Sb、In掺杂对SnO半导体能带结构的影响

基于密度泛函理论第一原理,利用平面波超软赝势法计算了SnO超胞掺杂不同含量Sb和In元素后的能带结构、态密度和分波态密度变化特性.研究发现,Sb和In元素掺杂都可使SnO半导体的禁带宽度变窄,导电特性显著提高.Sb掺杂后,SnO为n型半导体,其导电带底部明显下降,掺杂浓度越高,电导率越强,这更有利于SnO半导体异质结和...     

In、Ga掺杂对SnO2的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法，建立了本征SnO2、SnO2:In、SnO2:Ga和SnO2:(In,Ga) 超晶胞模型并进行了几何结构优化，对其能带结构、 态密度、 电荷密度及光学性质进行了模拟计算. 结果显示，相比于SnO2:In和SnO2:Ga，SnO2:(In, Ga)的晶格常数更接近于本征SnO2，可有效降低SnO2材料掺杂体系的晶格畸变. SnO2中In、Ga的掺入能够增大材料的带隙值，且能带结构向高能方向移动，材料呈现典型的p型半导体特性. SnO2:(In, Ga)中，In与Ga掺杂原子和O原子的电子云呈现出共价键特性. 光学性能表明，SnO2:(In, Ga)晶体中，光子能量在0~2.45eV和大于6.27eV的范围内表现出良好的介电性能，在微型微电子传感器机械系统器件和高密度信息存储等方面具有良好的应用前景. SnO2:(In, Ga)在可见光范围内具有105cm-1数量级的吸收系数，能够强烈地吸收光能，在光电器件的吸收材料中具有潜在的应用前景.     

Sb掺SnO_2的光电性质研究

基于密度泛函理论,我们研究了掺杂浓度为12.5%时Sb掺杂SnO2的电子结构和光学性质,包括能带结构、态密度、介电函数和光学吸收谱.掺杂后的SnO2材料的导电性得到了明显的增强,具有了半金属的性质;费米能级处能带细化,介电常数和光学吸收谱具有对应关系,光学吸收谱峰值发生了蓝移.     

Sb掺SnO_2的光电性质研究

基于密度泛函理论,我们研究了掺杂浓度为12.5%时Sb掺杂SnO2的电子结构和光学性质,包括能带结构、态密度、介电函数和光学吸收谱.掺杂后的SnO2材料的导电性得到了明显的增强,具有了半金属的性质;费米能级处能带细化,介电常数和光学吸收谱具有对应关系,光学吸收谱峰值发生了蓝移.     

粉末溅射SnO2:Pt薄膜和SnO2/SnO2:Pt双层膜的气敏特性

用粉末溅射方法制备了体掺杂型SnO2 :Pt薄膜和表面层掺杂SnO2 /SnO2 :Pt双层膜 .实验结果表明 ,由室温至 2 0 0℃ ,这两种薄膜对CO气体均显示了较高的灵敏度和选择性 .单层膜厚度和双层膜导电层及气敏层厚度对灵敏度有明显的影响 .通过对掺杂单层膜和双层膜气敏特性的比较 ,对粉末溅射SnO2薄膜的气敏响应机理进行了探讨 .     

ZnO半导体粉体制备工艺与电阻率的关系

采用固相合成法制备了氧化铝掺杂的氧化锌半导体粉体,通过X-射线衍射分析,探讨了掺杂量、煅烧温度和保温时间对粉体导电性能的影响.实验发现:Al2O3的掺杂量高于0.5%(摩尔比)时,会生成ZnAl2O4尖晶石相,降低ZnO的电导率;在一定的温度和保温时间下,才能保证有足够的Al3 进入ZnO的晶格,从而获得电阻率比较低的ZnO半导体粉体;温度过高和保温时间过长都会导致Al2O3与ZnO反应生成尖晶石,减少Al3 对Zn2 的置换率,并对电子产生散射,从而导致ZnO半导体粉体的电阻率升高;当Al2O3掺杂量为ZnO的0.5%(摩尔比)时,在1300℃下保温3h所得到的ZnO粉体的电阻率为18kΩ.cm.     

Al2O3/SnO2纳米复合粉体制备及其红外吸收特性研究

利用Sol-gel法制备了Al2O3/SnO2纳米粉体,颗粒大小为20 nm.研究了Al2O3掺杂对SnO2粉体物相结构、晶化行为及晶粒度的影响,并对Al2O3/SnO2复合粉体的红外吸收性能进行了研究.分析认为,所制备的SnO2粉体样品属于四方结构,Al2O3的加入对SnO2结晶温度、晶粒度等方面产生影响,可对SnO2晶粒生长有明显的抑制作用,大大降低其晶粒度.并且,Al2O3/SnO2复合粉体在400~1000cm-1波数范围内有较强的红外吸收.     

B、N掺杂对单层SnO磁性影响的第一性原理研究

采用自旋极化密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了非金属元素B或N替位掺杂对单层SnO电子结构和磁学性质的影响.计算结果表明,B或N原子掺杂单层SnO可以诱导出磁性,磁矩分别为0.84μB,0.44μB.在B-SnO掺杂体系中,磁矩主要来源于B-2p轨道和与之近邻的Sn-5p轨道.在N-SnO掺杂体系中,磁性主要来源于Sn-5p、O-2p和N-2p轨道.进一步研究两个B或两个N原子掺杂单层SnO的磁耦合发现,双B原子掺杂SnO超原胞的C1构型最为稳定,双N原子掺杂SnO超原胞的C4构型最为稳定,且都呈现出顺磁性.形成能计算表明,富Sn条件下更易于实现双原子掺杂.     

Cu掺杂TiO_2(101)和(001)面调制效应的第一性原理研究

文章采用周期性密度泛函理论,研究了Cu掺杂于锐钛矿TiO_2晶体、吸附和掺杂于TiO_2(001)和(101)表面及次表面后晶体结构的变化及形成能,并讨论了能带结构及态密度的变化.通过形成能的比较发现,Cu最佳掺杂位为TiO_2(001)表面空穴位,且掺杂后TiO_2禁带宽度明显减小并出现半金属性.通过态密度分析可以看出最佳掺杂位Cu-O之间发生较强p-d杂化,证明CuO相的出现.上述结果与实验吻合较好,有效揭示Cu掺杂TiO_2的微观机理     

掺杂Sb的SnO2基陶瓷导电薄膜的研制

对SnO2陶瓷导电薄膜的特性、导电机理、制备、应用进行了叙述,并且利用喷涂热解工艺制备了SnO2陶瓷导电薄膜,探讨了掺杂剂Sb的掺杂量、喷涂溶液的浓度对SnO2导电薄膜电阻值的影响     

Cr含量对Fe3Al合金电子结构及力学性能影响的第一性原理

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了Cr含量对DO3-Fe3 Al合金电子结构及力学性能的影响.通过计算掺杂前后体系的形成热和结合能明确Cr在超晶胞模型中的占位;通过计算各体系的弹性模量、布居、态密度及差分电荷密度揭示了Cr对Fe3 Al合金力学性能影响的微观机制.结果表明:含量为3.125 at.％时,Cr优先...     

In、Ga掺杂SnO_2的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,建立了本征SnO_2、SnO_2∶In、SnO_2∶Ga和SnO_2∶(In,Ga)超晶胞模型并进行了几何结构优化,对其能带结构、态密度、电荷密度及光学性质进行了模拟计算.结果显示,与SnO_2∶In和SnO_2∶Ga相比,SnO_2∶(In,Ga)的晶格常数更接近于本征SnO_2,可有效降低SnO_2材料掺杂体系的晶格畸变.SnO_2中In、Ga的掺入能够增大材料的带隙值,且能带结构向高能方向移动,材料呈现典型的p型半导体特性.SnO_2∶(In,Ga)中,In与Ga掺杂原子和O原子的电子云呈现出共价键特性.光学性能表明,SnO_2∶(In,Ga)晶体中,光子能量在0~2.45 e V和大于6.27 e V的范围内表现出良好的介电性能,在微型微电子传感器机械系统器件和高密度信息存储等方面具有良好的应用前景.SnO_2∶(In,Ga)在可见光范围内具有10~5cm~(-1)数量级的吸收系数,能够强烈地吸收光能,在光电器件的吸收材料中具有潜在的应用前景.     

Pd(Rh)掺杂AlN电子结构和磁性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法研究了Pd(Rh)掺杂Al N的磁性和电子结构,一个Pd(Rh)掺杂2×2×2 Al N超胞之后,其磁矩分别为2.98(2.0)μB每个超胞.能带结构表明Pd(Rh)掺杂Al N都是半金属.当用两个原子替代计算磁性能时,发现Pd掺杂Al N基态都是反铁磁排列,而Rh掺杂Al N会表现出铁磁性.Rh掺杂Al N的铁磁性可以用p-d杂化相互作用机制来解释.     

Cu/N共掺杂ZnS电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了本征ZnS、N单掺杂、Cu-N共掺杂与Cu-2N共掺杂ZnS晶体的能带结构、电子态密度与光学性质.结果表明,Cu/N共掺杂体系降低了体系的带隙,增加了其光催化活性.对于Cu-2N掺杂,分析其态密度,发现共掺杂体系的总态密度在费米能级附近更加弥散,更多的态密度穿越费米能级,使共掺杂更容易获得p-型ZnS,同时费米能级附近的杂质态降低了跃迁能,使得共掺杂体系能有效提高其在可见光区的吸收系数.     

V,Cr掺杂CdSe铁磁半导体的电子能态密度和半金属性质研究

在共轭梯度近似(GGA)下,采用第一性原理平面波赝势方法,对V和Cr掺杂闪锌矿CdSe半导体的基态电子能态密度和磁性进行了研究.结果表明,掺入磁性过渡金属V和Cr后的CdSe明显具有铁磁性,每个超晶胞的总磁矩为3.0和4.0μB,而且呈现出显著的半金属特征.这对在半导体工业中实现自旋载流子注入具有一定的理论价值.     

基于掺杂的透明导电氧化锡基薄膜电学性能研究

透明导电氧化锡基薄膜因其透明性和导电性两大基本特性而备受关注,但其导电性能仍需加强或改进.类金属材料具有强的红外反射性能,为提高透明导电氧化锡基薄膜的红外反射性能,对薄膜的导电性能进行了研究.氧化锡基薄膜因SnO2晶格中存在氧缺位或间隙离子而具有髙阻低导特性,可以通过适当的元素替代在其宽禁带内形成杂质能级而实现良好的导电性.概述了氧化锡薄膜的掺杂机理,综述了不同掺杂方式下SnO2基透明导电膜的导电性情况,并对透明导电氧化锡基薄膜的发展前景进行了展望.     

Mn掺杂AlN半导体的半金属铁磁性质

使用基于局域自旋密度泛函理论的第一性原理方法对Mn掺杂闪锌矿AlN半导体的电磁性质进行了研究.结果发现:Al0.96875Mn0.03125N合金显示出明显的半金属铁磁性,晶胞的总磁矩为4.0μB,主要来自于磁性金属Mn原子,其近邻N原子也有微弱贡献.这一研究对在半导体工业中实现自旋载流子的注入具有一定的理论价值.     

Cu/Al共掺ZnO光学性质的第一性原理计算

利用Material Studio2017软件中基于密度泛函理论的CASTEP模块,仿真建立2×2×2的ZnO超晶胞,在相同情况下用不同比例的Cu/Al(Cu-Al、2Cu-Al和Cu-2Al)替换超晶胞中的Zn原子,得到Zn_1－x－yCu_xAl_yO体系,对本征ZnO和各掺杂体系ZnO的电子结构和光学性质进行了第一性原理计算.结果表明:上述各掺杂体系在低能区的光吸收均发生红移,体系为简并半导体.可针对ZnO的不同用途,通过控制Cu/Al掺杂比来提高该体系在可见光范围内的光吸收或光透射.在可见光范围内,Zn_{0.812 5}Cu_0.125Al_{0.062 5}O体系的光吸收最强,可用于制作太阳能电池板的光电极材料等;Zn_{0.812 5}Cu_{0.062 5}Al_0.125O体系的透光率高,可用于制作高透光ZnO半导体薄膜.     

第一性原理计算Al掺杂的正交相Ca_2Si的电子结构及光学性质

采用基于第一性原理方法对Ca_2Si和Al掺杂Ca_2Si的能带结构、态密度和光学性质进行计算.结果表明Al掺杂引起了晶格结构畸变,晶胞体积增大;Al掺杂Ca_2Si使得费米能级插入价带中,Ca_2Si导电类型变为P型半导体,禁带宽度由未掺杂时的0.26减小到0.144eV,价带主要由Si的3p,Al的3p以及Ca的4s和3d共同贡献,导带主要由Si的3p态贡献;光学性质的结果显示,由于Al掺入,ε1(0)值增大,ε2(ω)向低能端移动,吸收系数、复折射率增大,反射率减小.     

SnS电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法, 建立了SnS超晶胞模型并进行了几何结构优化, 对其能带结构、态密度、电荷密度及光学性质进行了模拟计算. 结果显示, SnS是一种直接带隙半导体,计算所得的带隙值0.503 eV低于实验值的1.3 eV.态密度计算表明,SnS是具有一定共价性的离子键晶体.当光子能量在0 ~ 3.10 eV和大于7.47 eV范围内时,晶体表现为介电性,在3.10 ~ 7.47 eV范围内晶体表现为金属性.SnS具有数量级105 cm-1的吸收系数,能强烈地吸收光能.