立方SrZrO_3电子结构和光学性质的研究

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似平面波超软赝势法,计算了立方SrZrO3的电子结构和光学性质。计算结果表明立方SrZrO3为间接带隙钙钛矿型复合氧化物,计算得到的最小带隙为3.33eV。计算并分析了立方SrZrO3的复介电函数、复折射率、吸收系数、反射率、损失函数和光电导率,计算得到静态介电常数为3.40,折射率为1.86,吸收系数的最大峰值为468431.8cm1,反射峰的最大值为0.472,理论计算结果与其他文献结果基本一致,并利用分子轨道理论解释了立方SrZrO3电子结构和光学性质之间的关系,这为立方SrZrO3的应用提供了理论参考数据。     

表面修饰调控单层ZnS电子结构和光学性质

为了研究H,F修饰单层ZnS对其电子结构和光学性质的影响,建立了H修饰、F修饰以及H-F共同修饰单层ZnS晶体结构。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,计算了各二维材料的晶体结构、稳定性、电子结构和光学性质。计算结果表明,单层ZnS是一种准平面结构,经过修饰后则转变为褶皱六元环结构,且修饰后的ZnS具有很好的稳定性。电子结构表明,单层ZnS是一种直接带隙半导体,其计算能隙为2.625eV,H修饰ZnS会导致其能隙增大,且转变为间接带隙半导体,F修饰和H-F共修饰则使得ZnS能隙不同程度减小。载流子有效质量结果显示,单层ZnS为轻空穴重电子型半导体,H或F修饰会导致半导体的空穴有效质量显著增大,电子有效质量的变化则相对较小。光学性质表明,H,F修饰会导致ZnS的吸收边发生蓝移,其中F修饰,H-F共修饰(H与Zn同侧,F与S同侧)ZnS对短中波紫外线的吸收效果明显增强,表明其在未来光电子领域有着广阔的应用前景。     

面心立方和亚稳液相Cu的电子结构和物理性质

根据SGTE数据库的晶格稳定参数和Debye-Gruneisen模型,运用纯金属单原子(OA)理论研究了面心立方和亚稳液相Cu的原子状态、原子势能、原子动能、原子体积、体弹性模量和热膨胀系数等物理参数随温度的变化关系。研究结果表明:电子结构计算结果与采用第一原理方法所得的结果一致;单键半径,原子动能和原子势能随温度上升而增加;线热膨胀系数计算值与实验值较吻合;固液相变时,Liquid-Cu的自由电子和共价电子均向非键电子转移,共价d电子向共价s电子转移,电子结构的转变降低液相的导电性,削弱液相原子配位的方向性,引起原子单键半径和体积增大。     

立方氮化硼的电子结构与热力学性质研究

利用第一性原理超软赝势平面波的方法,对立方氮化硼晶体结构进行了几何优化,得到晶格参数为0.359 3 nm;在优化结构的基础上计算得到带隙为4.654 eV,属于间接宽带隙半导体;零温零压下的弹性常数为C11=804.6 GPa、C12=161.2 GPa、C44=463.9 GPa及弹性模量B0=375.7 GPa;根据德拜模型近似,由弹性常量计算了德拜温度为1 924.8 K,并进一步得到定容热容随温度的变化关系,在高温下,热容接近杜隆—珀蒂极限。     

立方晶系点阵常数精确测定的程序设计

本文报导用TRS—80型微型计算机在X射线立方晶系数据处理中的一个应用程序。该程序能对衍射条纹指数化,确定晶体的结构类型,并能用外推法精确测定晶体的点阵常数。     

闪锌矿型ZnS的电子结构与热力学性质的研究

利用第一性原理超软赝势平面波的方法,对闪锌矿ZnS晶体结构进行了几何优化,得到晶格参数为0.5413nm;在优化结构的基础上计算了电子结构,证明闪锌矿ZnS为直接带隙半导体,带隙为2.213eV;零温零压下的弹性常数为C11=98.04GPa、C12=55.34GPa、C44=48.49GPa及弹性模量B0=69.57GPa;根据德拜模型近似,由弹性常量计算了德拜温度为358.5K,并进一步得到摩尔定容热容随温度的变化关系,在高温下,热容接近杜隆-珀蒂极限.     

ZnO/ZnS核壳结构纳米线的电子结构与光学性质

基于密度泛函理论的第一性原理,研究了纤锌矿型ZnS纳米线和ZnO/ZnS核壳结构纳米线的能带结构、电子态密度与光学性质.结果表明:相对于ZnS纳米线,ZnO/ZnS核壳结构纳米线的最小禁带宽度变窄,主要原因可能是ZnO/ZnS核壳结构纳米线中Zn原子的4s和3p态电子占据了导带底的部分能级.通过分析光学性质发现:ZnO/ZnS核壳结构纳米线的吸收波长向长波方向扩展,且在长波方向出现新的吸收峰,与最小禁带宽度变窄的现象一致.     

非极性纳米线压电电子和压电光电子学效应的研究进展

压电极化和半导体特性之间的耦合因具有独特的物理性质而引起了人们的关注,并由此兴起了一些新的研究领域(如压电电子学和压电光电子学).文章回顾了压电效应和压电光电子学效应对金属/半导体(M/S)和p-n结的影响,详细介绍了c轴和a轴压电电子和压电光电子学研究的基本进展和应用探索. c轴纳米结构中的压电效应是界面效应,它利用在纳米结构的局部M/S接触处或同质/异质结处产生的压电极化来控制载流子跨界面传输,并通过光感应载流子进行相应的光电过程.在非极性a轴纳米线中,外部应变感应的压电电荷沿整个极性表面分布,方向垂直于纳米线.压电半导体的电荷载流子传输过程在整个纳米结构体内受到压电效应的调节.     

分光光度法测定ZnS薄膜光学常数的理论改进

本工作考虑薄膜散射的影响,引入薄膜逆散射因子β,推导出薄膜基底系统和基底的透射比T=[P(n_f,β)+Q(n_f)sin2δ/2]~((-1)设计由透射比测定薄膜光学常数的计算程序;定义薄膜准填充系数P_f≡n_f/n_m从实验上确定ZnS的P_f与波长无关,从而简化了ZnS薄膜色散关系的计算法。改进后的分光光度法,简单、可靠、精度高。     

ZnS/ZnO核壳结构纳米线的电子结构与光学性质研究

基于第一性原理的密度泛函理论计算,研究了ZnS/ZnO核壳结构纳米线和ZnS纳米线的电子结构和光学性质.结果表明,两者都属于直接带隙半导体.同时,相对于ZnS纳米线,ZnO/ZnS核壳结构纳米线的最小禁带宽度变窄,其带隙变窄的主要原因可能是由于ZnS/ZnO核壳结构纳米线中O原子的2p态电子在价带顶参与杂化引起的.此外,通过对光学性质的分析发现ZnS/ZnO核壳结构纳米线的吸收波长出现红移,与ZnS/ZnO核壳结构纳米线最小禁带宽度变窄的现象相一致.     

非立方矿物的弹性常数和等压膨胀对温度的依赖性

根据固体的弹性模量对温度的依赖性能了解高温下的热弹性性质,我们得到了弹性模量与等压体积膨胀存在精确的指数形式公式,并计算了和这两种物质在不同温度下的弹性常数.所有计算结果和实验之吻合很好.     

C掺杂ZnS纳米线电子性质和磁性质

运用第一性原理方法研究了C掺杂ZnS纳米线的电子性质和磁性质.研究发现C原子趋于替代纳米线表面的S原子.所有掺杂纳米线显示了半导体特性.纳米线的总磁矩主要来源于C原子2p轨道的贡献.由于杂化,相邻的Zn原子和S原子也产生了少量自旋.在超原胞内,C、Zn和S原子磁矩平行排列,表明它们之间是铁磁耦合.铁磁态和反铁磁态的能量差达到了121meV,表明C掺杂ZnS纳米线可能存在室温铁磁性,这在自旋电子学领域有很大应用前景.     

含氧空位立方HfO2电子结构和光学性质的第一性原理研究

利用基于第一性原理密度泛函理论框架下的平面波超软赝势法,研究了含氧空位立方HfO₂的几何结构、电子结构和光学性质。计算结果表明,氧空位缺陷对晶格参数的影响不明显。能带结构和态密度结果表明在-0.216 eV处出现了氧空位缺陷能级。通过对比纯立方HfO₂的光学吸收边,由于氧空位缺陷能级的出现,含氧空位立方HfO₂的光学吸收边向低能方向移动。此外,氧空位的出现导致了静态介电常数的增加。     

RbTiOPO_4晶体压电应变常数的测量

测量了RbTiOPO_4晶体的压电应变常数,结果为d_(33)=4.0,d_(31)=-0.3,d_(32)=-3.3,d_(15)=12.7,d_(24)=6.4×10~(-12)C/N.     

Cu掺杂ZnS纳米线结构和磁性质

本文采用第一性原理密度泛函理论系统地研究了Cu原子掺杂ZnS纳米线的结构、电子性质和磁性质.所有掺杂纳米线的形成能比纯纳米线的形成能低,说明掺杂过程是放热的.并且Cu原子趋于替代纳米线的表面的Zn原子.电子结构显示Cu掺杂纳米线是半金属铁磁半导体材料,在自旋电子学方面有重要应用.     

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.     

铁铬体心立方结构无序固溶体的经验电子理论研究

本文用经验电子理论对铬铁体心立方结构无序固溶体进行了分析。结果表明,理论值与实验值符合得较好,在铁铬系统中,铁原子处于乙种和乙种与次乙种混合的状态。     

Ta原子位置改变对立方NaTaO3电子结构的影响

基于密度泛函理论(DFT)的第一原理方法,运用CASTEP计算了Ta原子位置的改变对立方相NaTaO3电子结构的影响.结果显示Ta的位置变化导致晶格畸变,使电子结构发生变化,影响能带结构、能态密度(DOS)、Mulliken 布居、电子密度等.Ta原子的Z坐标分数由0.5变至0.8,即随着畸变程度提高,电子转移逐渐增强, 主要是由于导带中Ta的d电子能量升高,O的p电子能量降低,Na的p部分电子能量降低,致使导带能量升高,使禁带宽度增大.     

厚度对ZnS薄膜结构和应力的影响

用射频磁控溅射法在单晶Si基片上制备了4种不同厚度的ZnS膜,采用XRD和光学干涉相移法对薄膜的微结构和应力进行研究。结构分析表明,不同厚度的ZnS膜均呈多晶状态,并有明显的(220)晶面择优取向,晶体结构为立方晶型(闪锌矿)结构;随着薄膜厚度的增加,平均晶粒尺寸随之增大;薄膜的晶格常数在不同厚度下均比标准值稍大。应力分析表明,随着膜厚的增加,ZnS膜的应力差减小,在厚度为768 nm时的选区范围内应力差最小,应力分布较均匀。