高压下GaAs的电子结构的从头计算

应用密度泛函理论从头计算了不同压强下半导体GaAs闪锌矿结构的电子结构,得到了各个高压下平衡时晶格常数、总能量、键长和能带结构等性质,并且获得了直接带隙结构向间接带隙结构转化的临界压强为8.65 GPa, 与实验值符合得很好,结合实验值详细地讨论了高压下GaAs的电子结构以及电学性质.     

高压下GaAs的光学性质的第一原理研究

应用密度泛函理论体系下的平面波赝势(PWP)和局域密度近似(LDA)方法,利用第一性原理对不同压强下半导体GaAs闪锌矿结构的光学性质进行了模拟计算,得到了各个高压下平衡时晶格常数、总能量和吸收光谱等性质,并结合实验值详细地讨论了高压下GaAs的光学性质.     

HBT晶体高压下结构、电子及光学性质的密度泛函理论研究

基于密度泛函理论研究富氮含能材料HBT晶体在高压下的几何结构、电子和光学性质.结果表明在考虑范德瓦尔斯色散修正的情况下，分子晶体和单分子几何结构数据与实验符合很好，误差在5%以内.零压下HBT晶体的能带带隙为4.03 eV,随着压强增大，带隙减小，高压下属于宽禁带半导体.带隙变窄，吸收系数达到2.3×10⁶ cm^-1.研究结果为进一步分析高压下HBT晶体特征提供理论参考.     

基于全电子方法和TB-mBJ势的硫化镉多型体能带结构计算

常见的硫化镉多型体为纤锌矿结构硫化镉(w-CdS)和闪锌矿结构硫化镉(zb-CdS).在高压下w-CdS或zb-CdS都会向岩盐矿结构(rs-CdS)转变.在有外加压强条件下的CdS电子能带结构在实验上一直备受关注.全势线性缀加平面波方法计算所得电子能带结构表明:w-CdS与zb-CdS具有直接带隙,rs-CdS是间接带隙材料.为了更准确的预测禁带宽度,我们探讨了Hubbard U修正和TB-mBJ势的作用,采用TB-mBJ势的能带结构计算得到的w-CdS和zb-CdS的禁带宽度分别为2.74eV和2.66eV,和实验值比较接近.我们采用TB-mBJ势对不同外压下的rs-CdS进行了能带结构计算,指出rs-CdS在高压下仍然保持价带顶在L点,导带底在X点的间接带隙特征.分析了禁带宽度随压强增大而减小的趋势,采用TB-mBJ势的结果和rs-CdS高压下的光学实验结果符合.     

Mg掺杂GaN结构及电子结构的理论研究

采用基于密度泛函理论的赝势平面波方法研究了金属元素Mg掺杂GaN的结构及电子结构性质.计算金属Mg分别替换Ga和N原子后体系的结合能,得到Mg原子更容易替换Ga原子,与他人的结果一致.掺杂后晶格常数a和c反而略有增大,并且高压下的情况是类似的.Mg掺杂后GaN电子结构显示掺杂使得GaN带隙略有增加,压强从0增加到20GPa,掺杂前后带隙值分别增大约39.1%和38.4%.     

高压下黄铜矿CuInS2的电子结构、弹性参数、热学和电学性质的第一性研究

采用第一性原理方法,研究了高压下黄铜矿半导体CuInS2的电子结构、弹性参数、热学和电学性质.研究结果表明CuInS2是直接能隙半导体,其能隙值随着压强的增大而增大,能隙随压强变化的一阶系数值为54.31 meV/GPa;其弹性参数满足高压下的机械稳定性的条件,并且材料的韧性随着压强的增加而增强. 基于弹性参数计算了体系的德拜温度和最小热导率,德拜温度随着压强的增大而逐渐减小,而最小热导率随着压强的增加而增大. 通过对塞贝克系数和功率因子比弛豫时间的研究,发现增加压强和调节载流子的浓度可以改善CuInS2的电学性能.     

SCB2的高压结构和电子性质的密度泛函计算

本论文用广义梯度近似(GGA)密度泛函方法研究了具有AlB2结构的ScB2从0Gpa到100Gpa高压下的结构和电子性质。在0Gpa下的结果与现有实验和理论数据相符。获得的结构性质的压强依赖性显示出ScB2的结构受压强的影响很小。另外还成功的计算了高压下ScB2电子的态密度和部分态密度。我们发现高压强明显的改变了电子态密度分布的轮廓,并且还发现费米能级附近的态密度随着压强的升高而减小,表明高压下ScB2电子杂化轨道能量在下降。     

高压下GaN的光学特性

根据密度泛函理论,采用平面波赝势和广义梯度方法,研究了闪锌矿结构的GaN晶体在不同压强下的光学性质。结果表明,随着压强的增大,直接带隙和间接带隙都逐渐增大;在外界压强为125 GPa时,GaN从直接带隙半导体变成间接带隙半导体,吸收波段出现了蓝移的现象。     

基于第一性原理计算压强对CaO电子结构和光学性质的影响

为了探究压强对CaO晶体电子结构和光学性质的影响,采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势理论方法对晶体进行了理论计算与分析.优化后所得晶格常数与实验值基本一致.研究结果表明:该晶体属于直接带隙绝缘体,带隙值为4.239 eV,价带顶主要由O-p轨道贡献,导带底由Ca-d轨道贡献.随着压强的增加,介电函数实部和折射率峰值减小,并发生红移,介电函数虚部峰值变大,并发生蓝移,而反射率、吸收系数和能量损失函数的峰值均增大.因此,改变压强可以有效改变CaO的电子结构和光学性质.     

MgO光学性质的第一性原理

利用平而波赝势,密度泛函方法,研究了MgO的电子结构和光学性质.计算的晶格参数和实验结果符合得很好,MgO的NaCl结构(B1)的直接能隙是3.72 eV.预测了结构相变压强附近CsCl结构的(B2)电子结构,并进行了详细的讨论.存0～60 eV广泛的能量范围内,介电函数和包括反射率及电子能量损耗函数的光学性质被研究,0压强下B1相的反射光谱和能量损耗光谱和实验结构基本一致.     

激发态对C60价电荷密度的影响

为发展sp3s*紧束缚模型，用于计算笼状纳米结构的电子结构．具体考虑了s*激发态对C60电子结构的影响．计算了C60团簇的能带结构和电子几率密度．计算的能隙值1．893eV与实验值符合得很好．同时，计算的结果也能对价带和导带进行很好的描述．     

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...     

表面修饰调控单层ZnS电子结构和光学性质

为了研究H,F修饰单层ZnS对其电子结构和光学性质的影响,建立了H修饰、F修饰以及H-F共同修饰单层ZnS晶体结构。采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了各二维材料的晶体结构、稳定性、电子结构和光学性质。计算结果表明,单层ZnS是一种准平面结构,经过修饰后则转变为褶皱六元环结构,且修饰后的ZnS具有很好的稳定性。电子结构表明,单层ZnS是一种直接带隙半导体,其计算能隙为2.625eV,H修饰ZnS会导致其能隙增大,且转变为间接带隙半导体,F修饰和H-F共修饰则使得ZnS能隙不同程度减小。载流子有效质量结果显示,单层ZnS为轻空穴重电子型半导体,H或F修饰会导致半导体的空穴有效质量显著增大,电子有效质量的变化则相对较小。光学性质表明,H,F修饰会导致ZnS的吸收边发生蓝移,其中F修饰,H-F共修饰(H与Zn同侧,F与S同侧)ZnS对短中波紫外线的吸收效果明显增强,表明其在未来光电子领域有着广阔的应用前景。     

Ta原子位置改变对立方NaTaO3电子结构的影响

基于密度泛函理论(DFT)的第一原理方法,运用CASTEP计算了Ta原子位置的改变对立方相NaTaO3电子结构的影响.结果显示Ta的位置变化导致晶格畸变,使电子结构发生变化,影响能带结构、能态密度(DOS)、Mulliken 布居、电子密度等.Ta原子的Z坐标分数由0.5变至0.8,即随着畸变程度提高,电子转移逐渐增强, 主要是由于导带中Ta的d电子能量升高,O的p电子能量降低,Na的p部分电子能量降低,致使导带能量升高,使禁带宽度增大.     

LiN3高压下结构稳定性和电子结构的理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究方法对LiN3在高压下的结构稳定性和电子结构进行了研究.对结构稳定性的研究表明在60 GPa的压力范围内C2/m结构的LiN3能始终保持稳定,与实验研究结果间取得了很好的一致.此外,对压力下电子结构的分析表明随着压力的增大LiN3的带隙宽度有明显的减小,可能发生从绝缘体到半导体的电子结构的转变.     

不同氧化锆相的稳定性及电子结构的第一性原理研究

通过密度泛函理论计算了不同氧化锆相的晶体结构参数,在所有晶相模型结构优化的基础上,分析了在一般温度和压力下不同晶相稳定程度不同的原因。使用3种不同的泛函计算了不同晶相的电子能带结构和态密度电荷差分密度,发现在氧化锆高温稳定相体系中,由于强关联电子的相互作用增强,传统密度泛函理论的广义梯度近似平面波超软赝势泛函及其修正的Hubbard U方法都会严重低估能带带隙,因此所得各层能带位置不准确,而使用B3LYP杂化泛函计算的结果则可以很好地与已有实验结果相吻合。结合杂化泛函计算出的态密度和差分密度数据,在理论上从电子间相互作用的角度解释了氧化锆不同晶相的稳定性、导电性及光吸收性能。     

棒状碳硼聚合物的电子性质研究

本文运用一维晶体轨道从头算方法研究棒状聚合物(1,12—C_2B_(10)H_(10))n的电子性质和能带结构.研究结果包括总能量、能带结构和电荷分布.能隙显示该聚合物是绝缘体,导带和价带的带宽很窄,说明电子流动性较差。硼和碳原子在体系中均带负电荷,说明没有共轭链形成.     

压力下NaN_3结构稳定性、力学性质和电子结构的理论研究

采用基于密度泛函理论的从头算平面波超软贋势方法研究了压力对NaN_3结构稳定性、力学性能以及电子结构的影响.对能量和力学参量的计算结果表明,R-3m结构是NaN_3在零压下的稳定性结构.随着压力的增加,在5 GPa的压力范围内NaN_3会发生从R-3m结构到C2/m结构的结构相变,而C2/m结构的NaN_3在压力超过20 GPa以后也不能够保持稳定.该结果与实验研究结果间取得了很好的一致.此外,对电子结构的研究表明,常压下两种结构NaN_3都表现出了绝缘体的性质.随着压力的增加,C2/m结构NaN_3的价带和导带宽度都略有增加,而带隙宽度略有减小.     

同主族C-Si共掺杂TiO2可见光区光催化性能的第一性原理计算

本文利用密度泛函理论（DFT）第一性原理平面波超软赝方法对C-Si共掺杂TiO2电子结构、差分电荷密度和光学特性进行了研究,计算结果表明,共掺杂能明显降低体系的带隙(约为1.7eV)。能有效增加其光催化活性;从总态密度图可以得到,费米能级附近的杂质态降低了载波跃迁能。C-Si的共掺杂能有效提高其在可见光区域的吸收系数,特别是在三种不同的构型中,第三构型在可见光区域具有最大吸收系数。