Mg,Zn掺杂GaN的电子结构与光学性质的计算

运用超软赝势平面波第一性原理方法对Mg,Zn掺杂GaN的晶格参数、电子结构与光学性质进行了计算,结果得到GaN晶体掺杂Mg,Zn后晶格常数变大,带隙由2.084eV变为2.157,1.934eV;折射率由2.361增大为5.93,5.81,消光系数峰值向低能方向移动;静态反射率增大,反射峰值增大且位置向高能方向移动;吸收峰值由3.97减小为2.76,2.75,位置向低能方向移动;能量损失峰的位置向低能方向移动.     

六方GaN空位缺陷的电子结构

用基于密度泛函理论平面波超软赝势法对六方GaN空位型本征点缺陷进行了理论研究.计算了GaN、Ga0.875N,Ga0.750N,GaN0.875和GaN0.750等5种模型(Ga和N不同比例情况下的空位型GaN)的能带结构、差分电子密度、电子态密度,详细讨论了各种空位缺陷对GaN性能的影响.结果显示,带隙宽度随着Ga空位或N空位的增加而不断增大,Ga空位是一种受主缺陷,N空位是施主缺陷;N空位的增加导致GaN电导率的下降.     

Mn掺杂GaN(10(1-)0)薄膜第一性原理的研究

采用第一性原理计算了Mn掺杂GaN非极性(10(1-)0)薄膜的原子和电子结构.结果表明弛豫后表层Ga原子向体内移动,与Ga原子成键的表层N原子向体外移动,表层Ga-N键长收缩并扭转.通过对Mn原子掺杂在不同层总能量的比较,发现GaN(10(1-)0)薄膜中Mn原子更容易在表层掺杂.弛豫后,掺杂在表层的Mn原子及与Mn...     

Mn掺杂GaN(100)薄膜第一性原理的研究

采用第一性原理计算了Mn掺杂GaN非极性(100)薄膜的原子和电子结构.结果表明弛豫后表层Ga原子向体内移动,与Ga原子成键的表层N原子向体外移动,表层Ga-N键长收缩并扭转.通过对Mn原子掺杂在不同层总能量的比较,发现GaN(100)薄膜中Mn原子更容易在表层掺杂.弛豫后,掺杂在表层的Mn原子及与Mn原子成键的表层N原子都向体内发生很小的移动,Mn-N键没有发生明显扭转,但是弛豫后N原子向Mn原子靠近,Mn-N键收缩.Mn原子的掺杂使得Mn3d与N2p轨道杂化,产生自旋极化杂质带,自旋向上的能带占据费米面.掺杂后的薄膜表现为半金属性,适合于自旋注入.     

B、N共掺杂单层石墨烯电子结构和导电性能

利用密度泛函理论研究方法对B、N原子以邻、间、对位等3种不同的相对位置以相同的比例(12.5%)共掺杂单层石墨烯的电子结构进行研究,分别计算共掺杂结构的能带结构、态密度、电荷密度和电荷差分密度等。结果表明:B、N原子共掺杂石墨烯的价带和导带之间出现直接带隙,而且价带电子轨道和导带空轨道分布更靠近费米能级,共掺杂石墨烯可同时作为电子的供体和受体,间位共掺杂结构的带隙值最小(1.296eV).在共掺杂结构的电荷重新分布过程中,B、C和N间的互相杂化和电荷的转移主要发生在各原子的2p轨道,其中B-C原子杂化轨道分布更靠近费米能级,C-N原子杂化轨道能分布在较低的能量区间。     

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.     

Mg掺杂ZnSe电子结构与光学性质的第一性原理研究

采用密度泛函理论下的第一性原理平面波赝势方法,结合广义梯度近似,对Mg掺杂闪锌矿Zn Se的MgxZn1-xSe电子结构和光学性质进行了研究.结果表明:MgxZn1-xSe是一种直接带隙半导体,其价带顶主要由Se-4p态电子构成,位置基本保持不变;导带底主要由Se-4s态电子和Zn-4s态电子共同决定,并且随着掺杂浓度的增大向高能区方向移动,其能隙宽度随掺杂量的增大而变宽,吸收光谱出现蓝移,计算结果与现有文献符合得很好.     

金属Rb掺杂Alq3的电子结构及其退火与氧化行为

利用同步辐射光电子能谱实验技术研究了活泼金属铷原子掺杂8-羟基喹啉铝(Rb-Alq3)薄膜的电子结构以及低温退火与氧化行为,结果表明铷和Alq3分子发生显著反应,电子从金属原子转移到Alq3的LUMO轨道,形成活泼金属/有机接触中典型的带隙态,结合能位于1.2 eV.在低温退火后,Rb-Alq3的价带往高结合能端整体位移0.1 eV,真空能级保持不变,带隙态仍然可辨;深度氧化后,带隙态消失,最高占据态(HOS)基本回到退火氧化处理前的位置,但真空能级抬高了近1 eV.Rb-Alq3氧化后的最小电离势增大了约1 eV,而纯净Alq3薄膜只增大0.05 eV左右.     

金属Rb掺杂Alq_3的电子结构及其退火与氧化行为

利用同步辐射光电子能谱实验技术研究了活泼金属铷原子掺杂8-羟基喹啉铝(Rb-Alq3)薄膜的电子结构以及低温退火与氧化行为,结果表明铷和Alq3分子发生显著反应,电子从金属原子转移到Alq3的LUMO轨道,形成活泼金属/有机接触中典型的带隙态,结合能位于1.2 eV.在低温退火后,Rb-Alq3的价带往高结合能端整体位移0.1 eV,真空能级保持不变,带隙态仍然可辨;深度氧化后,带隙态消失,最高占据态(HOS)基本回到退火氧化处理前的位置,但真空能级抬高了近1 eV.Rb-Alq3氧化后的最小电离势增大了约1 eV,而纯净Alq3薄膜只增大0.05 eV左右.     

过渡金属掺杂ZnO纳米线结构、电子性质和磁性质

本文采用密度泛函理论系统地研究了过渡金属原子Co和Ni单掺杂和双掺杂ZnO纳米线的结构、电子性质和磁性质.所有掺杂纳米线的束缚能都为负值,表明掺杂过程是放热的. Co原子趋于占据纳米线中间位置,而Ni原子趋于占据纳米线表面位置.所有掺杂纳米线能隙都小于纯纳米线能隙,并显示出直接带隙半导体特性.纳米线的总磁矩主要来源于磁性原子的贡献. Co掺杂纳米线出现了铁磁和反铁磁两种耦合状态;而Ni掺杂纳米线出现了铁磁、反铁磁和顺磁三种耦合状态.     

用XANES研究Ga_(1-x)Mn_xN稀磁半导体的Mn原子的局域结构

利用基于实空间多重散射的XANES研究了Ga1-xMnxN(x=0.01,0.25,0.10)稀磁半导体中Mn原子的局域结构.结果表明在低Mn含量(摩尔浓度)的Ga0.990Mn0.010N样品中,Mn原子替代了GaN中的Ga,以替位形式存在.当Mn含量增加到0.025时,部分Mn原子处于被4个Ga所包围的间隙位,并与替位Mn原子形成了MnGa-MnI二聚体.当Mn含量进一步增加到0.100时,样品中的Mn原子主要以Mn团簇形式存在.     

GaN（0001）表面吸附TiO2的DFT研究

建立了GaN(0001)2×2表面吸附模型,采用基于DFT动力学赝势方法,对TiO2分子的吸附进行了理论计算.研究了TiO2分子在GaN(0001)表面的吸附成键过程、成键方位及表面化学键特性.计算结果表明吸附过程经历了物理吸附、化学吸附与稳定态形成的过程,化学结合能达到7.184～7.423 eV.不同初始位置的TiO2分子吸附后,Ti在fcc或hcp位置,两个O原子分别与表面两个Ga原子成键,Ga—O化学键表现出共价键特征,O—O连线与GaN[11-20]方向平行,与实验观测(100)[001]TiO2//(0001)[11-20]GaN一致.     

GaN相变及热力学性质的理论研究

利用基于密度泛函理论的第一原理方法研究了GaN的纤锌矿、闪锌矿、氯化钠三种结构的结构性质以及高压下GaN的相变.利用焓相等原理得出GaN从闪锌矿结构到氯化钠结构的相变压强约为41.9GPa,与实验值和他人理论计算值相符合.通过准谐德拜模型得到了GaN的闪锌矿和氯化钠两种结构不同温度下热膨胀系数与压强的关系,不同温度下体积与压强的关系以及不同压强下热容与温度的关系.     

Gal-xZnxNO光催化剂粉体的制备及其表征

在氮化镓中添加其他元素，有可能使其宽禁带变窄，从而提高其作为光催化剂的光利用效率．在1123K的氮化温度下，用氧化镓（Ga2O3）和氧化锌（ZnO）粉末与流动的NH3反应900min制备出黄色的氮化镓与氧化锌的固溶体Gal-xZnxNO探讨了制备工艺对所得粉体的影响，通过x射线衍射（XRD），扫描电镜（SEM）以及紫外可见吸收光谱（UV—Vis）研究Gal-xZnxNO的晶体结构和光学性能．所得Gal-xZnxNO的粉末呈六角纤锌矿结构，紫外可见吸收光谱表明该物质的吸收峰位于可见光范围内．     

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。     

Mg2Si同质异相体的平衡结构、状态方程和声子谱研究

在第一原理框架下,采用赝势平面波方法计算研究了Mg2Si晶体的晶胞常数、状态方程和声子谱等性质,得到的晶胞常数与实验值和前人的计算值是一致的.研究发现,反萤石结构Mg2Si,反氯铅矿结构Mg2Si和Ni2In型Mg2Si分别在压强为0～6 GPa,7.5～20.2 GPa和21.9～40 GPa范围内能够保持结构稳定.三种Mg2Si同质异相体的稳定性由高到低应该是:反萤石结构Mg2Si>反氯铅矿结构Mg2Si>Ni2In型Mg2Si.利用晶格动力学方法计算了三种同质异相体的声子谱.     

高压成型（PrNd）_xAl_（0.7）Nb_（0.6）Cu_（0.1）B_（1.05）Fe_（97.55-x）合金的超精细结构分析

采用高压和常压方式制备出（PrNd）xAl0.7Nb0.6Cu0.1B1.05Fe97.55-x（质量百分比）合金,由扫描电子显微镜、振动样品磁强计、穆斯堡尔谱仪和电子自旋共振谱仪对比研究了两种压制方式对样品微观结构、磁性能和超精细结构的影响.结果发现：与常规压制方式制备的样品相比,采用1.8GPa成型得到的样品Hcj（内禀矫顽力）和（BH）max（最大磁能积）分别提高了133kAm-1和0.6kJm-3;而采用3.6GPa成型样品的Hcj和（BH）max分别提高了120.3kAm-1和3.2kJm-3.高压成型样品的R-rich相、富B相和α-Fe相较少,围绕铁原子的其他原子固有的对称性被改变,g因子增大.0.2,1.8和3.6GPa成型得到样品的内磁场Hin分别为2.206×104,2.205×104和2.194×104kA/m.     

Mn掺杂GaN纳米条的制备和性质的研究

通过在1000℃下氨化锰掺杂Ga2O3薄膜制备了大量GaMnN纳米条。采用此法得到的剑状Mn掺杂GaN纳米条是六方纤锌矿结构,Mn的原子百分比是5.43%,纳米条的厚度大约为100 nm,宽度为200~400nm。X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线光电子能谱(XPS)和荧光分光光度计(PL)用于表征所制备纳米条形貌及光学性质。室温下以325 nm波长的光激发样品表面,发现由于Mn的掺杂使GaN的发光峰有较大的红移。最后,简单讨论了GaN纳米条的生长机制。     

高压下XeF2结构稳定性及电子结构性质的理论研究

采用平面波赝势密度泛函理论方法研究了惰性气体化合物XeF2在0~80GPa压力范围内的结构性质,计算值与实验值相符合.根据我们计算得到的不同压力XeF_2的弹性常数,结合力学稳定性判据,证实XeF_2的I4/mmm结构在80GPa压力范围内是稳定的.计算了不同压力下XeF_2的带隙,发现带隙随着压力的增大而减小.当压力大于10GPa时,XeF_2的带隙随压力的增大近似呈线性减小趋势.表明随着压力的增大XeF_2晶体由绝缘体向半导体转变,且金属性越来越强.     

闪锌矿结构GaN,AlN和合金Ga1—xAlxN光学性质计算

闪锌矿结构ＧａＮ、ＡｌＮ和合金Ｇａ１－ｘＡｌｘＮ光学性质计算何国敏王仁智郑永梅（厦门大学物理学系厦门３６１００５）随着人们对发光二极管和半导体激光器等光电器件的深入研究,工作于蓝紫波段的半导体材料受到普遍的重视．宽带隙半导体ＧａＮ和ＡｌＮ正是目前蓝紫...