单层二硫化钼光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了单层和体材料二硫化钼(MoS2)的电子能带结构及光学性质.在能带结构计算的基础上,计算了单层和体材料MoS2的介电函数虚部及实部,并导出了单层MoS2的能量损失谱、吸收系数、反射率、折射率和消光系数等.同时给出了体材料及单层MoS2介电函数图像中各峰值与对应的能带带间跃迁之间的关系.所得结果与实验结果及现有的理论结果相符合.     

由色散材料构成的体心立方晶体的光子能带计算

计算了小球排列构成的体心立方结构的光子带隙性质，小球的介电函数可以是极化激元型或等离子型．虽然在通常的介电材料体心立方结构中并不容易形成光子带隙，但在我们考虑的这两类情况中均发现绝对带隙．本中讨论的光子能带结构是由非常有效的矢量波多重散射方法计算，该方法可以精确地处理介电函数在界面附近的突变．     

用有效介质理论模拟Ag/AAO纳米有序阵列复合结构光学常数

运用Maxwell—Garnett有效介质理论，计算了Ag／阳极氧化铝（AAO）纳米有序阵列复合结构的光学常数（250～2000nm波段），探讨了Ag组分的体积分数对Ag／AAO光学常数的调制作用和Ag纳米粒子的长径比对其表面等离子共振吸收的影响．模拟结果表明，随着Ag组分体积分数的增加，在小于450nm波段，Ag／AAO复合结构的介电函数实部和折射率均逐渐减小，而介电函数虚部和消光系数逐渐增大；在大于450nm波段，Ag／AAO复合结构的介电函数实部、介电函数虚部及折射率均逐渐增大，消光系数则变化较小．模拟结果显示出Ag纳米粒子的长径比与复合结构表面等离子共振吸收峰位有较强的相关性．另外，理论模拟预期透射谱也与实验透射谱变化趋势一致．     

BaTaO2N局域电子结构及光学性质的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的第一原理方法计算了BaTa02N的局域能带结构、态密度和光学性质．能带结构结果表明,BaTa02N属于直接带隙半导体,其能带宽度Eg=0．62eV;价带主要由O2p,N2p和Ta5d态电子构成,且N2p态位于价带顶;导带主要由Ta5d态电子构成．基于能带结构和态密度分析了BaTaO：N的介电函数以及折射率、光电导率、吸收谱和能量损失函数等光学性质．静态介电常数（0）=6．13,折射率no=2．48,在紫外区有较大的吸收系数．     

碳纳米管的光吸收

采用发展了的转移矩阵方法计算了碳纳米管的能带结构,计算并讨论了碳纳米管的吸收系数和介电函数.     

基于介电函数实验值拟合对一维光子晶体能带结构的分析与讨论

使用与在宽波段范围内TiO2,SiO2介电函数相似的指数型函数,利用数值拟合方法,给出了与实验介电函数值完全吻合的色散关系;将其直接应用于平面波展开法,计算分析了一维TiO2/SiO2色散光子晶体能带结构.与常规平面波展开法的计算结果对照发现,由两种方法分别计算得到的能带结构中均有两个较宽的光子带隙,但两者的带宽和位置...     

CrSi2电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于第一性原理的密度泛函理论赝势平面波方法,对CrSi2的能带结构、态密度和光学性质进行了理论计算,能带结构计算表明CrSi2属于一种间接带隙半导体,禁带宽度为0．353eV;其能态密度主要由Cr的3d层电子和Si的3p层电子的能态密度决定;同时也计算了CrSi2的介电函数、反射率、折射率及吸收系数等．经比较,计算结果与已有的实验数据符合较好．     

基于第一性原理的BaTiO3晶体电子结构和光学性质研究

应用第一性原理模拟得到了完整的压电材料BaTiO₃晶体的态密度、介电函数、吸收光谱、复折射率和复数光电导谱.计算结果表明,介电函数虚部、吸收光谱、复折射率和复数光电导谱的峰值位置存在对应关系,它们均与BaTiO₃晶体的的电子结构有关.计算结果与实验结果基本相符.     

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.     

正交相铌酸钾( KNbO3)电子能带结构以及介电和铁电性能的第一性原理研究

利用基于密度泛函(DFT)的第一性原理,计算正交相KNbO3的电子能带结构、复介电频谱图和自发极化,得到KNbO3电子能带结构、介电常数以及自发极化,同时得到Nb、O、K各原子之间的成键关系,以及它们在电子能带结构、介电常数和铁电性能中的不同作用,并从理论上分析其介电常数随频率变化以及铁电性能产生的原因.     

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。     

复介电一维双周期光子晶体的透射谱结构及其特性

利用传输矩阵法研究一维双周期光子晶体的带隙结构、增益和衰减特性。结果表明:双周期一维二元和三元复合光子晶体的光子带隙结构具有宽禁带的特点,并且两带隙的交叠处出现了多个共振透射峰;当组成该光子晶体的一种介质为复介电且其虚部为负时,各共振透射模式都出现了不同程度的增益;随着复介电常量虚部的增加,各透射增益先增加后减少,中间存在一极值点,但是各共振透射模式出现透射增益极值点的虚部不同,且最大增益的大小也不同;当组成该光子晶体的一种介质的复介电虚部为正时,各共振透射模式的透射峰出现衰减。     

高压下3C SiC的电子结构、弹性与热力学性质

运用密度泛函理论的超软赝势平面波方法对3C SiC晶体结构进行了几何优化,得到与实验值相符的晶格参数,在压强为0～100GPa范围内对3C SiC的电子结构与弹性进行了计算,结果表明晶体结构是稳定的,且带隙随着压强的增大而减小。然后利用准谐德拜模型研究了3C SiC在温度为0～2100K、压强为0～100GPa范围内的热力学性质,结果表明其等容热容、热膨胀系数及熵函数都随温度的升高而增大,随压强的增大而减小,而德拜温度随温度的升高而减小,随压强的增大而增大。     

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．     

具有复介电常量对称结构一维三元光子晶体透射谱的研究

利用传输矩阵法理论,研究含复介电常量对称结构一维三元光子晶体的光传输特性。结果表明：当各层介质的介电常量均为实数时,在较宽的禁带范围内出现一条透射率为100%的透射峰;当介质介电常量含正虚部时,禁带中的透射峰出现透射衰减现象,若含有负虚部时,透射峰则出现透射增益现象;随着复介电正虚部的增大,透射峰出现单调衰减,而随着复介电负虚部绝对值的增大,透射增益达到一极大值,随后减小;在不同介质层引入复介电常量引起透射峰的透射率衰减或增益强度不同。这些特性对设计光放大器、衰减器等新型光学器件有一定的参考价值。     

采用谐振腔微扰法的NiZn铁氧体介电常数测量

谐振腔微扰法广泛用于材料微波介电性能的测量,它与常规的测量方法相比,具有样品尺寸小、计算公式简单的优点,在近似计算频率、谐振腔品质因数、材料的介电常数等方面具有较高的应用价值.采用谐振腔微扰法,测量不同配方NiZn铁氧体在微波频段的复介电常数,计算得到介电常数的虚部ε″和实部ε',进而分析Ni和Zn的含量对NiZn铁氧体材料介电常数的影响.     

三种新型氮化锗材料的第一原理原子尺度研究

采用第一原理框架下的平面波+赝势方法,对Ge_3N_4的三种新结构进行了计算.计算结果表明四方、单斜和正交结构的氮化锗满足力学和热力学稳定条件,都可以稳定存在.o-Ge_3N_4的抗剪切能力和硬度都是三者之中最高的.本文得到了三种相的声子谱,即介电函数、能量损失谱和光吸收谱;研究发现在可见光区域三相的吸收都很弱,主要呈现出紫外吸收特征.介电函数虚部的峰值是由N-2p轨道的电子向Ge-4s和4p轨道跃迁形成的.声子谱表现出N原子和Ge原子杂化的特征.此外,也成功地得到了静态介电常数和离子体频率.     

闪锌矿结构GaN,AlN和合金Ga1—xAlxN光学性质计算

闪锌矿结构ＧａＮ、ＡｌＮ和合金Ｇａ１－ｘＡｌｘＮ光学性质计算何国敏王仁智郑永梅（厦门大学物理学系厦门３６１００５）随着人们对发光二极管和半导体激光器等光电器件的深入研究,工作于蓝紫波段的半导体材料受到普遍的重视．宽带隙半导体ＧａＮ和ＡｌＮ正是目前蓝紫...     

Pt掺杂锐钛矿型TiO2电子结构和光学性质第一性原理研究

为了研究Pt掺杂对锐钛矿型TiO2电子结构和光学性质的影响,本文采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,对未掺杂和Pt掺杂锐钛矿型TiO2的电子结构和光学性质做第一性原理计算。得到了掺杂前后的品格结构常数、结合能电子态密度分布、能带结构、介电函数虚部、光吸收系数等性质,定性地分析了掺杂前后能带结构和光学性质的变化。研究结果表明,Pt掺杂锐钛矿型TiO2带隙中能产生新的能带,而且能带位置明显下移,掺杂后不但能使TiO2的吸收带产生红移,而且在可见光区具有较大的吸收系数,表现出较高的光催化活性,理论与实验基本吻合。