硼氮掺杂对锯齿形石墨烯纳米带影响的第一性原理研究

本文主要通过在密度泛函理论下的第一性原理计算方法,计算了硼氮掺杂下锯齿形石墨烯纳米带的形成能、能带结构和电子态密度,对掺杂产生的影响进行了分析和研究.研究发现具有硼氮成对的结构相对于单种类原子掺杂更稳定,同样具有在纳米带边缘非对称硼氮掺杂的结构较对称掺杂更稳定.硼氮掺杂能显著改变锯齿形石墨烯纳米带的能带结构,对边缘加氢数量不同的石墨烯纳米带的能隙有完全相反的影响.本文发现了两种通过硼氮掺杂具有自旋现象的结构.     

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.     

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.     

单层β12-硼烯双光子性质的理论研究

利用五带紧束缚理论计算了均匀模型、反演对称模型、反演非对称模型三种不同模型的单层β₁₂-硼烯的电子能带结构，利用光子-电子相互作用的二阶微扰理论计算了单层β₁₂-硼烯在可见光到近红外波段的双光子吸收谱，揭示了外加电场对X、K、M、Λ四个能带接触点附近电子能带和双光子吸收峰的调制作用.结果表明外加电场会带来简并能带的分裂，增强外加电场会使得双光子吸收峰发生蓝移且峰值被抑制；仅在反演非对称模型中M点附近施加正向电场且电场的能量在1.5～2.0 eV范围内时，因为双光子共振跃迁而出现吸收峰增强.     

超导体二硼化镁电子结构和掺杂研究

利用基于密度泛函理论(DFT)的线性缀加平面波方法(LAPW)对多频带双能隙超导体二硼化镁进行电子结构研究,研究了二硼化镁的电子能带图、态密度(DOS)和电荷密度.对二硼化镁进行电子掺杂和空穴掺杂,分别用铝原子代替镁原子,碳原子代替硼原子,对其能带和电荷密度的改变进行探讨.     

N/P/As/Sb掺杂(9,0)型碳化硅纳米管的第一性原理

基于第一性原理,研究(9,0)型碳化硅纳米管壁掺杂N/P/As/Sb元素对其电子结构的影响.结果表明,随着掺杂的VA族原子半径的增加,电负性的减弱,其能带结构发生较大改变,特别是As/Sb分别取代Si原子后,其能带展示出P型半导体特性,这点不同于N原子掺杂后的半金属性,P原子掺杂后表现出的N型半导体特性.计算结果说明五族元素掺杂碳化硅纳米管并不都是N型掺杂.     

Cu, Ag, Au掺杂磷烯的第一性原理研究

本文研究了Cu、Ag、Au在P位掺杂磷烯的几何结构、稳定性、能带结构和态密度,得到以下结果:几何结构畸变率最大的是Au原子掺杂的磷烯结构,但Cu掺杂磷烯结构的稳定性强于Ag、Au掺杂的磷烯体系;磷烯的能带结构可以通过掺杂Cu、Ag、Au金属原子进行调控;磷烯掺杂体系中都出现了两条杂质能级,一条施主能级和一条受主能级,杂质能级的出现增加了体系的导电能力.     

磷掺杂对单壁碳纳米管电子结构的影响

用基于密度泛函理论的第一性原理对掺P的单壁碳纳米管（SWCNT）进行以下方面的计算：几何形状结构和电子能带结构,杂质的形成能、总能量、态密度和能带结构.得出在不同管径的P掺杂SWCNT中,杂质的形成能随着管径的增大而增大,相同管径的SWCNT的总能量随着掺杂浓度的增大而减小,不同位置杂质P和它附近的C所形成的键角不同,进一步得到不同位置杂质产生的杂质能级的位置也不同,这可能由C—P—C键角的大小决定.从结果中还得到P原子以替位式掺杂形式掺入到碳纳米管中是可行的,而且掺P的SWCNT导电呈现出N型.     

Fe、Co、Ni掺杂磷烯的第一性原理研究

本文基于第一性原理研究了Fe、Co、Ni在P位吸附和掺杂磷烯的稳定性、能带结构、态密度以及差分电荷密度分布.结果表明:在吸附体系中,Co在P位的吸附的稳定性强于Fe、Ni吸附体系;在掺杂体系中,Fe、Co、Ni在P位掺杂的的稳定性较强的是Ni掺杂体系.Fe、Co、Ni在P位吸附磷烯,可以较好的调控能带结构,从而得到可控性能的半导体材料.在P位掺杂Fe、Co、Ni原子的带隙值分别为0.52、0.56和0.4eV.在Fe、Co、Ni掺杂位点上,近邻的两个磷原子周围出现了电子聚集的现象;原因在于Fe、Co、Ni的4s轨道上都有两电子,而非金属的磷原子较容易得到电子.     

Ba、Gd共掺杂SrTiO3结构的能带计算

运用第一性原理密度泛函理论研究了未掺杂、Ba掺杂和Ba、Gd共掺杂SrTiO3(STO)晶体的几何结构、能带结构、电子态密度,并且进行了分析.计算结果表明,未掺杂的STO、Ba单掺杂和Ba、Gd共掺杂STO晶体的禁带宽度分别为1.89ev、1.77ev、0.677ev,同未掺杂、Ba单掺杂STO相比,Ba、Gd共掺杂STO晶体具有更稳定的结构,更窄的带隙,并且呈现出导电性.