第一性原理计算硼和氮原子对石墨烯光电性能的调制（英文）

通过设计B和N原子取代碳原子,可以实现对石墨烯性能的调制.结果显示,石墨烯的带隙被打开,狄拉克锥在费米能级上上下移动,类似于对其进行p型或n型掺杂.在费米能级处电子态存在,电荷从杂质转移到C原子上或者从碳原子转移到杂质上.静态介电函数ε_1(0)增大,在对应可见光及其以下的能量区域出现了新的吸收峰.由于B或N的掺杂,使得石墨烯中等离子体激发减少,导致了电子能量损失函数峰值的减少.只有一个明显的峰值与本征石墨烯最高峰的位置相同,但是峰值的高度显著增加.     

第一性原理计算硼和氮原子对石墨烯光电性能的调制

通过设计B和N原子取代碳原子,可以实现对石墨烯性能的调制.结果显示,石墨烯的带隙被打开,狄拉克锥在费米能级上上下移动,类似于对其进行p型或n型掺杂.在费米能级处电子态存在,电荷从杂质转移到C原子上或者从碳原子转移到杂质上.静态介电函数ε_1(0)增大,在对应可见光及其以下的能量区域出现了新的吸收峰.由于B或N的掺杂,使得石墨烯中等离子体激发减少,导致了电子能量损失函数峰值的减少.只有一个明显的峰值与本征石墨烯最高峰的位置相同,但是峰值的高度显著增加.     

量子点电致发光器件发光层能级变化与驱动电压的关系研究

以量子点电致发光器件(QLED)中能级分布和载流子浓度的关系为理论基础,研究了QLED发光层能级变化与驱动电压的关系,建立了数学模型.以CdSe/ZnS核壳结构量子点为发光层,计算了器件正常发光时的阈值电压,分析了电流密度与量子点中电子准费米能级与空穴准费米能级之差的关系.结果表明,当驱动电压大于9.8V时,CdSe/ZnS中电子的准费米能级与空穴的准费米能级之差大于1.03 eV,量子点电致发光器件正常发光;理论模型证实由于电子在发光层与电子传输层界面的大量积聚,导致淬灭发生,降低发光效率.     

基于介质和石墨烯涂层的古斯-汉欣位移的精确调控

提出了一种基于介质和石墨烯涂层的结构来进行古斯-汉欣位移调控,利用传输矩阵法研究了该结构参数对共振角及共振角处反射光的古斯-汉欣位移的影响。数值模拟结果表明,共振角随介质层厚度的增加逐渐增大,而随石墨烯费米能级的增加逐渐减小;古斯-汉欣位移大小随介质层厚度的增加先增加后减小,而随石墨烯费米能级的增加单调减小。介质层厚度对共振角的影响较为显著,而石墨烯费米能级对古斯-汉欣位移的影响较为显著。     

n型异质结背接触太阳电池前表面的场钝化

利用Silvaco-TCAD仿真软件建立二维模型,对n型异质结背接触(HBC)单晶硅太阳电池前表面场进行模拟研究。通过在n型单晶硅衬底正面分别引入一层较薄的本征非晶硅层和一层n+非晶硅层对电池前表面进行高质量的场钝化,分析了n+非晶硅层的厚度和掺杂浓度以及本征非晶硅层的厚度和带隙宽度对电池电学性能的影响。模拟结果表明:当n+非晶硅层厚度小于6 nm,掺杂浓度为1×1019 cm-3,本征非晶硅层的厚度为3 nm,带隙宽度大于1.5 eV时,电池前表面实现了良好的场钝化效果,HBC太阳电池获得了24.5%的转换效率。     

Nb掺杂浓度对单层MoS_2电子能带结构的影响

运用密度泛函理论的第一性原理方法,研究了本征和不同浓度Nb掺杂单层MoS_2的晶体几何结构、能带结构、态密度、电荷局域密度函数以及形成能。计算结果发现,本征单层MoS_2为直接带隙,禁带宽度为1.67 e V。随着Nb掺杂浓度的增加,单层MoS_2价带顶会越过费米能级向高能区方向移动,导带底则向低能区方向移动,致使其禁带宽度大幅度减小。当掺杂浓度为8.33%时,其禁带宽度减小至1.30 e V。带隙值的大幅减小,电子从价带激发到导带变得更容易,应用在以晶体管为代表的逻辑器件等领域,将使其电流开关比、导电性等电学性能得到显著提升。此外,掺杂前后成键类型均是离子键与共价键的混合键,形成能较低,说明掺杂体系的热力学稳定性良好,易于实现。研究结果为单层MoS_2在半导体器件的实际应用提供了理论指导。     

自由电子能带模型中的平均键能与费米能级

根据半导体自由电子能带模型，采用能带本征值的布里渊区求和而得到费米能级的方法，其结果有助于了解异质结带阶理论计算中所采用的参考能级“平均键能 Ｅｍ”的物理意义     

关于Ge/GaAs(110)界面的费米能级钉扎

采用饱和的平板模型及半经验的紧束缚方法计算了吸附Ge原子的GaAs(110)表面在不同覆盖度情况下的电子态密度.结合以前对Ge/GaAs(110)界面系统电子态的理论与实验研究工作,提出Ge/GaAs(110)界面的费米能级钉扎位置主要决定于GaAs表面层与Ge吸附层之间的电子电荷转移.     

金属/Ⅲ-Ⅴ族半导体界面费米能级的位移

本文详细地叙述了金属/GaAs和金属/GaSb界面,在极低复盖度(亚单层至几个单层)下的费米能级位移的实验结果,并应用缺陷能级密度随金属复盖度的增加而增加的模型进行理论计算,计算结果与实验曲线相吻合。     

表面势垒层厚度对量子阱束缚电子态的影响

采用包络函数方法在四带k·p模型基础上计算了晶格匹配的量子阱 InP/Ca_(0.47)In_(0.53)As/InP中束缚电子能级及波函数,讨论了表面势垒层厚度对量子阱中束缚电子能级、波函数以及相应于电子基态能级与重空穴基态能级间的荧光谱峰位置的影响.文中也讨论了在势阱与势垒边界处的不同衔接条件对量子阱中束缚电子能级计算结果的影响.     

自由电子能带中的平均键能与费米能级

根据半导体自由电子能带模型 ,文中在面心立方 (fcc)晶体、体心立方 (bcc)晶体和 6角密堆积 (hcp)晶体中研究自由电子能带的平均键能 Em 和费米能级 EF 的关系 ,并得出自由电子能带的平均键能 Em 相当于费米能级 EF 的研究结果。其结果有助于了解平均键能 Em 的物理实质 ,同时也为自由电子系统提供一种通过自由电子能带计算费米能级 EF(或费米半径 k F)的方法     

用光热偏转光谱技术测量a-Si:H/a-SiN_x:H多层膜的能隙态密度

用光热偏转光谱技术测量了不同a-Si:H层厚度的a-Si:H/a-SiN_x:H多层膜(超品格)材料的吸收光谱,求出多层膜材料的隙态密度及其随a-Si:H层厚度的变化,估算出界面态密度为～5×10~(11)cm~(-2)eV~(-1),最后估算了隙态密度的计算误差。     

贵金属与GaAs(110)界面上费米能级位置的测定

本文报道了用I-I＇法测量在超高真空中n型GaAs(110)解理面上制备的Cu、Ag、Au二极管的肖特基势垒高度,以及用同步辐射的软X射线光电子谱测定的Cu在n型GaAs(110)上界面费米能级的位置.两种方法的结果符合得很好.贵金属在n型GaAs(110)上界面费米能级的位置处于导带以下0.9±0.05eV处,相当于同样数值的势垒高度,并与缺陷模型中的施主能级的位置相对应.     

n~+-i-n~+结构的电极附近结区电场对SCLC法确定薄a—Si:H膜隙态密度的影响──计算机模拟分析

将描述电极性质的结区电场选作n~+-i-n~+或(n~+-n-n~+)结构a—Si:H器件电流流动微分方程组的另一对边界条件,应用Runge-Kutta法由初值问题技术解微分方程组得到该器件J-V特性数值解。在此基础上,空间电荷限制电流(SCLC)法推导出不同厚度薄a—Si:H样品隙态密度,证实了其费米能级附近隙态密度G(E_F)随厚度减少而增加是电极附近结区电场引起的。     

GaAs(100)表面成分的变化引起费米能级钉扎位置变动的一种新解释

Sb与GaAs(100)所构成的肖特基势垒的高度随GaAs表面成份的改变有很大的变化,这意味着GaAs费米能级的钉扎位置有了变动.这一现象难以直接用已有的金属与半导体接触的理论来解释.本文将把Bardeen关于费米能级为表面态所钉扎理论中的表面中性能级的概念加以拓广,从而对上述的现象提出一个新的解释.     

p—Hg_(0.97)Mn_(0.03)Te的磁阻振荡及霍耳系数振荡

p型零禁带Hg_(0.97)Mn_(0.03)Te在深低温(T<4.2K)弱磁场(B<0.6T)区出现磁阻振荡及霍耳系数振荡。用补充了交换互作用项的P-B模型拟合计算了各峰值位置,表明此组份Hg_(1-x)-Mn_xTe的重空穴价带b_v(-1)已交叠到导带a_c(1)之上。霍耳系数出现清晰的振荡行为,拟合计算表明这是由于费米能级为受主能级所钉扎引起的载流子浓度的振荡。     

光电导归一化法测量-Si:H隙态密度

本文用光电导归一化法得出 -Si:H膜在低吸收区的光吸收系数谱;用电子从价带的指数尾态和导带边以下1.0 eV处,由悬挂键形成的局域态到导带扩展态的跃迁,解释了实验结果;并从而得出费米能级EF以下的隙态密度,通过对复合动力学的研究,还得到费米能级以上(EFn-EF)的局域态密度的平均值,从而得出费米能级以上部份的态密度。结果表明导带尾比价带尾窄。     

溅射ZnO薄膜钝化GaAs表面性能的研究

为了改善GaAs(110)与自身 氧化物界面由于高表面态密度而引起的费米能级钉扎(pinning)问题 ,提出采用射频磁控溅射技 术在GaAs(110)衬底上沉积一定厚度 ZnO薄膜作为钝化层,并利用光 致发光(PL)光谱和X射线光电子能谱(XPS) 等方法对ZnO薄膜的光学特性及钝化性能进行表征。实验结果表明,经ZnO薄膜钝化后的 GaAs样品,其本征PL峰强度提高112.5%,杂质峰强度下降82.4%。XPS光谱分析表明,Ga和As原子的比值从1.47降低 到0.94,ZnO钝化层能 够抑制Ga和As的氧化物形成。因此,在GaAs表面沉积ZnO薄膜是一种可行的GaAs表面钝化 方法。     

亚带隙表面光电压谱测定界面态性质

对表面光电压谱及其瞬态特性应用于研究界面态及其动力学性质作了详细的讨论.在界面态在带隙内的分布是连续的情况,得到费米能级上的电子(或空穴)的俘获截面以及光电离截面,并且可得到带隙内界面态分布的轮廓.利用这方法研究了厚度只有10A左右的硅衬底上自然氧化的氧化膜界面,结果表明它的界面态分布和动力学参数与厚氧化膜界面均有所不同.这对了解界面态的演变提供了有意义的参考.     

金属-半导体超晶格中的金属费米能级和半导体平均键能

为了进一步了解在金属-半导体接触势垒高度计算中采用半导体平均键能Em作为参考能级的合理性,本文在金属-半导体超晶格的LMTO-ASA能带计算中,引用"冻结势"方法,计算了(Ge2)4(2Al)6(001),(Ge2)4(2Au)6(001),(Ge2)4(2Ag)6(001),(GaAs)4(2Al)6(001),(GaAs)4(2Au)6(001)和(GaAs)4(2Ag)6(001)等超晶格金属-半导体界面两侧的金属费米能级EF(M)和半导体平均键能Em(S).研究发现,在超晶格的金属-半导体界面两侧,金属的费米能级EF(M)与半导体的平均键能Em(S)几乎处于同一能量水平线上,Em(S)≈EF(M),也就是EF(M)与Em(S)在界面两侧相互"对齐".因此,在理想金属-半导体接触的势垒高度理论计算中,采用半导体平均键能Em作为参考能级,可以获得比较可靠的计算结果.