应用于碳纳米管能带结构的Hückel模型

我们用Hückel模型(HMO)计算了碳纳米管的电子结构,研究了其能带与管径、螺旋度的关系.详细给出了其能带的计算方法,计算结果表明,(3m+1,0)、(3m+2,0)型管的能隙与管径的关系几乎按同一规律逐渐减小变化,(3m,0)型管在费米面附近存在约0.04eV的能隙,显示出窄隙半导体管的特征,而并非先前所报道的的金属管.     

（GaAs）1（AlaS）1（111）超晶格能带结构的LMTO—ASA计算

用从头计算的LMTO-ASA方法计算(GaAs)_1(AlAs)_1(111)超晶格和体材料GaAs、AlA_3的能带结构,给出布里洲区对称点Γ、Z、D主要能带本征值的对称性标记和对应关系,结果表明,(GaAs)_1(AlAs)_1(111)能带与体材料能带有一定的对应转化关系,能带隙是直接能隙,在布里洲区Γ点。     

纳米管的第一性原理计算

基于Hartree-Fock和密度泛函理论(DFT)混合近似下的第一性原理计算,系列地研究了单壁碳纳米管(扶手椅管、锯齿管、手性管)和单壁氮化硼纳米管的杨氏模量、卷曲形变能以及电子能带结构.分析了单壁碳纳米管的管径、管型和能隙宽度对其杨氏模量理论计算值的影响,给出了纳米管管径和手性对卷曲形变能的影响.     

掺杂armchair石墨烯纳米带电子结构和输运性质的研究

基于第一性原理计算,研究了B/N掺杂对宽度为N(a)=3p+2=11的扶手椅(Armchair)型石墨烯纳米带电子结构和输运性质的影响.杂质的存在使得扶手椅型石墨烯纳米带的能隙增大,并在能隙中出现了一条局域的杂质态能带,杂质的位置也影响其能带结构.另外,杂质的存在还引起输运过程中的电子共振散射,其特点与掺杂种类、掺杂位...     

扶手椅型石墨烯纳米带在单轴应力下的能隙调控

利用紧束缚方法研究了扶手椅型石墨烯纳米带沿其长度方向受单轴应力的电子能谱及能隙与形变量的关系.结果表明:在一定的应力下,3m和3m+1型纳米带的能隙随纳米带宽度的变化呈现零能隙拐点,而这种拐点随着非近邻项的逐渐计入向着纳米带宽度窄的方向移动.当带宽较窄时,无论非近邻项是否计入,除了3m+2外,只有3m的三近邻情形能隙与形变量(小形变)的曲线才有拐点;随着宽度的增加,除了3m+1的最近邻情况外,3种宽度3m,3m+1和3m+2都出现零能隙拐点.     

线缺陷对扶手型石墨烯纳米带能隙的调控

采用单轨道最近邻紧束缚模型,我们研究了线缺陷的位置、类型和强度对扶手型石墨烯纳米带(AGNRs)能隙的调控.计算结果表明,对于带宽N为3n(n为整数)的半导体AGNRs,加一条位于Ni≠3m-1的两体线缺陷后(N_i为缺陷位置,m为整数),能隙关闭,纳米带呈金属性;而N=3n+1的半导体AGNRs关闭能隙的两体线缺陷位置为Ni≠3m-2.对于带宽N=3n+2的金属性AGNRs,可在Ni≠3m位置处加一条子格线缺陷打开能隙,使纳米带呈半导体性,同时在费米能附近出现一个波速为零的局域态;增加正常原子与缺陷原子之间的交叠积分,可使局域态消失,同时保持半导体性.利用格林函数方法,我们研究了一个两端口有限尺寸AGNRs的电子输运模型,计算了体系在有线缺陷时的透射系数和态密度,结果与能带谱计算结果相一致.     

Zn_2SiO_4∶Mn~(2+)电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函(DFT)理论的第一性原理平面波超软赝势计算方法,对Zn2SiO4∶Mn2+的电子结构(能结构、态密度)和光学性质进行了理论计算。计算结果表明,Zn2SiO4∶Mn2+是一种间接带隙半导体,禁带宽度为2.934 eV;其能态密度主要由Zn-3d,O-2p和Si-3p决定;静态介电函数ε1(0)=2.82;折射率n0=1.75;吸收系数最大峰值为7.37×104cm-1;利用计算的能带结构和态密度分析了Zn2SiO4∶Mn2+材料的介电函数、反射谱、复折射率以及消光系数等光学性质,为Zn2SiO4∶Mn2+发光材料的设计与应用提供了理论依据。     

扶手椅型石墨烯纳米带(AGNRs)电子结构的应力调控

当单轴拉伸应变沿扶手椅型石墨烯纳米带的扶手椅边沿时,利用静力学方法建立石墨烯纳米带的键角、键长与应力的解析关系;利用紧束缚方法对扶手椅边石墨烯纳米带的能带与能隙及应力的关系进行解析计算.研究结果表明:微小应变会导致纳米条带的能带宽度发生变化,并打开金属型扶手椅石墨烯纳米带能隙,费米能级附近的半导体型扶手椅石墨烯纳米带的能隙宽度也相应地发生改变;能隙随应变呈线性的周期变化,并且表现出明显的震荡现象;可达到的最大能隙随应力增大有所增大,随条带横向原子数m增大而减小.     

CrSi2电子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密度泛函理论赝势平面波方法,对CrSi2的能带结构、态密度和光学性质进行了理论计算,能带结构计算表明CrSi2属于一种间接带隙半导体,禁带宽度为0．353eV;其能态密度主要由Cr的3d层电子和Si的3p层电子的能态密度决定;同时也计算了CrSi2的介电函数、反射率、折射率及吸收系数等．经比较,计算结果与已有的实验数据符合较好．     

聚吡咯的电子结构及导电性的理论研究

采用密度泛函(DFT)B3LYP方法优化了聚吡咯的单体和低聚物的电子结构,聚合物采用PBC方法和LSDA方法计算了性质特征,全部的优化都采用6-31G*基组计算。找出了单体、低聚体和聚合物电子结构的关系,并对其能带结构与态密度进行了分析与探讨。通过键长、自然键轨道(NBO)的分析表明:随着聚合数目的增大,环与环之间的共轭程度增大;聚合物的能带结构和态密度研究表明,吡咯的低聚体随着聚合数目的增大,能隙逐渐减小,其聚合物的能隙仅有1.79 eV,可以作为潜在的导电聚合物材料。     

Cd1-xZnxS 能带第一性原理计算

为了计算出 Cd1-xZnxS(0≤x≤1)固溶体催化剂的能带结构,以理想晶体结构和原子取代方式构建了Zn的摩尔分数逐渐变化的计算模型,使用基于密度泛函理论平面波赝势方法的CASTEP 软件进行了计算.从计算所得的能带图上可以得出,Cd1-xZnxS(0≤x≤1)为在G(0,0,0)点的直接带隙半导体,费米能级位于禁带中,距离导带底 0.475 eV 的位置.费米能级和带隙宽度均随 Zn 的摩尔分数增大而增加,其变化规律分别为线性和二次曲线关系.将计算所得的带隙宽度随Zn 的摩尔分数的变化规律与实验规律进行比较,得到了与实验规律符合较好的结果,从而可以更好地理解 Cd1-xZnxS(0≤x≤1)固溶体的光学本征吸收特点.     

钙钛矿型YNiO_3电子能带结构的第一性原理

采用第一性原理计算了钙钛矿材料YNiO3正交相、单斜相的电子能带结构。计算结果表明:YNiO3正交相为直接带隙,带隙大小约为0.99 eV;单斜相低能导带向费米面移动进入带隙区,与费米面相交而部分填满,使其具有金属性而导电。同时发现,Ni在正交相中只存在一种组态Ni3+,而在单斜相中则存在Ni2+和Ni4+两种不同的组态,即存在电荷歧化2Ni3+→Ni2++Ni4+。     

Zn2SiO4电子结构及光学性质的第一性原理计算

使用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法,对三斜结构的Zn2SiO4的能带结构、态密度和光学性质进行了理论计算.能带计算结果表明,Zn2SiO4是具有能隙为1.086 eV的直接带隙半导体;其价带主要是由Zn的3d态电子和O的2P态电子构成,导带在6.5～7.5 ev之间,起主要贡献的是Zn的3p和4s...     

CrSi_2电子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密度泛函理论赝势平面波方法,对CrSi2的能带结构、态密度和光学性质进行了理论计算,能带结构计算表明CrSi2属于一种间接带隙半导体,禁带宽度为0.353eV;其能态密度主要由Cr的3d层电子和Si的3p层电子的能态密度决定;同时也计算了CrSi2的介电函数、反射率、折射率及吸收系数等.经比较,计算结果与已有的实验数据符合较好.     

聚噻吩并[3,4-c]呋喃的电子结构及导电性研究

采用密度泛函(DFT)B3LYP方法优化了聚噻吩并[3,4-c]呋喃的单体和低聚物的电子结构,聚合物采用PBC方法和LSDA方法计算了性质特征,全部的优化都采用6-31G*基组计算.找出了单体、低聚体和聚合物电子结构的关系,并对其能带结构与态密度进行了分析与探讨.研究表明,并环分子的导电性能比单环分子更好.其能隙仅有0.19 eV,可以作为潜在的导电聚合物材料.     

β-Ga_2O_3电子结构、光学性质及激子效应研究

基于自洽的准粒子近似(GW近似)和求解Bethe-Salpete方程的多体微扰方法,准确计算了β-Ga_2O_3的电子结构、光学性质以及激子效应。准确绘制出了β-Ga_2O_3的第一布里渊区,确定了布里渊区高对称点及高对称点路径。基于GW方法修正计算了能带结构,计算得到的能带带隙为4.67 eV,与实验的结果比较吻合。计算得到了Γ点能带的电子有效质量,它们几乎是各向同性的,其值在0.27m_e和0.28m_e之间。包含激子效应的光学性质计算结果表明β-Ga_2O_3材料中的激子效应非常明显,主导了它的光学性质。还计算出了激子束缚能,及最大吸收峰位置与强度。     

拉伸应力作用下共轭高分子的能带结构研究

基于改进的SSH模型和弹性力学理论,研究了聚乙炔在单轴拉伸应力形变下的能带结构随应力大小的变化规律.计算结果表明:能带宽度和能隙随拉伸应力的增大而变窄,而能带宽度变化幅度要快于能隙的变化幅度.     

3C-SiC的能带结构和光学函数的第一性原理计算

利用从头计算的全势缀加平面波理论方法研究了3C-SiC的能带结构和基本的光学函数，得到了Si、C分波态密度和能带结构．介电函数的虚部由能带结构的计算直接得到．经带隙校正后，由Kramers—Kronic（K—K）色散关系计算了介电函数的实部．由得到的介电函数计算了折射率、消光系数和反射率．经比较，计算的结果与已有的实验数据基本相符．     

Cd_xZn_（1-x）Se三元合金电子和光学特性的第一性原理计算（英文）

基于第一性原理计算方法研究了CdxZn1-xSe三元合金以B3（闪锌矿）,硫钒铜矿（P43 m）及四方（P42 m）相存在时的结构、电子和光学特性.对这些三元合金中的晶格常数、体积弹性模量及能带隙的大小对Cd含量x的依赖关系进行了分析.计算和讨论了这些合金中的角动量投影态密度的分布和变化情况.对CdxZn1-xSe三元合金的一些光学特性,如介电函数、折射系数和能量损失函数,也进行了计算和讨论,计算中所用的入射光子能量范围为0～25eV.研究结果与文献中已有的数据相当吻合.     

过渡族与主族元素对Mn_2CoGa能带结构的双调控作用

通过第一性原理计算,研究了Mn和Sn双替位掺杂对Heusler结构Mn_2CoGa合金的能带调控作用。结果发现过渡族Mn替换Co元素掺入合金后,对两个自旋方向中的能隙有不同的影响,它能够有效的打开材料中自旋向上能带中的能隙,而对自旋向下能带中的能隙影响较小。主族Sn替换Ga元素掺入后能够极好地调整费米面的位置,并引起材料中原子自旋劈裂的变化。引入Sn元素造成的晶格膨胀则轻微地影响材料中的能隙宽度。通过成分调整,最终在Mn_(2.25)Co_(0.75)Ga_(0.5)Sn_(0.5)成分中,成功发现了自旋无带隙特性。