立即发布
北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了一种计算模型，帮助用户了解材料纳米结构的变化如何影响其电导率 - 目的是向广泛的电子产品开发新的能量存储设备。
具体来说，研究人员关注的是用于制造电容器的材料——从智能手机到卫星，电容器是一种能量存储设备。
“你可能在日常生活中使用数千个电容器，不管你是否知道，”北卡罗来纳州大学材料科学与工程副教授、一篇关于这项工作的论文的通讯作者道格·欧文(Doug Irving)说。
制造电容器的材料影响电容器的性能。因此欧文和他的合作者着手开发一个模型来理解材料的结构特征是如何影响材料的导电性的。
欧文说:“我们很高兴的一件事是，这个模型可以同时观察多个空间尺度——捕捉从设备级尺度到纳米尺度发生的一切。”
“例如，我们的模型观察的是缺陷和晶界，”Irving说。“缺陷是指材料结构中缺少原子，或者在结构中发现了‘错误的’原子。晶界是不同晶体结构相互碰撞的地方。我们的模型着眼于缺陷和晶界等因素如何影响电子在材料中的存在和移动。
“因为处理材料的不同方式可以控制缺陷和晶界等事物的存在和分布，所以该模型可以为我们提供可用于工程材料以满足特定应用的需求的洞察。换句话说，我们乐观地说，该模型可以帮助我们保持未来电容器的成本低，同时确保他们效果很好，持续很长时间。“
纸”,空间电荷对纳米晶SRTIO电导率的影响3.，“发表在里面应用物理学杂志．论文第一作者是北卡罗来纳州立大学的博士生吴亦峰。这篇论文由普雷斯顿·鲍斯(Preston Bowes)和乔纳森·贝克(Jonathon Baker)合著，两人都是北卡罗来纳州立大学的博士后研究员。这项工作得到了空军科学研究办公室的支持，拨款为FA9550-14-1-0264和FA9550-17-1-0318;并得到国防部国防科学与工程研究生奖学金的支持。
希普曼-
编辑:研究摘要如下。
“空间电荷对纳米晶体SrTiO电导率的影响3.”
作者: Yifeng Wu, Preston C. Bowes, Jonathon N. Baker and Douglas L. Irving，北卡罗莱纳州立大学
发表: 7月1日应用物理学杂志
DOI：10.1063 / 5.0008020
文摘:为了研究和预测具有复杂缺陷化学的多晶钙钛矿的电学性质，建立了一个大正则多尺度空间电荷模型。该模型结合了来自混合交换相关泛函密度泛函理论计算的精确数据(缺陷形成能量，由此产生的缺陷浓度的大正则计算，和电离态)的有限元模拟电场及其耦合缺陷再分布和再电离在整个晶粒。用该模型模拟了多晶掺杂受体钛酸锶的氧分压电导率随晶粒尺寸减小的变化，并与之前的实验结果进行了比较。这些结果表明，当晶粒尺寸从微尺度减小到纳米尺度时，实验观察到的离子电导率的消失和氮磷跨界时氧分压的前移被成功地再现和解释了。从力学上讲，电导率的变化源于电荷从晶界核转移到晶内，在晶界核附近形成空间电荷层，扰乱了局部缺陷化学。讨论了晶粒尺寸对电导率的影响以及晶粒内部潜在的缺陷化学。除了这里的发现，模型本身可以探索具有复杂缺陷化学的多晶半导体系统的电响应，这对未来电子元件的设计至关重要。
