NaPd3O4的电子结构和光学性质

用第一性原理对金属化合物NaPd3O4进行了电子结构与光学性质的理论研究.结果表明该材料导电的主要原因是由于Pd原子d轨道电子的贡献,氧原子P轨道电子对导电性也有影响,实质上钠原子对这种材料的导电性几乎没起作用,并且在O原子和Pd原子之间存在着离子键.基于电子能带结构并对介电函数的虚部作相应的解释,同时对NaPd3O4的反射系数、吸收系数、能量损失系数、折射系数和湮灭系数等光学性质进行了研究.     

Ag、P掺杂ZnS的电子结构和光学性质的研究

利用密度泛函理论中的第一性原理计算掺杂Ag、P的ZnS材料,对掺杂Ag、P前后ZnS超晶胞的电子结构以及光学性质进行了分析研究。计算结果表明,掺入杂质后,价带顶出现杂质能级,费米能级进入价带,导致电导率增加,P 3p态电子形成的杂质态具有一定的局域化特性,故P在ZnS中的溶解度比较低,ZnS的光学性质在可见光区有比较明显的变化,而在高能区则比较相似。掺杂后,各谱线在低能区均产生了一个新的峰。     

As、Ga掺杂对Mn4Si7电子结构和光学特性的影响

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了四方本征Mn4 Si7、As掺杂及Ga掺杂(同一周期不同主族进行n、p型掺杂)Mn4 Si7模型的电子结构以及光学性质.通过对其能带、态密度及光学性质的分析可以发现,As、Ga掺入后引入了杂质能带,能带曲线向低能级方向移动,导致禁带宽度减小,杂质的引入使得其介电常数、吸收率...     

HfxTi1-xO2电子结构与光学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法,研究了金红石结构TiO2以及不同比例Hf替代Ti原子后形成的化合物HfxTi1-xO2的几何结构、电子结构和光学性质.计算结果表明,化合物HfxTi1-xO2都是具有间接带隙的半导体,Hf的替代使TiO2的禁带宽度有不同程度的增加,静态光学介电常数减小,但均高于SiO2,因此能够满足微电子行业对于高k材料的要求.     

Be掺杂对ZnO电子结构和光学性质的影响

基于密度泛函理论（DFT）第一性原理计算了Zn1-xBexO化合物的电子结构和光学性质. 计算结果表明Zn1-xBexO带隙随掺杂浓度的增加而变大. 这种现象主要是由于价带顶O2p随掺杂量x的增加几乎保持不变,而Zn4s随掺杂量x的增加向高能端移动. 光学介电函数虚部计算结果表明：在2.0, 6.76eV位置随掺杂浓度的增加峰形逐渐消失,是由于Be替代Zn导致Zn3d电子态逐渐减少所致;而9.9eV峰形逐渐增强,是由于逐渐形成的纤锌矿结构BeO的价带O2p到导带Be2s的跃迁增加所致.     

Be掺杂对ZnO电子结构和光学性质的影响

基于密度泛函理论(DFT)第一性原理计算了Zn1-xBexO化合物的电子结构和光学性质.计算结果表明Zn1-xBexO带隙随掺杂浓度的增加而变大.这种现象主要是由于价带顶O2p随掺杂量x的增加几乎保持不变,而Zn4s随掺杂最x的增加向高能端移动.光学介电函数虚部计算结果表明:在2.0,6.76eV位置随掺杂浓度的增加蜂形逐渐消失,是由于Be替代Zn导致Zn3d电子态逐渐减少所致;而9.9eV峰彤逐渐增强,是由于逐渐形成的纤锌矿结构Beo的价带O2p到导带Be2s的跃迁增加所致.     

CdCO_3电子结构与光学属性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论框架的第一性原理计算方法,利用广义梯度近似方法研究了CdCO_3的晶体结构、电子结构和光学属性,理论计算结果表明,CdCO_3属于间接宽带隙半导体材料,带隙宽度为2.59 e V,带隙主要由价带顶的Cd 4p、O 2p和导带底的Cd 4p、5s轨道能级决定的。而电荷密度结果显示CdCO_3晶体是一种离子性较强而共价性较弱的混合键半导体,具有强烈的p轨道与d轨道杂化分布特征。利用精确计算的能带结构和态密度分析了带间跃迁占主导地位的CdCO_3材料的光学属性,光学性质的计算结果显示在0~15 e V的能量范围内出现了三个明显的介电峰,吸收带边对应于紫外波段。以上结果对于探索基于CdCO_3纳米材料的潜在应用具有重要的理论指导意义,也为精确监测和控制CdCO_3材料的生长提供了理论依据。     

镧系元素(Ce、Pr、Nd、Sm、Eu)掺杂NaTaO3光电性质影响的第一性原理研究

为提高NaTaO₃在可见光区的光谱响应范围，利用第一性原理方法研究了镧系金属(Ce、Pr、Nd、Sm、Eu)掺杂NaTaO₃体系，并对掺杂前后体系的晶体结构、形成能、电子结构以及光学性质进行了计算与分析。结果表明：掺杂体系均发生了晶格畸变，导致体系键布局发生变化，使体系内的正负电荷不再重合，从而在体系内产生了局域电势差，这有效阻碍了体系内部光生电子与空穴的复合，有利于提高NaTaO₃体系的光催化能力。在形成能的计算中发现NaTa_0.875Pr_0.125O₃的形成能最小，表明该体系最容易形成。掺杂体系的禁带宽度均减小，能级变密集。从态密度图中发现掺杂会加强原子轨道在费米能级的杂化程度，可以有效减少电子-空穴对的复合。从光学性质中发现Ce、Pr、Eu的掺入使NaTaO₃发生了红移，其中NaTa_0.875Pr_0.125O₃对可见光的响应范围最广，该体系有望成为新型高效的光催化...     

Ca_2P_xSi_(1-x)能带结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于第一性原理的贋势平面波方法,对不同P掺杂浓度正交相Ca2Si的几何结构、能带结构、态密度和光学性质进行计算,比较不同浓度P掺杂的几何结构、电子结构和光学性质。对不同P含量下Ca2PxSi1-x的几何结构比较研究得出:随着P浓度增加Ca2PxSi1-x的晶格常数a、c减小,b增加,体积减小;掺杂浓度对电子结构的影响主要体现在P掺杂Ca2Si使得费米面向导带偏移,且随着掺杂浓度的增加而更深入地嵌入导带中,费米面附近由Ca-d Si-p及P-p电子构成的导带和价带均向低能方向移动,带隙随着掺杂浓度的增大而增大;掺杂浓度对光学性质同样有较大的影响,Ca2PxSi1-x的静态介电函数、折射率随着P掺杂浓度的增加而增加,而反射谱随着P掺杂浓度的增加而减小。适当的P掺杂能够提高Ca2Si对光的吸收系数和折射率,降低光的反射,提高了Ca2Si的光电转换效率。     

Tc-P共掺杂单层MoS2光电特性的第一性原理计算

采用第一性原理的赝势平面波方法,对比研究了未掺杂和掺杂过渡金属Tc、非金属P及Tc-P共掺杂的单层MoS2的电子结构和光学性质.计算结果表明:掺杂改变了费米面附近的电子结构,使得导带向低能方向偏移,并且带隙由K点转化为Γ点,形成Γ点的直接带隙半导体.掺杂P使带隙值变小,形成p型半导体;掺杂Tc使带隙变宽,形成n型半导体;Tc-P共掺杂,由于p型和n型半导体相互调制,使得单层MoS2转变为性能更优的本征半导体;掺杂使光跃迁强度减小,且向低能方向偏移.     

掺杂β-FeSi2的电子结构及光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的赝势平面波方法,对掺入Mn,Cr,Co,Ni的β-FeSi2的几何结构、能带结构和光学性质进行了研究.计算结果表明:(1)杂质的掺入改变了晶胞体积及原子位置,掺杂足调制材料电子结构的有效方式;(2)系统总能量的计算表明Mn掺杂时倾向于置换Fel位的Fe原子,而Cr,Co,Ni倾向于取代Fell位的Fe原子;能带结构的计算表明掺Mn,Cr使得β-FeSi2的费米面向价带移动,形成了P型半导体;而掺Co,Ni则使得β-FeSi2的费米面向导带移动,形成了n型半导体;(3)杂质原子的掺入在费米面附近提供了大量的载流子,改变了电子在带间的跃迁,对β-FeSi2的光学性质造成影响.     

掺杂β-FeSi2的电子结构及光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的赝势平面波方法,对掺入Mn,Cr,Co,Ni的β-FeSi2的几何结构、能带结构和光学性质进行了研究.计算结果表明:(1)杂质的掺入改变了晶胞体积及原子位置,掺杂足调制材料电子结构的有效方式;(2)系统总能量的计算表明Mn掺杂时倾向于置换Fel位的Fe原子,而Cr,Co,Ni倾向于取代Fell位的Fe原子;能带结构的计算表明掺Mn,Cr使得β-FeSi2的费米面向价带移动,形成了P型半导体;而掺Co,Ni则使得β-FeSi2的费米面向导带移动,形成了n型半导体;(3)杂质原子的掺入在费米面附近提供了大量的载流子,改变了电子在带间的跃迁,对β-FeSi2的光学性质造成影响.     

锐钛矿相TiO2电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用第一性原理平面波超软赝势方法计算了锐钛矿相TiO2的电子结构和光学性质,并从理论上分析了它们之间的关系.利用精确计算的能带结构和态密度分析了电子带间跃迁占主导地位的锐钛矿相TiO2的介电函数、复折射率、反射率和吸收系数,理论计算得到的结果与实验测量结果基本一致.结果表明锐钛矿相TiO2在E//c和E上c两个极化方向上具有明显的光学各向异性,为锐钛矿相TiO2的应用提供了理论依据.     

锐钛矿相TiO2电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用第一性原理平面波超软赝势方法计算了锐钛矿相TiO2的电子结构和光学性质,并从理论上分析了它们之间的关系.利用精确计算的能带结构和态密度分析了电子带间跃迁占主导地位的锐钛矿相TiO2的介电函数、复折射率、反射率和吸收系数,理论计算得到的结果与实验测量结果基本一致.结果表明锐钛矿相TiO2在E//c和E上c两个极化方向上具有明显的光学各向异性,为锐钛矿相TiO2的应用提供了理论依据.     

ZnS:Er电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用第一性原理平面波赝势方法,分析了ZnS及掺杂Er3+之后的电子结构,进而预测了其光学性质。结果表明,掺杂之后体系的带隙变窄,同时价带与导带之间形成一个新的中间带。随着掺杂Er3+浓度的增加,体系的绝缘性呈下降趋势,吸收光谱则发生红移现象。这一结论与前人报道的实验结果相符。     

氮掺杂对4H—SiC电子结构的影响

采用广义梯度近似的密度泛函理论方法计算了4H—SiC的本征态的电子结构以及4H—SiC材料N掺杂后的电子结构,计算结果表明：与本征态相比,N掺杂后的4H—SiC的导带与价带均向低能端移动,导带移动幅度大于价带,使得掺杂后的禁带宽度小于本征态的禁带宽度：导带底进入N的2s态和2p态,但它们所占比重小,掺杂浓度变化对导带底...     

Sb掺杂SrTiO3电子结构的第一性原理计算

计算了Sb掺杂SrTi1-xSbxO3(x=0,0.125,0.25,0.33)体系电子结构,分析了掺杂对SrTiO3晶体的结构、能带、态密度、分波态密度的影响.所有计算都是基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法.计算结果表明:体系的导电性与掺杂浓度有关,Sb掺杂在母体化合物SrTiO3中引入了大量的传导电子,费米能级进入导带.当Sb掺杂浓度x=0.125时,体系显示金属型导电性.同时,光学带隙展宽,且向低能方向漂移,可作为优良的透明导电薄膜材料.     

CdS电子结构及光电特性的第一性原理研究

研究了各向极化对CdS电子结构及光电特性的影响。采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理超软赝势方法对CdS基态的电子结构和光电特性进行系统地计算,计算得到CdS是带隙宽带为1.943eV的直接带隙半导体材料。价带主要由S 3p态电子贡献,Cd 4p和Cd 4d态电子贡献较少;导带主要由Cd 4d5s和S 3p态电子决定,S 3s态电子贡献较少。在a、b、c三个方向的极化下研究CdS光学特性的各向异性,沿a方向和b方向极化的各个光学参量都完全相同,静态介电常数为7.234,但沿c方向的静态介电常数为6.273。其它光学参量的各向异性变化与介电函数相同,表明CdS晶体光学性质存在各向异性。计算结果为CdS光电特性的研究提供理论依据。     

尖晶石结构LiTi2O4薄膜光学性质研究

用激光脉冲沉积(PLD)方法,以MgAl_2O_4(001)为衬底制备了过渡金属氧化物LiTi_2O_4薄膜.采用X射线衍射(XRD)对所制备材料进行结构测试,结果表明,材料具有立方尖晶石单相结构,结晶性能良好.应用拉曼光谱和光谱椭偏仪(SE)分别研究了材料在常温下的拉曼活性声子特性和可见-近红外波段的折射率和消光系数.应用第一性原理计算了LiTi_2O_4材料的能带结构和态密度,结果表明理论计算结果和实验测试结果具有很好的一致性,能带计算结果能够很好的解释薄膜的光学常数.     

自填隙原子对Si晶体性能影响的研究

运用第一性原理的超软赝势方法研究了Si晶体中自填隙形成的多种缺陷对体Si电子结构和光学性质的影响.理论计算表明,缺陷使体 Si 材料的晶格常数、体积、电学和光学性质等产生了不同程度的改变,空位缺陷导致Si晶体材料吸收光谱红移.