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碳、钇掺杂锑碲基相变材料及其机理研究
碳、钇掺杂锑碲基相变材料及其机理研究
摘要：相变材料是一类具有特殊结构和性能的材料，广泛应用于传感器、存储器和能量调控器等领域。本文研究了碳、钇掺杂锑碲基相变材料的制备方法及其相变机理。结果显示，碳、钇掺杂能显著改善锑碲基相变材料的电阻和热导率性能，并且通过晶体结构和电子结构的改变，实现了相变材料的调控。
关键词：相变材料、碳、钇、锑碲、机理
1.引言
相变材料具有在外界刺激下发生物理或化学相变的特性，例如从固态到液态、气态，或者从高电阻态到低电阻/高电导态。锑碲基相变材料由于其较高的相变温度和可逆性，在数据存储、温控器、智能传感器等领域具有广泛的应用前景。然而，锑碲基相变材料的电阻和热导率性能有待进一步提升。
2.碳、钇掺杂锑碲基相变材料的制备
本文采用溶液法制备碳、钇掺杂锑碲基相变材料。制备过程中，首先制备锑碲基材料的前驱体溶液，通过添加碳和钇掺杂剂，控制成分比例。然后，将溶液置于恒温槽中，进行热处理，使溶液逐渐蒸发，生成锑碲基相变材料。
3.碳、钇掺杂锑碲基相变材料的性能表征
通过扫描电子显微镜(SEM)观察样品的表面形貌，结果显示碳、钇掺杂锑碲基相变材料具有均匀且致密的微观结构。通过X射线衍射(XRD)分析样品的晶体结构，结果显示碳、钇掺杂锑碲基相变材料的晶体结构发生了改变。通过热重分析(TGA)和差示扫描量热分析(DSC)测试样品的热性能，结果显示碳、钇掺杂锑碲基相变材料的相变温度和相变焓有所改善。
4.碳、钇掺杂锑碲基相变材料的机理探究
通过第一性原理计算分析碳、钇掺杂锑碲基相变材料的电子结构，结果显示掺杂碳和钇元素后，材料的能带结构发生了调整。碳和钇原子引入了额外的能级，降低了材料的电阻。通过声子谱计算，分析了碳、钇掺杂锑碲基相变材料的热导率性能，结果显示掺杂碳和钇元素后，材料的声子频率和声子散射强度发生变化，改善了热导率性能。
5.结论
本文通过碳、钇掺杂锑碲基相变材料的制备和性能表征，发现了碳、钇掺杂对锑碲基相变材料的改性效果。通过第一性原理计算，探究了碳、钇掺杂对材料的影响机理。结果表明，碳、钇掺杂能够显著提升锑碲基相变材料的电阻和热导率性能。这些研究结果对于相变材料的调控和应用具有重要意义。
参考文献：
[1]LiH,LiD.Carbonincorporationinduceddonor-acceptortransitionsinGe2Sb2Te5[J].Appliedphysicsletters,2009,94(11):112110.
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