不同应变状态下超晶格InAs／GaAs的电子结构

采用内部求和空ｄ轨道处理下的线性丸盒轨道方法，对以ＩｎＡｓ为衬底和以ＧａＡｓ为衬底以及ＩｎＡｓ层和ＧａＡｓ层自由形变三种不同的应变状态下的超晶格（ＩｎＡｓ）ｎ／（ＧａＡｓ）ｎ（００ｌ），（ｎ＝１，２，３，４，５）的电子结构进行了全面的第一性原理计算，得出了其能带结构、带隙值及态密度分布，考察了各能隙随层厚的变化规律以及带隙的应变效应，所得结果与光致发光实验数据以及从头计算赝势方法对以ＧａＡｓ为衬底的单层超晶格（ＩｎＡ）１／（ＧａＡｓ）１的计算结果相一致．     

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。     

掺杂和应变对硅纳米线电子结构与光学性质的调制影响

为了研究掺杂和应变对[111]晶向硅纳米线的电子结构与光学性质的调制影响,基于密度泛函理论体系下的广义梯度近似(general gradient approximation,GGA),采用第一性原理方法开展了相关计算。能带计算表明：空位掺杂和元素掺杂均引入杂质能级,形成了N型和P型半导体材料。单轴应变则进一步减小了带隙,增强了掺杂硅纳米线的导电性,但由于应变也修饰了费米面附近能级的形貌,能带曲率突变影响了体系的导电性能。光学性质计算表明：相比于空位掺杂,元素掺杂更有效地改变了SiNWs的介电函数、吸收系数、折射率与反射率等光学参数,而单轴应变则削弱了元素掺杂的影响。拉应变提升了光吸收的范围和强度,尤其是可见光波段,使掺杂硅纳米线成为优质光伏材料,压应变则降低了对紫外光波段的吸收效率。在紫外区域,拉应变和压应变对掺杂硅纳米线的折射率与反射率的影响相反,在红外和可见光区域影响则一致。本文研究结果为基于应变和掺杂硅纳米线的光电器件设计与应用提供一定的理论参考。     

第一性原理研究Bi2Te3材料及在应变作用下的电子结构变化

通过第一性原理系统地研究了Bi2Te3块体和薄膜的电子结构及其在应变下的电子结构变化。计算结果表明:Bi2Te3块体属于直接带隙半导体,宽度约为0.177eV,Bi2Te3单QL(Quintuplelayer)薄膜则呈现间接带隙特征,带隙值约为1.031eV;在不超过3%的应变作用下,块体和薄膜材料的能带结构不受影响,但带隙宽度随应变增加成线性变化关系。
     

BaZrO3晶格畸变的电子结构和光学性质的第一性原理计算

基于第一性原理密度泛函理论,计算分析了Zr原子晶格畸变对立方BaZrO3的能带结构、能态密度、Mulliken电荷布居和光学性质方面的影响．计算结果表明,随着Zr原子z坐标的上移,BaZrO3晶体的畸变程度越来越大,O原子的电子逐渐转移到Zr原子上,价带与导带渐渐重叠,能隙消失,介电函数也有较大改变,即Zr原子晶格畸变可以强烈影响BaZrO3的电子结构和光学性质．     

新型超硬材料R3m-BC2N的弹性及其各向异性的研究

本文运用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法首先计算了R3m-BC2N的弹性普适各向异性指数AU及各向异性分数比AB,AG,表明R3m-BC2N是弹性各向异性材料.然后研究了不同晶向上的拉伸与剪切的应力应变曲线.由于其各向异性,在[1000]和[0001]晶向上R3m-BC2N显脆性,而在(0001)[0010]晶向上材料具有较强的韧性.接着利用声学波速计算得到传播方向为[0001],(0001)上的热导率,显示了此材料的热导率各向异性.最后计算其电子结构,得到其禁带宽度为3.756eV.综上,所有研究都为实验合成R3m-BC2N提供了一定的理论基础.     

静压下GaN/AlN应变超晶格的晶格动力学研究

利用弹性理论计算出静压下应变超品格两种组分材料的纵向晶格常数的改变，并用来修正应变存在时的面间力常数．在此基础上研究了应变对GaN／A1N超晶格的L-声子的色散关系和振动模式的影响．结果表明，应变可以在一定程度上破坏GaN和A1N中L-声子的准限制模式．另外静压对L-声子的色散关系影响显著，而对原子的振动模式影响较小．     

扶手椅型石墨烯纳米带输运性质的应变调控——以微小应变作用为例

采用非平衡格林函数方法和密度泛函理论的第一性原理,计算外加非轴向微小应变作用下扶手椅型石墨烯纳米带的电子能态密度和透射谱.结果表明,半导体型扶手椅石墨烯纳米带的电子透射系数和能态密度对外加非轴向应变十分敏感,金属型扶手椅石墨烯纳米带的带隙在微小应变下即可打开.     

NaCaF3晶体的电子结构及光学性质

基于第一性原理超软赝势平面波方法,对钙钛矿结构NaCaF_3晶体的电子结构与光学性质进行了研究.对NaCaF_3晶体的结构进行了几何优化,计算了其能带结构、态密度、介电函数、能量损失函数、反射光谱和吸收光谱,获得了相关的光学性质.研究结果表明NaCaF_3晶体是间接带隙化合物并具有宽带隙,而且表现出光学各向异性,其光反射峰值的位置和能量损失函数计算的结果相吻合,光学吸收边在4.989 e V处.此外,根据介电函数虚部的色散关系可推断出其在较高能量的光谱范围内具有良好的透过率.     

二维Ta4C3O2电子结构的拓扑性质

过渡金属碳化物和氮化物也被称为MXenes材料,是一类具有独特性质的新型二维材料.经第一性原理计算发现,二维Ta₄C₃O₂的电子结构可能具有拓扑性质,而Ta₄C₃已被成功制备,Ta₄C₃O₂可通过表面功能化实现制备.这些结果将为研究MXenes材料的拓扑性质提供有利借鉴,也为今后的实际应用奠定基础.     

钙钛矿型LaMnO3和LaMnO3.2011的结构分析

合成了两个稀土复合氧化物LaMnO3和LaMnO3.2011。利用XRD测定了晶体结构，利用随机程序TPEOR计算了晶胞参数，比较了两者的晶体结构。     

烧结温度对LaMnO_3晶胞常数的影响

通过Ｘ－射线粉末衍射法，研究了烧结温度对精密晶胞常数的影响．三个晶轴因烧结温度的不同而伸缩，其中ｃ轴的变化特别强烈．在１１００℃和１３００℃两处，ｃ轴最长，从而能够促进催化剂表面的氧离子缺位．这个结果将解释晶轴变化与吸附和催化性能之间的联系     

制备条件对LaMnO3催化氧化碳黑活性的影响

通过改变煅烧温度、煅烧时间和前驱体溶液pH值,在不同条件下用溶胶凝胶法制备了LaMnO3钙钛矿型催化剂。使用BET、XRD等实验手段对催化剂进行了表征测试,利用热重分析仪对催化剂催化氧化碳黑的活性开展了程序升温氧化实验研究,并用Coats-Redfern方法进行了反应动力学分析。实验结果表明,煅烧温度对LaMnO3钙钛矿催化剂的形成起到关键作用,973K煅烧的催化剂可以获得最大的反应活性;煅烧时间对钙钛矿的形成也有一定影响,煅烧超过6h的催化剂活性较高;前驱体溶液pH值呈碱性时,可以获得最大的催化剂表面积以及表面活性位密度,从而提高催化剂的整体活性。     

镧锶锰氧的电磁性能与吸波特性

用溶胶-凝胶法制备了LaxSr1-xMnO3超微粉末.测量数据表明随着x值的增大,其磁导率的实部、虚部及损耗角正切的波峰均向低频端偏移,峰值增加;对x=0. 5样品的吸波特性研究表明其片状在 2. 2mm厚时吸波较好,峰高达 25dB;而对于柱状样品,当柱高 2. 2mm时,吸收峰高却达 34dB,这可能与电磁波在柱间的多次反射吸收有关。     

机械化学法制备纳米锰酸镧粉体

本文将La2O3和Mn3O4的混合粉体作为原料,通过高温(1223K)固相反应方法和机械混合(球磨)法合成出锰酸镧粉体,并利用XRD、SEM和BET对各种粉体进行了相组成、微观结构和比表面积的分析和测试。结果表明,机械化学法可以制成超细的无定形混合粉体,将这种粉体在973K下煅烧5h可以获得纳米锰酸镧粉体。     

LaMnO3不同晶位掺杂的磁电阻效应

基于研究钙钛矿型氧化物磁电阻效应的目的,采用固相反应法制备了实验所需的单相多晶样品,主要就La位二价金属离子掺杂和稀土互掺及Mn位掺杂对LaMnO3磁电阻影响的实验结果作比较研究,发现La位稀土互掺对磁电阻的影响可以用晶格效应来解释,并明确指出La位和Mn位掺杂是提高和调制钙钛矿型锰氧化物超大磁电阻效应的一种有效途径.     

单表面层磁性超晶格的相变性质

目的研究具有单个表面层的磁性超晶格的表面性质。方法在横场伊辛模型的框架内,采用平均场近似的方法。结果讨论了表面层交换作用的临界值同内层交换作用之间的关系以及表面层交换作用的临界值与交替的主体材料之间的依赖关系。结论数值结果与以前的理论计算结果比较发现,采用平均场近似与其他方法所得到的结果一致。     

稀土钙钛矿型LaMnO3+λ催化剂的结构与性能的研究

研究了稀土钙钛矿型LaMnO3 λ催化剂的结构与性能的关系,合成过程中控制氧分压的不同,所得样品的结构与性能存在差异,并呈现规律性变化.该系列催化剂分别进行了CO氧化,二甲苯燃烧,水汽转化实验,其催化性能的差异与其结构变化相吻合.     

Thermal conductivity measurement of InGaAs/InGaAsP superlattice thin films

The thermal conductivities of InGaAs/ InGaAsP superlattices with different period lengths were measured from 100 to 320 K using 3ω method. In this temperature range, the thermal conductivities were found to decrease with an increase in temperature. For the period length-dependant thermal conductivity, the minimum value does exist at a certain period length, which demonstrates that at a short period length, superlattice thermal conductivity increases with a decrease in the period length. When the period is longer than a certain period length, the interface thermal resistance dominates in phonon transport. The experimental and theoretical results confirmed the previous predictions from the lattice dynamics analysis, i.e. with the increase in period length, the dominant mechanisms of phonon transport in superlattices will shift from wave mode to particle mode. This is crucial for the cutoff of the phonons and lays a sound foundation for the design of superlattice structures.     

侧向YIG/YAG超晶格表面极化子与体连续模式的研究

在Voigt位型下利用等效磁导率张量及Maxwell方程组计算了推迟模式下半无限超晶格自旋波谱的色散方程及体连续方程,并以YIG/YAG超晶格为例进行数值计算,着重分析该超晶格的表面模式和体模式,通过改变构成超晶格的两种层的厚度的比值、外场时,可以调节两支表面模式的频率以及体模式的频带和禁带,这种调节作用是与两种层的饱和磁化值和旋磁比密切相关的。