直接带隙硅基超晶格Ⅵ_((A))/Si_m/Ⅵ_((B))/Si_m/Ⅵ_((A))的设计

Si基光发射材料由于它具有与先进的Si微电子技术兼容和成本低廉的优势,是光电子集成(OEIC)工程应用的首选材料.但由于体材料Si属于间接带隙半导体,不可能成为有效的光发射体.如何设计具有直接带隙硅基材料,备受实验研究工作者和材料设计理论工作者的关注.本文介绍一种新的硅基超晶格Ⅵ(A)/Sim/Ⅵ(B)/Sim/Ⅵ(A)的能带结构计算.在密度泛函理论框架内,采用混合基从头算赝势法模拟计算表明,其中Se/Si6/O/Si6/Se及Se/Si6/S/Si6/Se超晶格具有相当理想的直接带隙特征,其带隙处于红外波段.预期这类新材料及有关器件会有优越的光发射和各种光学性能,其制作也可较方便地与硅微电子工艺兼容.预计该材料在信息光电子领域将有强大的应用潜力.     

应变层超晶格界面AISb－GaSb，AISb－InSb和GaSb－InSb的价带偏移

采用平均键能理论结合形变势方法对由ＡＩＳｂ，ＧａＳｂ和ＩｎＳｂ所构成的应变超晶格界面在任意应变状态下的价带偏移值进行了确定，并分析了阳离子浅ｄ轨道对价带偏移值的影响．结果表明，它们的价带偏移值具有显著的应变效应，此一显著的应变效应来源于应变的单轴分量及其与自旋－轨道分裂能量的耦合．这一效应导致了ＡＩＳｂ－ｌｎＳｂ和ＧａＳｂ－ＩｎＳｂ系统中最高价带排列的Ⅰ－Ⅱ型超晶格的转变．     

硅基半导体光电子材料的第一性原理设计

具有特定功能的半导体材料的计算设计，是计算材料科学的一个重要研究领域．由于半导体的诸多性质取决于价带顶和导带底的电子态及其中的载流子分布，因此带隙的大小和能带极值的对称性便成为半导体材料设计最受关注的问题．为了进一步解决硅基光电子集成（OEIC）技术发展的瓶颈．设计具有直接带隙特性的硅基新材料并使其成为有效的光发射体，是一项富有挑战性的工作．本文在分析大量半导体能带结构的基础上，给出类sp系列半导体由间接带隙过渡到直接带隙的主要物理机制，并以对称性概念、芯态效应和电负性差效应为基础，提出一种新的直接带隙半导体材料设计方案．根据这个方案所表达的设计思想，我们对当前十分受关注的硅基光发射材料进行了计算设计．结果发现，用VI族元素在硅生长时进行周期性插层的、具有正交和四角点群对称性的人工微结构材料VIA／Sim／VIB／Sim／VIA具有直接带隙特性．其中当m=5或奇数时，材料有四角结构对称性，而m=6或偶数时是正交结构对称性．VI“。。是在〈001〉生长方向生长的单层VI族元素．这类材料的优点在于可自然地与硅实现晶格匹配，与微电子技术相兼容，并可较容易的用现行的MBE、MOCVD或UHV-CVD生长方法实现．预期这类新材料及其相应器件的研制开发．将大大开拓全硅OEIC和硅光子集成（PIC）技术的进一步发展．     

陈—Mobius变换与Mobius函数的Kroneckerδ函数展开

给出Ｍｏｂｉｕｓ函数的Ｋｒｏｎｅｃｋｅｒδ函数展开式，由此用组论证明陈－Ｍｏｂｉｕｓ反演变换。根据Ｋｒｏｎｅｃｋｅｒδ函数展开式， 将Ｍｏｂｉｕｓ函数推广到任意幺半群的情况并给出相应的反演公式。     

共轭聚合物PPV及其衍生物的能带研究

基于聚合物发光二极管(PLED)器件全色系的构想,对有机高分子共轭聚合物PPV C8H6) n及其一种烷氧基的衍生物 C14H18O2 n用扩展H櫣ckel方法(EHM)进行了能带结构、电子态密度的计算.所得到的带隙与实验观察值符合较好,为研究PPV及其烷氧基衍生物一族的带隙变化规律提供了一些有意义的参考.     

ZnSe：Mn电子态的DV—SCC原子簇计算

本文用DV-SCC原子簇方法计算了ZnSe:Mn的电子态。Mn3d杂质态位于带隙中,与Se4p及Zn4s有较强的杂化,对三种情况下电子态的分析认为,簇外电荷量及原子簇电荷量的选取方法,对结果影响很大,自旋极化计算,得到的Mn 3d杂质态的跃迁能量与实验值很好地符合。用自洽场方法计算的晶场参数表明:自洽方法,被函数靠近芯区部分分布较合理,外部分布误差较大。     

半导体量子结构和Si基光电子材料设计的新进展

评述近年来在半导体量子结构电子态理论应用于Si基光电子材料设计方面的重要进展。着重对有直接高技术应用背景的论题进行讨论和展望。最近关于Si纳米晶光增益和纳米硅/氧超晶格材料超稳定电致发光等具有突破性发现的实验研究成果具有重要意义。对本课题组在该领域的主要贡献及最近关于Si/O超晶格结构的理论研究进展也作简要报道。这些研究正酝酿着信息领域光电子集成技术的重大突破。     

应变超晶格(InxGa1-xAs)n/(GaAs)n(001)的电子结构和光学性质

用半经验的紧束缚方法ｓｐ３ｓ＊计算了薄层应变超晶格（ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ）ｎ／（ＧａＡｓ）ｎ（００１）的电子结构．给出了组份Ｘ为０．５３的超晶格（ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ）ｎ／（ＧａＡｓ）ｎ的带隙值随层厚ｎ的变化关系,以及超晶格（ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ）１２／（ＧａＡｓ）１２的带隙值随组份Ｘ的变化关系．在得到超晶格能量本征值和本征函数的基础上,计算了该超晶格系统的光学介电函数虚部,并与体材料ＧａＡｓ和体合金ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ的光学性质作了比较．计算结果表明,应变超晶格在较宽的能量范围有较好的光谱响应．     

应变超晶格（InxGa1—xAs）n／（GaAs）n（001）的电子结构和光？…

用半经验的紧束缚方法ｓｐ＾３ｓ＾＊计算了薄层应变超晶格（ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ）ｎ／（ＧａＡｓ）ｎ（００１）的电子结构。给出了组份Ｘ为０．５３的超晶格（ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ）ｎ／（ＧａＡｓ）ｎ的带隙值随层厚ｎ的变化关系,以及超晶格（ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ）１２／（ＧａＡｓ）１２的带隙值随组份Ｘ的变化关系。在得到超昌格能量本征值和本征函数的基础上,计算了该晶格系统的光学介电函数虚部,并与体材料ＧａＡｓ和     

晶体结合的解析模型

简要总结了原子间相互作用的对势和三体势的各种解析模型，进而提出能够统一描述惰性气体分子晶体的结合和卤盐离子晶体的结合的一种新模型。在此模型中，正负离子被想像为“带净电荷的惰性原子”，离子间相互作用势被假设为净电荷之间的Ｃｏｕｌｏｍｂ势，相应的惰性原子的Ｌｅｎｎａｒｄ－Ｊｏｎｅｓ势和Ｂｒｕｃｈ－ＭｃＧｅｅ三体极化─—交换势之和，根据此模型对ＫＣｌ晶体的计算结果与实验基本符合。