(Fe,N)双掺杂MgF2电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)平面波超软赝势方法并选择GGA+ PBE相关泛函理论,计算并对比了纯MgF2晶体、Fe掺杂MgF2晶体、N掺杂MgFz晶体和(Fe,N)不同位置双掺杂MgF2晶体的晶体结构、电子结构以及吸收光谱.研究了不同替位掺杂方式对MgF2光催化活性的影响,并在此基础上给出了掺杂后离子之间的协同作用机理.结果表明:Fe和N近邻双掺杂在可见光范围内的光吸收效率较非近邻更强,为(Fe,N)双掺杂调制的较佳方式.     

CO在（N，Fe）共掺杂锐钛矿TiO2（100）表面吸附的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法PBE＋U,研究了三类（N,Fe）共掺杂锐钛矿相TiO2（100）表面的稳定性及CO在最优掺杂表面的吸附,计算了最优表面不同掺杂位的结合能、吸附能、成键和电子结构．结果表明：CO在清洁TiO2（100）面及（N,Fe）非近邻掺杂表面的吸附较弱,（N,Fe）近邻共掺杂表面的吸附较强．通过吸附能的比较可知,N位吸附的吸附能最低,吸附最稳定,Fe位次之．由态密度可以看出,吸附方式的变化主要源于（N,Fe）表面近邻共掺杂改变了TiO2（100）面电子结构,使吸附位原子与C原子形成新的化学键．     

非金属掺杂对磷烯几何与电子结构的影响

研究了B,C,N,O和F在P位掺杂磷烯的几何结构变化、稳定性差异、能带结构和态密度.发现:B,C和N掺杂磷烯时,与近邻磷原子的键长都呈现出缩短的现象;O和F掺杂磷烯时,与一个近邻磷原子的键长呈现出增长的现象,增长率达到45%以上.B,C,N,O和F掺杂磷烯体系都有较好的稳定性.同时,磷烯的能带结构可以通过掺杂B,C,N,O和F等进行调控,而杂质能级的出现有利于磷烯体系电子导电性能的增强.C,N,O和F掺杂体系的态密度在费米能级处出现1个峰值,表明体系电学性能的增强.     

Cu/N共掺杂ZnS电子结构和光学性质的第一性原理计算

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,计算了本征ZnS、N单掺杂、Cu-N共掺杂与Cu-2N共掺杂ZnS晶体的能带结构、电子态密度与光学性质.结果表明,Cu/N共掺杂体系降低了体系的带隙,增加了其光催化活性.对于Cu-2N掺杂,分析其态密度,发现共掺杂体系的总态密度在费米能级附近更加弥散,更多的态密度穿越费米能级,使共掺杂更容易获得p-型ZnS,同时费米能级附近的杂质态降低了跃迁能,使得共掺杂体系能有效提高其在可见光区的吸收系数.     

(Cu+N)共掺杂锐钛矿相TiO_2(001)面和(101)面电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了3d过渡元素Cu掺杂及(Cu+N)共掺杂于锐钛矿相TiO_2(001)面和(101)面的电子性质,给出了不同掺杂形式形成能、能带结构、态密度及电荷分布的变化,得出了(Cu+N)共掺杂时最稳定的结构.通过计算Cu表层吸附、表层和次表层替位掺杂以及晶体间隙掺杂的形成能,发现Cu掺杂更易发生在TiO_2(001)面的空穴位,此时N偏向于在水平方向上的O位发生替位掺杂.计算结果表明(Cu+N)共掺杂后Cu-3d与O-2p,N-2p及Ti-3d轨道上的电子发生p-d杂化效应,引发O-2p,N-2p态发生劈裂使得价带范围扩大,Ti-3d态下移且发生劈裂形成新的导带底,并且禁带中产生了新的电子态,禁带宽度减小,同时(Cu+N)施主受主杂质对的出现可以有效防止电子空穴对的复合,提高了TiO_2的光催化活性.     

N/Fe共掺杂锐钛矿TiO_2(001)面协同作用的第一性原理研究

基于周期性密度泛函理论,本文研究了Fe在锐钛矿TiO2(001)面吸附、替位掺杂及晶隙掺杂,以及N在Fe/TiO2(001)稳定结构上的吸附及掺杂.讨论了不同掺杂后晶体稳定结构、形成能、能带结构及态密度的变化.为与表面氧空位进行对比,计算了氧空位存在下TiO2(001)面的能带结构.通过形成能的比较可以发现,Fe原子更倾向于掺杂在晶体(001)表面晶隙,N则倾向于吸附在Fe顶部,并形成稳定的N-Fe键.通过对电子结构的分析发现:稳定的N-Fe共吸附形式,使得TiO2呈现出金属性,有利于其催化氧化性能的提升.     

Cu掺杂TiO_2(101)和(001)面调制效应的第一性原理研究

文章采用周期性密度泛函理论,研究了Cu掺杂于锐钛矿TiO_2晶体、吸附和掺杂于TiO_2(001)和(101)表面及次表面后晶体结构的变化及形成能,并讨论了能带结构及态密度的变化.通过形成能的比较发现,Cu最佳掺杂位为TiO_2(001)表面空穴位,且掺杂后TiO_2禁带宽度明显减小并出现半金属性.通过态密度分析可以看出最佳掺杂位Cu-O之间发生较强p-d杂化,证明CuO相的出现.上述结果与实验吻合较好,有效揭示Cu掺杂TiO_2的微观机理     

N/Zr共掺杂锐钛矿型TiO_2光催化协同作用机制的第一性原理研究

采用平面波超软赝势法计算了N,Zr单掺杂和共掺杂锐钛矿型TiO2的电子结构和光学性质.根据能量最低原理比较了不同替位掺杂构型的最稳定结构,而后分析单、共掺杂构型中各自的能带结构,通过计算态密度及分波态密度分析了其光学性质改善机制.此外通过分析体系的电荷密度图得出N与Zr有团簇成键的趋势.对不同掺杂体系的光学性质进行了对比分析,发现共掺杂方法可以有效增强TiO2材料对可见光的吸收以促进其更好的利用太阳能.本文的理论计算和分析将有助于理解共掺杂方法提高TiO2光催化效应的协同作用机制.     

第一原理研究Re在Ni3Al中的掺杂效应

采用基于密度泛函的第一原理分子密度泛函方法(DMol)和离散变分方法(DVM),研究了Re在Ni_3Al中的掺杂效应.计算表明:在Ni_3Al中,Re择优占据Al晶位,且Re导致局域畸变.计算结果与实验以及其他相关的理论计算结果相一致.差分电荷密度、键序以及态密度分析表明Re导致其近邻原子间相互作用加强,Pauli谱分析发现Re具有共振态和局域态性质,且与其近邻原子形成杂化健.     

Co掺杂ZnSe团簇稳定性和磁性质

采用密度泛函理论研究了Co原子单掺杂和双掺杂(ZnSe)12团簇的结构、电子性质和磁性质.考虑了三种掺杂方式:替代掺杂、外掺杂和内掺杂.首先比较了各种掺杂团簇的稳定性.单掺杂时,外掺杂团簇是最稳定结构,双掺杂时,内掺杂团簇是最稳定结构.在结构优化的基础上,对掺杂团簇又进行了磁性计算.团簇磁矩主要来自Co-3d态的贡献,4s和4p态也贡献了一小部分磁矩.由于轨道杂化,相邻的Zn和Se原子上也产生少量自旋.最重要的是,我们指出内双掺杂团簇是铁磁耦合,在纳米量子器件领域有潜在的应用价值.     

Zn1-xCoxSe 电学和光学性质的理论研究

应用基于密度泛函理论的第一性原理计算和研究了Zn1-xCoxSe的能量、几何结构、电学和光学性质等。计算发现,Co原子掺入ZnSe晶格常数减小,并导致晶格畸变;分析了电子态密度图,结果表明带隙变窄;计算了吸收系数,结果表明吸收峰展宽至更长波长区域。     

含V^2＋离子ZnX（X=S,Se,Te）晶体光谱研究

采用一种适用于共价晶体的含双共价因子（即Ｎｔ≠Ｎｅ）的能量矩阵计算方法，研究了Ｖ＾２＋离子在ＺｎＳ，ＺｎＳｅ，ＺｎＴｅ系列中的光谱，从中可看出一些有趣的趋势，并对结果进行了讨论。     

Mn掺杂ZnSe量子点的无膦合成及稳定性研究

以十八烯溶解硒粉为硒源,系统研究了十一烯酸锌、十四酸锌和硬脂酸锌为锌前驱体对Mn掺杂ZnSe量子点光学性质的影响,初步探讨了三种锌前驱体的由于碳链长度不同、反应活性差异导致Mn离子在量子点晶格中掺杂位置变化,以及Mn离子掺杂位置对量子点光学性质和稳定性的影响。通过改变油胺的添加量,调控晶面的表面势能,研究了其对Mn掺杂ZnSe量子点粒子形貌及光学性质的影响。     

碲化锌修饰掺铜硒化锌量子点的合成

以巯基丙酸（mercaptopropionic acid,MPA）作为稳定剂,在水相中合成Cu离子掺杂的ZnSe量子点（quantum dots,QDs）,并以ZnTe修饰其表面（ZnSe:Cu/ZnTe QDs）.采用X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）、高分辨透视电子显微镜（high resolution transmission electronic microscopy,HRTEM）、紫外可见吸收光谱（ultraviolent-visible spectroscopy,UV-VIS）和光致发光(photoluminescence,PL)荧光光度计对其结构、相貌和光学特性进行表征.结果表明,合成所得荧光量子点的大小为4～6 nm;当激发波长325 nm时,荧光发射峰约为510 nm;经160 ℃热处理后,荧光发射峰会红移至540 nm左右,初步说明ZnTe的修饰会改变ZnSe:Cu量子点荧光发射峰的位置.     

Te掺杂ZnSe/[(CdSe)_l(ZnSe)_3]_m超晶格荧光光谱

对垒区Ｔｅ掺杂浓度不同的ＺｎＳｅ／［（ＣｄＳｅ）１（ＺｎＳｅ）３］ｍ短周期超晶格量子阱的稳态和瞬态荧光进行了实验研究，通过不同激发强度下逐级饱和过程测得ＺｎＳｅ垒区自由激子寿命为３５ｐｓ，［（ＣｄＳｅ）１（ＺｎＳｅ）３］７阱区自由激子寿命为１７７ｐｓ，束缚在不同ｎ值的Ｔｅｎ束缚激子的复合寿命为０．５～１０ｎｓ．揭示了Ｔｅ掺杂浓度对能量传递、荧光波长和荧光寿命的灵敏的影响及其规律．     

<Emphasis Type="Italic">In-situ</Emphasis> growth and spectrum characterization of ZnSe nanocrystals in silica gel-glasses

ZnSe nanocrystals were in-situ grown in silica gel-glasses by using sol-gel process and the reductive thermal treatment. The transparent, homogeneous ZnSe/SiO2 nanocomposites with the yellow color were first obtained. We used X-ray diffraction pattern (XRD), UV-VIS optical absorption and Raman scattering to characterize the spectrum properties of ZnSe nanocrystals. The broadening of XRD peaks, the blueshift of interband optical absorption edge and the change of Raman spectrum were observed. From these experimental results, we theoretically calculated the size of ZnSe nanocrystals. The results of XRD, optical absorption and Raman spectra were approximately consistent, with the mean diameter of about 4.6 nm. The discrepancies from different methods were discussed.     

应变层超晶格（ZnSe）n／（ZnS）m的亚带结构

本文讨论了应变对越晶格（ＺｎＳｅ）＿ｎ／（ＺｎＳ）＿ｍ在Ｔ点带边结构的影响，计算了带偏移：并在双量子阱近似下，用有效质量近似方法计算了应变层超晶格（ＺｎＳｅ）＿ｎ／（ＺｎＳ）＿ｍ的亚带结构。     

V掺杂ZnSe团簇稳定性和磁性质

采用第一性原理方法系统研究了V原子掺杂ZnSe团簇的稳定性和磁性质.考虑了替代掺杂,外掺杂和内掺杂.研究表明,不管是单掺杂还是双掺杂,外掺杂团簇都是最稳定结构.V原子间的磁性耦合是短程相互作用.最重要的是,单掺杂团簇的总磁矩和掺杂位置有关,在可调磁矩的磁性材料领域有潜在应用价值.     

(ZnSe)_n/(ZnS)_m应变层超晶格的光吸收系数

用L-K有效质量理论研究［001］方向生长的（Znse）n／（ZnS）m应变层超晶格的电子结构和光吸收系数．结果表明,光吸收系数与附宽和垒厚有关．