表面修饰调控锑烯SbX(X＝－CN，－NC)的电子结构与光学性质

利用密度泛函理论(DFT)第一性原理平面波超软赝势方法,计算单层锑烯,腈基(－CN)和异腈基(－NC)表面吸附单层锑烯的晶体结构, 电子结构和光学性质.计算结果显示：经过修饰后,锑烯的buckled值变小,转变为准平面结构.同时,本征、－CN修饰、－NC修饰、－CN和－NC同时修饰锑烯均具有很好的稳定性,具备实验合成的可能性.电子结构的分析表明,－CN或－NC修饰的锑烯呈现狄拉克材料特性,而用－CN和－NC同时修饰时则转变为直接带隙半导体,带隙为0.024 eV,且能带结构具有较好的线性色散.光学性质表明,修饰后的锑烯的吸收边发生红移,对红外光及可见光的吸收效果增强,这表明其在纳米光电子器件和太阳能电池等领域中具有潜在的应用前景.     

ZnS/ZnO核壳结构纳米线的电子结构与光学性质研究

基于第一性原理的密度泛函理论计算,研究了ZnS/ZnO核壳结构纳米线和ZnS纳米线的电子结构和光学性质.结果表明,两者都属于直接带隙半导体.同时,相对于ZnS纳米线,ZnO/ZnS核壳结构纳米线的最小禁带宽度变窄,其带隙变窄的主要原因可能是由于ZnS/ZnO核壳结构纳米线中O原子的2p态电子在价带顶参与杂化引起的.此外,通过对光学性质的分析发现ZnS/ZnO核壳结构纳米线的吸收波长出现红移,与ZnS/ZnO核壳结构纳米线最小禁带宽度变窄的现象相一致.     

MoS2光学性质的第一性原理计算

为研究不同层数MoS2的光学性质以及缺陷对单层MoS2光学性质的影响,利用基于密度泛函理论的第一性原理,计算1～3层MoS2的能带结构、拉曼光谱和光学性质以及具有空位缺陷的单层MoS2的拉曼光谱和光学性质.研究结果表明:单层MoS2为直接带隙半导体,而2～3层MoS2为间接带隙半导体.对于1～3层MoS2的拉曼光谱,随...     

MS计算半导体性质的应用

主要通过系统能量最低,结构最稳定原理,采用基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）赝势平面波方法,对半导体的电子结构（能带结构、电子态密度）和光学性质（复介电函数、折射率、反色率、吸收系数、能量损失函数及能量损失谱）等进行了理论计算,能带结构计算表明是属于间接或者是直接带隙半导体以及禁带宽度;其能态密度确定的是哪个原子层电子来决定能态密度;计算了半导体的介电函数、反射率、折射率及吸收系数等。比较计算结果与已有的实验数据是否符合较好。     

CdS_xSe_(1-x)合金结构、电子结构和光学性质的第一性原理研究

用密度泛函理论究了闪锌矿型三元合金体系Cd SxSe1-x的晶体结构、电子结构和光学性质.计算了组分参数在0≤x≤1范围内Cd SxSe1-x的电子结构、态密度和带隙,计算结果表明Cd SxSe1-x为直接带隙半导体材料,其带隙随Se含量的增加而减小.分析了Cd SxSe1-x的复介电函数和吸收系数等光学性质随光子能量变化的关系,随Se元素含量增加,各光学特性曲线向低能方向移动.     

有机-无机杂化钙钛矿(C4H9NH3)2PbBr4的第一原理计算研究

采用基于密度泛函理论的第一原理计算方法研究了二维(C_4H_9NH_3)_2PbBr_4单层结构的晶体结构和电子结构特性;通过进一步分析其化学成键和轨道特性,研究了光吸收性质.此外,还研究了外加垂直电场对其电子结构的影响,结果表明这种材料存在明显的电场驱动能隙调制效应,半导体能隙在外电场大于0.45 V/A时关闭.     

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.     

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．     

单轴应变对BaHfO3电子结构与光学性质的调制影响

从第一性原理出发,在广义梯度近似(GGA)下,采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势计算方法,着重研究了单轴应变对钙钛矿型陶瓷材料BaHfO3电子结构与光学性质的调制影响。研究结果表明:无应变作用时,BaHfO3是一种宽禁带绝缘体;施加单轴应变后其逐渐呈现半导体材料的特征。BaHfO3带隙随拉应变增加线性减小,压应变与带隙则具有明显的非线性关系。对光学性质的分析发现:施加压(拉)应变后,介电函数虚部尖峰增多(减小),光学吸收带边产生蓝移(红移)。此外,单轴应变作用下BaHfO3的静态介电常数和折射率均变大。上述研究表明施加单轴应变有效调制了BaHfO3的电子结构和光学性质,计算结果为应变BaHfO3光电材料的设计与应用提供了一定的理论依据。     

新型二维材料APO(A=Hf,Zr)光电性能的第一性原理研究

基于密度泛函理论方法,系统研究了二维(2D)APO(A=Hf, Zr)材料的结构稳定性、电子结构和光学性质。形成能、分子动力学模拟、声子色散关系和玻恩-黄力学稳定性判据均表明二维APO具有良好的结构、热力学和动力学稳定性。考虑自旋轨道耦合(SOC)效应,采用HSE06杂化泛函修正带隙的电子结构计算表明,二维APO材料为直接带隙半导体。二维HfPO沿X→Г方向有最小的电子有效质量(0.25 m₀),二维ZrPO沿X→S方向具有最大的空穴迁移率(299.17 cm²·V^-1·s^-1)。二维APO在可见光范围内具有非常优异的光吸收性能,其光吸收系数高达10⁵ cm^-1,并且不存在偶极禁阻跃迁。研究表明,二维ZrPO具有出色的光学性质,其载流子迁移率和光吸收系数均较高,是潜在的光探测器和光电存储器的材料,研究结果也可为二维APO材料的性质研究提供理论指导。     

高分辨率电子能量损失谱在半导体表面研究中的应用

低能电子与半导体表面的相互作用能激发带间电子跃迁和（或）表面振动,因而对背散射电子能量分布的高分辨率测量可望给出与这些激发相关的丰富信息,近年来的实验研究证实,进行这样的电子能量损失测量确能从各种不同半导体得到的诸发禁带宽度,表面电子态的能量,表面光学声子的特性,表面原子的成键方式,表面反应的产物等许多有关表面原子和电子结构的重要参数。     

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.     

过渡金属M(V,Cr,Mn)掺杂ZnS的电子结构和光学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对ZnS和掺杂过渡金属V,Cr,Mn的ZnS超晶胞结构进行结构优化,计算了掺杂前后的电子结构和光学性质,对结果进行了比较分析.结果表明:掺杂系统在费米能级附近出现了不对称的现象,这部分的态密度主要由过渡金属的3d态贡献;ZnS和掺杂过渡金属V,Cr,Mn的ZnS系统的光学性质在低能区域有较大的差异,与ZnS相比,掺杂系统的吸收边发生红移.     

半导体纳米材料CdSe/ZnS在显示器件中的应用

以半导体纳米材料CdSe/ZnS作为发光层, ZnO作为电子传输层, 用Al和氧化铟锡（ITO）分别作为两极材料, 采用旋涂和真空蒸镀膜技术制备半导体发光二极管, 并对其光学性质进行表征. 结果表明: 该器件发射黄光, 峰位为575 nm, 半峰宽30 nm, 最大发光强度2 000 cd/m²; 在较高的电流密度下, 该器件的电致发光效率无
明显衰减; 当半导体纳米材料CdSe/ZnS及ZnO分别作为发光层和电子传输层时, 可制备具有高电流密度且稳定的发光二极管主体材料.     

Si掺杂金红石TiO2光学特性的第一性原理研究

TiO2是一种重要的n型金属氧化物半导体功能材料。近年来的实验与理论研究表明,运用杂质掺入来减小TiO2禁带宽度是提高其活性的一种有效办法。本文运用基于局域密度泛函和赝势的第一性原理方法,从理论上研究了Si掺杂金红石相TiO2的电子结构和光学特性。通过能带结构、态密度及电荷布居的分析发现,Si原子的引入使Si-Ti的键长发生明显的变化,近邻氧原子有靠近硅原子的趋势而近邻钛原子有远离硅原子的趋势。半导体禁带宽度没有明显变化,但是禁带中产生了一个杂质能级,该杂质能级主要是由Si的3p电子和Ti的3d电子杂化引起的。因此,Si掺杂能使材料的宏观特性表现为电子激发能量减小,材料活性增强,响应可见光范围达到480nm左右。     

化合物半导体纳米复合材料的制备和结构及光学特性研究

利用溶胶－凝胶工艺和原位生长技术制备了Ⅱ－Ⅵ族化合物半导体纳米复合材料，得到了ＺｎＳ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄｘＨｇ－ｘＴｅ（ｘ＝１＝０．７）纳米微晶与多孔ＳｉＯ２凝胶玻璃的复合材料。用ＸＲＤ研究了不同复合材料的结构特点，利用吸收光谱和透射光谱研究了复合材料的光学特性，发现纳米微晶的禁带宽度大于其相应体材料的禁带宽度，并且复合材料具有明显的非线笥光特性。用简并四波混频测试了样品的三阶非线性     

Experimental observation of the quantum Hall effect and Berry's phase in graphene

When electrons are confined in two-dimensional materials, quantum-mechanically enhanced transport phenomena such as the quantum Hall effect can be observed. Graphene, consisting of an isolated single atomic layer of graphite, is an ideal realization of such a two-dimensional system. However, its behaviour is expected to differ markedly from the well-studied case of quantum wells in conventional semiconductor interfaces. This difference arises from the unique electronic properties of graphene, which exhibits electron-hole degeneracy and vanishing carrier mass near the point of charge neutrality. Indeed, a distinctive half-integer quantum Hall effect has been predicted theoretically, as has the existence of a non-zero Berry's phase (a geometric quantum phase) of the electron wavefunction--a consequence of the exceptional topology of the graphene band structure. Recent advances in micromechanical extraction and fabrication techniques for graphite structures now permit such exotic two-dimensional electron systems to be probed experimentally. Here we report an experimental investigation of magneto-transport in a high-mobility single layer of graphene. Adjusting the chemical potential with the use of the electric field effect, we observe an unusual half-integer quantum Hall effect for both electron and hole carriers in graphene. The relevance of Berry's phase to these experiments is confirmed by magneto-oscillations. In addition to their purely scientific interest, these unusual quantum transport phenomena may lead to new applications in carbon-based electronic and magneto-electronic devices.     

电子速度对半导体量子点中极化子的声子平均数的影响

采用改进的线性组合算符和幺正变换方法研究半导体量子点中强、弱耦合极化子的振动频率和声子平均数的性质．导出了电子速度对半导体量子点中强、弱耦合极化子的声子平均数的影响．数值计算结果表明：半导体量子点中强耦合极化子的振动频率随量子点的受限强度的增加而增大，半导体量子点中强、弱耦合极化子的声子平均数随电子速度的增加而增加     

C_(80)衍生物C_(80)X_(12)(X=H,F,Cl,Br)的理论研究

为了从理论上预测与C80Cl12具有相似结构的C80X12簇存在的可能性,基于密度泛函B3LYP理论,用6-31G*基函数对富勒烯C80及其衍生物C80X12(X=H,F,Cl,Br)的几何结构、电子结构和振动频率进行了研究,得到了这些衍生物的几何结构、总能量、前线轨道能级差和反应热.计算结果表明,C80X12(X=H,F,Cl,Br)均是势能面上的稳定驻点;C80X12的隙能比C80大,并且这些加成反应都是放热的,因此它们都应该能够合成出来.