单层二硫化钼光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了单层和体材料二硫化钼(MoS2)的电子能带结构及光学性质.在能带结构计算的基础上,计算了单层和体材料MoS2的介电函数虚部及实部,并导出了单层MoS2的能量损失谱、吸收系数、反射率、折射率和消光系数等.同时给出了体材料及单层MoS2介电函数图像中各峰值与对应的能带带间跃迁之间的关系.所得结果与实验结果及现有的理论结果相符合.     

Bi2Te3基热电材料的电输运性能研究进展

Bi₂Te₃基化合物是热电领域的代表性材料之一,被广泛应用于余热发电、固态制冷、温度探测等方面.该类材料具有复杂的能带结构,利用强自旋轨道和能带反转,有望对Bi₂Te₃基材料的热电性能实现优化.通过分析对比近些年Bi₂Te₃基材料的能带结构计算数据与部分实验结果,总结了Bi₂Te₃、N型Bi₂Te_3-xSe_x和P型Bi_2-xSb_xTe₃材料的能带结构的特点,影响能带结构以及电输运性能的关键因素.相关结论将为提高Bi₂Te₃基材料的热电性能提供依据.     

SrFe_(2-x)Ru_xAs_2中Ru掺杂引起的自旋密度波压制

利用第一性原理计算研究了超导母体材料SrFe2As2中用Ru原子替代Fe原子引起的自旋密度波压制.尽管Ru和Fe有相同的价电子结构,但是因为Ru的4d能带比Fe的3d能带更扩展,所以这种替代仍然能很明显的改变体系的能带、费米面等电子结构信息.通过第一性原理计算,我们发现在0 x 2的掺杂区域,材料的磁性相图可以分为3个区域:(Ⅰ)条纹状反铁磁态(0.0 x 0.6);(Ⅱ)低自旋态(0.6 x 1.0);(Ⅲ)非磁性态(1.0 x2.0).我们的理论计算结果不仅和实验结果非常完美的符合,同时能很好的解释随着Ru原子替代Fe原子,样品的自旋密度波被压制,超导开始出现.     

二维异质结MoS_2/WSe_2能带排列的第一性原理研究

由于二维材料具有丰富的物理化学性质,比如在场效应管、薄膜电路等低微纳米器件上有巨大的潜在应用价值,从而吸引了研究者们的广泛关注和兴趣.本文中,我们采用第一性原理方法,对两种二维材料MoS_2和WSe_2组成的一种新形式的异质结进行能带排列方面的探索.首先,我们将两种材料堆叠成垂直方向,增大层间距,考察基本没有相互作用时的能带排列.然后,我们分别考察MoS_2/MoS_2-WSe_2以及WSe_2/WSe_2-MoS_2两种结构.结果发现,在组成异质结材料之后,层间的弱相互作用对两个组分材料的能带和态密度都有非常重要的影响.随着双层区域尺寸的增加,其价带顶和导带底都会有连续的变化,能带排列趋于安德森极限.此理论工作,将有助于人们理解各种类型的二维异质结能带排列情况,进而帮助理解低维器件的性能变化.     

Se掺杂Bi_2Te_3电子结构第一性原理研究

碲化铋(Bi_2Te_3)是一种常见的热电材料。本文研究了硒(Se)掺杂对Bi_2Te_3电子结构的影响。本文从Bi_2Te_3的晶格结构出发,利用第一性原理对Se掺杂Bi_2Te_3所得的Bi_2Te_(3-x)Se_x(x=0, 1, 2, 3)四种材料进行晶格结构优化,并计算它们的能带和态密度。我们发现自旋轨道耦合作用对Bi_2Te_3电子结构的影响非常大,另外还发现Se掺杂会使Bi_2Te_3能带发生劈裂,使得费米能附近态密度增加。     

（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。     

硼酸盐晶体Li4CaB2O6的从头计算研究

本文通过总能赝势方法理论研究了八面体晶体材料Li4CaB2O6的晶体和电子结构以及Mulliken布居数；本文使用的总能赝势方法包括局域密度近似和广义梯度近似两种密度泛涵理论.所得的结果与实验提供的数据吻合较好.通过分析电子能带结构，可以推断多晶材料Li4CaB2O6 适用于半导体光学材料.     

能带结构与方势阱参数的关系

要了解无缺陷立方晶体材料能带结构的主要特征,可将电子在晶体中的运动简化成单电子在一维周期方势阱中的运动.依据能量本征方程,导出周期势场能带结构超越代数方程,编程求解能带方程,发现周期势场参数(势阱宽度和深度、势垒宽度)对周期方势阱中电子运动能带结构(允许能带总数、每个能带宽度)的影响.     

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.     

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。     

基于密度泛函理论的NiAs型MnTe第一原理计算

运用MaterialsStudio 6.0程序CASTEP软件包建立NiAs型MnTe单胞和1×1×10的超胞模型,采用GGA-PBE-TS近似,得出能带结构和态密度曲线。NiAs型MnTe为间接能隙窄带半导体,带隙为0.843eV;MnTe单胞的下价带在-12.5~-10.5eV,是一条二重简并带。在-6~-3.5eV和0.8~2.6eV主要由Mn原子的d态电子贡献,该Mn原子的d电子的有效质量较大,导致强的电子局域性;MnTe1×1×10超胞的帯隙为0.623eV,下价带位于-13~-11eV,对比单胞略微下移;在上价带和导带区域,MnTe超胞d态电子的能带和态密度都比MnTe单胞的变化平稳,整体形成较宽的赝能隙,说明Mn离子的共价性较强。     

CuIn1-x GaxSe2/CuIn1-x AlxSe2电子结构与光学特性的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似的PBE平面波超软赝势方法计算了CuIn1-xGaxSe2(CIGS)和CuIn1 -xAlxSe2 (CIAS)的电子结构及光学性质.计算结果表明黄铜矿型CIGS和CIAS都是直接带隙半导体材料,禁带宽度分别为1.34 eV,1.50 eV.计算并对比分析了CIGS和C...     

CdS的电子结构和光学性质

根据密度泛函理论体系下的平面波赝势（PWP）和广义梯度近似（GGA）方法,利用第一性原理对CdS晶体闪锌矿结构进行研究计算,得到其平衡晶格常数、电子态密度分布、能带结构、光吸收系数等性质,详细讨论其电子结构,并且结合实验结果定性分析了半导体CdS的光学性质.     

立方相CdS能带LMTO计算

本文利用ＬＭＴＯ－ＡＳＡ方法研究了具有闪锌矿结构的ＣｄＳ的电子能带结构．在计算中，Ｃｄ的４ｄ电子作为价电子考虑，自洽计算得到的平衡晶格常数与测量结果相符合．计算给出了主价带宽度，得出与实验一致的价带特征．能带结构计算表明本文的计算结果与实验符合的较好并和其它理论计算结果相一致．     

金属层厚对金属—半导体界面性质的影响

本文用一维紧束缚模型和格林函数方法研究了金属薄层的厚度对金屑一半导体界面电子态和界面能的影响。文中给出了计算局域电子态密度及界面能的公式,并以Pt-ZnO系统为例,计算了金属处于不同层厚时,界面处的电子态密度及界面能,讨论了薄层厚度对二者的影响。     

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．     

硅量子点表面掺氮的电子结构计算

本文在量子点表面掺入氮原子,用第一性原理方法模拟计算硅量子点（111）面上的电子结构.本文主要解决两个问题：（1）比较研究六种不同大小的量子点结构掺杂和未掺杂氮原子情况下的带隙宽度和电子态密度变化;（2）分别用广义梯度近似（GGA）和局域密度近似（LDA）两种不同的算法计算六种量子点结构的带隙宽度和态密度,并比较GGA和LDA算法的特点.计算结果发现：带隙随着量子点的尺度变小而展宽,这符合量子受限规律;在量子点表面掺杂氮原子会减小带隙宽度;重要的是发现LDA算法对局域态更加敏感.     

超晶格量子阱中的量子力学效应

半导体超晶格由于其特殊的结构,产生了许多新的量子现象.以GaAs/AlAs结构为例,运用薛定谔方程,结合边界条件,对量子阱现象进行了浅析,求得阱中的二维电子气在沿材料生长方向上的能级是分立的,即量子阱中由于局域效应存在着一系列的子能级,且从电子的能态密度的定义出发,计算出其二维电子的能态密度与能级无关.     

磷掺杂半导体单壁碳纳米管电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了掺磷(P)单壁碳纳米管(SWCNT)的电子结构性质.结果表明,引入掺杂原子可显著改变SWCNT费米能级附近的能带结构,掺杂SWCNT的电子态密度(DOS)向低能端移动,其最高分子占据轨道(HOMO)与最低分子非占据轨道(LUMO)间的能隙减小,掺杂的磷原子比碳原子多出的电子更容易从价带向导带跃迁.     

Au吸附在GaAs（110表面的研究

研究了Au吸附在GaAs(110)表面的吸附构型,并计算了表面态密度和表面能带结构.计算结果表明,可以认定Au与Ga的悬挂键杂化成键,从而引起2条附加的能带,一条位于禁带之中,距价带顶为0.9ev;另一条与价带共振,离价带顶为0.7ev,所得结果与实验结果相一致.