率,增强了其电导损耗.由于SiC纳米线界面极化和电导损耗的同时增强,掺杂2.0％的La3+的SiC纳米线在厚度为2.0 mm时达到了最小反射损耗(RL)-31.46 dB,有效吸收带宽(RL<-10 dB)为7.18 GHz.通过第一性原理计算研究了SiC纳米线及La3+掺杂SiC纳米线的电子结构,结果表明,La3+掺杂后SiC纳米线的带隙减小,验证了其导电性的增强.La3+掺杂能够在引入掺杂元素的同时增大SiC纳米线的堆垛层错密度,克服了掺杂元素时堆垛层错密度降低的现象,为合成高吸波特性SiC纳米线提供了思路.

关键词：碳化硅纳米线、镧离子掺杂、电磁波吸收、第一性原理、有效吸收带宽

所属期刊栏目：50

分类号：TM25(电工材料)

资助基金：国家自然科学基金;湖北省自然科学基金创新群体项目

在线出版日期：2022-07-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1919-1928