V掺杂CrSi2能带结构的第1性原理计算

 采用基于第1性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法和广义梯度近似,计算了V掺杂CrSi₂体系的能带结构和态密度,计算结果表明,本体CrSi₂是具有ΔE_g=0.35eV狭窄能隙的间接带隙半导体,其费米面附近的态密度主要由Cr的3d层电子和Si的3p层电子的态密度决定;V替代Cr掺杂后,费米能级进入价带,费米面插在价带的中间,带隙变窄,且间接带隙宽度ΔE_g=0.25eV;掺杂后费米面附近的电子能态密度则由Cr的3d层电子、V的3d层电子和Si的3p层电子的态密度共同决定,掺杂后V原子成为受主,在价带顶附近贡献了一定数量的空穴,使掺杂后CrSi₂的导电类型变为p型,提高了材料的电导率.     

铁基超导体中动能参数对费米面的影响

压力效应或在基底上的单层铁基超导体中配体环境的改变可以导致Fe—As(Se,Te)键的变化,从而影响铁平面上的电子态.根据1个铁基超导体中的二轨道四带紧束缚模型,研究了与Fe—As(Se,Te)键相联系的动能参数对费米面的影响.通过调节动能参数,获得了围绕Γ点的空穴型α和β费米面和围绕M点的电子型γ和δ费米面的变化趋势.动能参数t1、t2和t3可以改变空穴型费米面和电子型费米面的形状和大小,动能参数t4决定了2个空穴型费米面之间和2个电子型费米面之间的距离.通过比较存在压力情况下或单层铁基超导体的实验所得的费米面和我们的结果,便能确定相应系统的紧束缚模型.     

Mn掺杂GaN(100)薄膜第一性原理的研究

采用第一性原理计算了Mn掺杂GaN非极性(100)薄膜的原子和电子结构.结果表明弛豫后表层Ga原子向体内移动,与Ga原子成键的表层N原子向体外移动,表层Ga-N键长收缩并扭转.通过对Mn原子掺杂在不同层总能量的比较,发现GaN(100)薄膜中Mn原子更容易在表层掺杂.弛豫后,掺杂在表层的Mn原子及与Mn原子成键的表层N原子都向体内发生很小的移动,Mn-N键没有发生明显扭转,但是弛豫后N原子向Mn原子靠近,Mn-N键收缩.Mn原子的掺杂使得Mn3d与N2p轨道杂化,产生自旋极化杂质带,自旋向上的能带占据费米面.掺杂后的薄膜表现为半金属性,适合于自旋注入.     

稀土（Sc, Y, La）掺杂CdS光电性质的第一性原理研究

采用第一性原理赝势平面波方法对CdS掺杂稀土元素(Sc、Y、La)的光电性质进行了计算与分析.计算结果表明:Sc、Y、La掺杂后,CdS的晶格常数增大,晶胞体积也相应增大.Sc、Y、La置换Cd导致费米面进入导带中,禁带宽度有所增大,导电类型变为n型,说明稀土Sc、Y、La是n型掺杂剂.稀土原子Sc、Y、La在费米能级处提供了额外的载流电子,对CdS的电子结构起到了改善作用.稀土原子的引入,增强了稀土原子与相邻S原子的相互作用,且稀土原子与S成键都有很高的共价性.稀土掺杂后CdS的静态介电常数、吸收系数和反射率都明显降低,表明其导电性和光的透过率增强.以上结果说明稀土元素的掺入能有效调制CdS的光电性质.     

Ru掺杂MnO2电子结构的第一性原理浅析

通过密度泛函理论框架下的第一性原理的广义梯度近似方法(GGA),对金红石型MnO2以及掺杂Ru形成的复合氧化物Mn0.875Ru0.125O2的晶体结构、能带结构、电子结构和态密度等进行计算.结果表明:计算的金红石型MnO2以及RuO2的点阵参数与文献的数值相吻合;Ru掺杂后使金红石型MnO2的晶胞体积变大;Ru掺杂后使体系在费米面附近引入了杂质能级,材料由直接间隙半导体转变为半金属,导电类型发生了改变.     

石墨烯电子结构和声子谱的第一性原理计算研究

基于密度泛函理论和密度泛函微扰理论框架,采用模守恒赝势和局域密度泛函近似,计算石墨烯的电子结构和声子谱.发现石墨烯是一带隙为零的半导体,在Dirac点附近的态密度来源于C原子pz轨道;掺杂后第一布里渊区的费米面由位于Dirac点处的点变为围绕Dirac点的弧形,与角分辨光电子谱实验所得到的掺杂情况下的费米面相符.声子谱计算结果表明,石墨烯布里渊区中心的声子谱有三个光学支和三个声学支,计算得到的具有拉曼活性的声子频率与拉曼光谱实验结果相近.     

Si掺杂过渡元素Sc、Ti、V、Cr电子结构研究

文章采用第一性原理的平面波赝势方法,对单晶Si掺杂4种过渡元素的体系从晶格参数、电子结构以及光学性质等方面进行了理论计算与研究。计算结果表明,在4种掺杂元素中,掺杂Cr元素的晶格参数、晶胞体积反而变小,晶胞能最低,体系也最稳定。从体系的电子结构分析发现,在单晶Si中掺杂这4种过渡元素时,掺杂Cr元素的体系杂化最为剧烈,吸收峰位于费米面以上的2.42～2.80eV区域,是由Si的2p电子与Cr的3d轨道作用所致,在该区域的波长为443～513nm,位于可见光区,同时掺杂Cr的体系最稳定。     

电声散射的图象规则

我们采用场论中标准办法,对电声作用求出书写散射矩阵元的规则。这样就无需像通常那样引入格林函数,也比利用密度矩阵ρ去处理要简单得多。讨论只限于费米面附近的电子和空穴,费米面以下的空穴看作正孔。不导致电子自旋改变的相互作用能H_(ep)取作     

磷烯硼碳二磷异质结电子输运性质的掺杂调控

利用密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的第一性原理计算方法,研究了有限偏压下扶手椅边缘和锯齿边缘磷烯-硼碳二磷(P-BC_2P)范德瓦尔斯异质结的电子输运性质,以及N型电子/P型空穴掺杂对2种边缘形貌异质结电子输运性质的影响.研究结果表明:(1)有限偏压下,2种边缘形貌P-BC_2P范德瓦尔斯异质结均呈现非线性变化和负微分电阻效应.扶手椅边缘P-BC_2P异质结的电流增长快于扶手椅边缘磷烯纳米带,锯齿边缘P-BC_2P异质结的电流增长慢于锯齿边缘磷烯纳米带.(2)掺杂浓度0.001～0.01 e/atom范围内,N型电子/P型空穴掺杂能有效调控P-BC_2P异质结的电导.相比未掺杂,扶手椅边缘P-BC_2P异质结的电导在P型空穴掺杂时最多增加和最多减少均为20%,在N型电子掺杂时最多减少46.7%;锯齿边缘P-BC_2P异质结的电导在P型空穴掺杂时最多增加196%,在N型电子掺杂时最多增加164%.     

等离子体吸收边对多层膜磁光克尔效应的影响

通过分析由光诱致的电荷密度涨落对铁磁／非磁性金属多层膜非磁性层中费米面附近电子的交换劈裂能的影响，对ＮＭ层金属附加磁光克尔效应的频谱特性进行了理论推导和定量计算，证明ＦＭ／ＮＭ多层膜在其ＮＭ层的等离子体吸收边附近确定可能存在磁光克尔谱的增强，并讨论了有些样品没有出现这种增强峰的原因。     

GaAs/AlGaAs超晶格的光致发光

在温度T=77K,测量了GaAs/Al0.3Ga0.7As超晶格的光致发光,发现在波数ν=13156cm-1和ν=12289cm-1处分别存在一个强发光峰和一个弱峰.理论分析表明,强峰是量子阱中基态电子与重空穴复合发光;而弱峰与底层GaAs重掺Si有关.由强发光峰的半高宽可以确定量子阱中的掺杂浓度.理论计算值与实验结果符合得很好.     

GaAs_(1-x)Sb_x/GaAs量子阱的Type-II特性

研究了分子束外延生长的不同含量的GaAs1-xSbx/GaAs量子阱的光荧光特性和时间分辨光谱特性.分析表明,利用电子空穴分离导致了能带弯曲和能带填充效应,实验结果说明了GaAs1-xSbx/GaAs异质结至少在Sb原子数目百分比为16%￣26%时是Type-II结构.     

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．     

GaAs光电导开关激子效应的光电导特性

从GaAs光电导开关的激子效应和光激发电荷畴理论基础出发,研究了强电场触发下GaAs光电导开关激子效应的光电导特性;光激发电荷畴与激子效应的相互作用以及激子的形成、传输及离解过程形成自由电子和空穴,为激子激发光电导提供了必要的条件。影响激子效应的光电导特性的主要因素有:激子能级的吸收,束缚激子及光激发电荷畴引起的能带重整化效应,多声子跃迁,束缚激子沿位错线发生分裂和漂移。在上述因素的相互耦合作用下,使得GaAs光电导开关激子效应的光电导呈现出一定的振荡特性。     

GaAs原子链耦合石墨烯电子输运性质的理论计算

基于密度泛函理论,运用非平衡格林函数对(GaAs)_4原子链耦合石墨烯纳米条带的电子输运性质进行了第一性原理计算,结果发现通过改变原子链与石墨烯之间的距离可以有效调制系统的电子传输行为.当(GaAs)_4原子链与石墨烯之间的距离d在0.10~0.28nm的范围内变化时,石墨烯、原子链上各自的电子传输要相互影响,且系统的平衡电导在2G_0~7G_0之间发生G_0(G_0=2e~2/h)整数倍的变化,即表现出量子化电导现象;当d0.28nm时,总的电导等于各自的电导之和,此时(GaAs)_4原子链与石墨烯之间的耦合很弱,各自的电子输运相互影响很小.     

抛物型量子点的非线性光学整流研究

在紧凑密度矩阵方法和迭代法的框架下,从理论上研究了抛物型量子点(QDs)在不同的量子点半径、宽度以及外加电场和磁场下光学整流(OR)系数.在有效质量近似下,计算了量子点中电子的受限波函数和能量.给出了典型GaAs/AlGaAs抛物型量子点的数值结果.通过研究发现,非线性光学整流系数受到量子点的宽度、半径以及电场和磁场的...     

半抛物量子阱中折射率双峰结构改变的研究

吸收边缘半抛物量子阱折射率的双峰结构的改变作为入射光强度的功能一直被研究,而且已经获得运用密度矩阵和迭代法所推导的关于折射率改变的公式．并呈现了在典型的AIGaAs／GaAs量子阱中所推导的数值结果．结构表明,入射光强度和半抛物量子阱的束缚频率是对折射率双峰结构的最大影响参数．     

An investigation on terahertz response in electro-optic crystals excited at 1.03 lm wavelength

We theoretically investigate terahertz(THz)emission and detection from h110i-oriented electro-optic(EO) crystals adapted for Yb-doped femtosecond pulse laser.According to the principles of phase-matching condition, the dispersion relation between optical velocity and THz pulse,THz absorption spectra, and coherence lengths of CdTe, GaP,and GaAs crystals below the phonon resonant frequency are calculated correspondingly. The optical rectification and EO sampling process of above crystals with the same thickness of0.1 mm are simulated. As a consequence, we found that the optimal emission frequency of CdTe is at 2.65 THz, however,it reaches 6.56 THz of GaAs and 4.77 THz of GaP. With the help of frequency response function, the calculated cut-off frequency of CdTe is only 3.45 THz, while GaAs and GaP achieve 7.15 and 6.37 THz correspondingly. Finally, the EO sampling sensitivity of GaAs is higher than CdTe and GaP when the crystal's thickness exceeds 1.58 mm. The strong THz absorption of CdTe saturates distinctly the EO sampling sensitivity with its thickness increasing.     

An investigation on terahertz response in electro-optic crystals excited at 1.03 μm wavelength

We theoretically investigate terahertz （THz） emission and detection from （ll0）-oriented electro-optic （EO） crystals adapted for Yb-doped femtosecond pulse laser. According to the principles of phase-matching condition, the dispersion relation between optical velocity and THz pulse, THz absorption spectra, and coherence lengths of CdTe, GaP, and GaAs crystals below the phonon resonant frequency are calculated correspondingly. The optical rectification and EO sampling process of above crystals with the same thickness of 0.1 mm are simulated. As a consequence, we found that the optimal emission frequency of CdTe is at 2.65 THz, however, it reaches 6.56 THz of GaAs and 4.77 THz of GaP. With the help of frequency response function, the calculated cut-off frequency of CdTe is only 3.45 THz, while GaAs and GaP achieve 7.15 and 6.37 THz correspondingly. Finally, the EO sampling sensitivity of GaAs is higher than CdTe and GaP when the crystal＇s thickness exceeds 1.58 mm. The strong THz absorption of CdTe saturates distinctly the EO sampling sensitivity with its thickness increasing.     

GaAs／Ga_（1－x）Al_xAs超晶格结构中量子磁隧穿传输系数的计算

该文特厄密函数作为包络波函数，利用传递矩阵方法计算了电子隧穿ＧａＡｓ／Ｇａ（１－ｘ）ＡｌｘＡｓ双量子阱超晶格在外加电磁场作用下的传输系数，并对计算结果作了讨论．