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8.65GPa, 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.     

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%.     

GaN电子结构与光学性质的第一原理研究

采用了基于密度泛函理论和广义梯度近似方法计算了GaN电子结构和光学性质.计算结果表明,GaN属于直接带隙半导体,静态介电常数为5.72,折射率为2.2.并利用计算所得图形,分析了GaN的能带结构、态密度、介电函数、折射率和能量损失函数,从理论上阐述了GaN材料电子结构与光学性质的关系,计算结果与实验结果相符.     

黄铜矿MgGeP2的几何结构，弹性性质和热学性质的研究

利用第一性原理的密度泛函方法对MgGeP_2结构性质,弹性性质和热力学性质进行了系统的研究,得到了平衡态的晶格常数,能带带隙,弹性系数和其他相关的热力学参数.通过对结果进行理论分析发现:MgGeP_2在零压下属于直接带隙半导体,带隙值为1.522eV.而弹性性质计算说明MgGeP_2是各向异性且具有良好塑性的材料.在0~40GPa的压强和0~800K温度范围内,利用准谐德拜模型理论计算了热膨胀系数,热容CV和Cp,熵和德拜温度随压强和温度的变化趋势.     

氧化锌纳米线的稳定性和电子性质

运用第一性原理方法研究了四种尺寸的ZnO纳米线的结构稳定性和电子性质.结果表明,纳米线的稳定性随着尺寸的增大而增大.所有ZnS纳米线显示了直接带隙半导体特性.由于量子尺寸效应,纳米线的带隙比纤锌矿体材料的带隙大,并且随着纳米线直径的增大而减小.     

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.     

高压下CaF2晶体的电子结构与光学性质

利用第一性原理超软赝势平面波的方法,对氟化钙晶体在0～400GPa范围内进行了几何优化,计算了电子结构与光学吸收谱,计算结果表明,随着压强的增大,晶格减小,能带发生展宽,带隙变大,吸收波段存在蓝移,且压强变化的影响越来越小。     

高压下CaF2晶体的电子结构与光学性质

利用第一性原理超软赝势平面波的方法,对氟化钙晶体在0～400 GPa范围内进行了几何优化,计算了电子结构与光学吸收谱,计算结果表明,随着压强的增大,晶格减小,能带发生展宽,带隙变大,吸收波段存在蓝移,且压强变化的影响越来越小。     

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.     

常压下Se和Te电子结构和弹性性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函的第一性原理, 计算ⅥA族元素Se和Te在常压下的能带结构、 电子态密度、 弹性系数和德拜温度. 能带结构和电子态密度的计算结果表明: Se为间接带隙半导体,  Se费米面附近的导带和价带主要来自外层4p⁴电子的贡献, 4s²电子对费米面附近的导带和价带贡献较少; Te为直接带隙半导体, Te费米面附近的导带和价带主要来自外层5p⁴电子的贡献, 5s²电子对费米面附近的导带和价带贡献较少.  弹性系数计算结果表明: 常压下具有六角结构的Se和Te的力学性质稳定;  其德拜温度分别为263 K和315 K.      

对苯二甲酸-锌配合物的几何体态与电子结构

基于密度泛函理论,使用自洽投影缀加平面波方法,计算了对苯二甲酸 锌配合物(MOF-5)的体态几何与电子结构。经理论预测MOF 5是一种直接能隙半导体,价带极大值(VBM) 与导带极小值(CBM)都位于位于G(0, 0, 0)点,其直接能隙约为3.17eV,间接能隙约为3.18eV。通过对优化后的MOF-5晶体结构的分析,发现MOF-5晶体结构中的苯环沿着对位方向受到拉伸,同时沿着垂直于对位方向受到压缩,说明成键过程中对苯二甲酸分子的苯环发生了一定的变形。同时对优化后的MOF-5晶体进行总态密度图、分波态密度图及Mulliken电荷分析,发现Zn—O1键的键能大于Zn—O2键,Zn原子的4p轨道有电子分布,即Zn的s、p和d轨道均参与了成键。     

基于MOVPE和MBE法生成的GaN薄膜的反射、透射光谱测量

使用紫外-可见光分光光度计,研究用金属有机物气相外延(MOVPE)方法生成在蓝宝石衬底上的GaN薄膜的反射光谱、透射光谱以及用分子束外延(MBE)方法生成在碳化硅衬底上GaN薄膜的反射光谱,结果表明,所测的GaN薄膜和体材料的光学吸收边出现在364 nm附近,对应的禁带宽度为3.41 eV.在两种不同衬底上,薄膜的反射谱由于材料晶格常数和热膨胀系数的不同有所差别.     

Role of intrinsic dipole on photocatalytic water splitting for Janus MoSSe/nitrides heterostructure:A first-principles study

Searching for visible-infrared solar utilization for photocatalytic water splitting is highly desirable,since most of solar energy is distributed the visible-infrared region.However,it is difficult for a pure system to satisfy both band gap and band edge conditions for water splitting in visible-infrared region.Herein,heterostructure consisting of Janus MoSSe and nitrides XN (X=Al,Ga) is proposed,and the structural and electronic properties are systematically studied by the firstprinciples calculations.It shows that the AA-stacking heterostructure is more stable than other stacking.The calculated electronic property shows that MoSSe/AIN heterostructures have indirect band gaps in the range of 1.00eV-1.68eV,while MoSSe/GaN heterostructures are always direct semiconductors with band gaps of0.8 eV-1.51 eV.Interestingly,despite the band gaps of MoSSe/XN heterostructures being smaller than 1.23 eV,the band edge positions are always suitable for water splitting,suggesting good activity of these heterostructures in visible-infrared region.This special behavior mainly originates from the intrinsic dipole with the electrons of VBM and CBM distributed on two opposite layers,producing an electrostatic potential difference between the layers.This electrostatic potential difference,acting as an auxiliary booster for photoinduced carriers,can effectively reduce the band gap required for water splitting in visible-infrared region.In addition,the band edge position can be further adjusted by strains,leading to higher reactivity for water splitting.Our findings strongly suggest that this novel Janus MoSSe/XN heterostructure can offer exciting opportunities for designing visible-infrared photocatalysis for water splitting.     

半氟化的石墨片电子和磁特性

通过密度泛函理论研究了半氟化石墨片的电子结构和磁性特点,结果发现它是带隙约为1.00 eV的反铁磁间接带隙半导体。由于氟原子对被氟化的碳原子的吸引作用,被氟化的碳原子与未氟化的碳原子分属于两个不同平面,面间距离达到0.286,C-C键长也增加到1.501。通过半氟化,实现了材料由无磁性向反铁磁的转变,并打开了带隙,这预示着在未来的纳米功能材料中可能的应用。     

GaN/ZnO固溶体电子结构与光学性质的第一性原理研究

GaN/ZnO固溶体具有良好的光催化活性。为研究不同ZnO物质的量对GaN/ZnO固溶体能带结构和光吸收性能的影响,构建了一系列GaN/ZnO固溶体的随机原子结构模型。基于密度泛函理论计算不同ZnO物质的量对GaN/ZnO固溶体模型电子结构和光学性质的影响。研究结果表明： ZnO/GaN固溶体形成能与结合能均为负值,结构稳定。随着ZnO物质的量的增加,固溶体的带隙先呈现下降趋势,最后呈现小幅上升趋势。对于ZnO物质的量分数在13.89%至22.22%的GaN/ZnO固溶体,可以观察到光吸收峰强度在可见光区各个波长范围内均有较强吸收。通过研究不同ZnO物质的量对GaN/ZnO固溶体能带结构和光吸收性能的影响,为GaN/ZnO固溶体光催化材料的设计与制备提供了理论参考。     

金属掺杂对半导体薄膜光学性质的影响

研究了射频溅射法制备的半导体膜的光学特性.通过样品透射谱分析,发现在半导体In2O3材料中掺入金属Fe颗粒的薄膜中,电子的带间跃迁由In2O3的直接跃迁变为间接跃迁;随Fe所占体积份数的增加,局域态尾变宽,带隙变窄.这是由于掺入Fe颗粒后,母体材料与金属颗粒的界面处表面态增多,以及母体材料的非晶化引起的.