二维六角氮化硼光学性质的应变调控

采用第一性原理方法研究了二维单原子层六角氮化硼(hexagonal boron nitride,H-BN)在不同应变状态下的光学性质.计算结果表明:二维单原子层H-BN光学性质对晶格应变敏感;在平面对称和非对称应变下,随着晶格常数的增大,原子层H-BN的介电函数峰都发生红移;在非对称应变下,由于对称性破坏,单层H-BN表现出各向异性的光学性质.这些结果表明,平面内应变可以有效地调节H-BN的光学性质.     

应变下氮和硼替位掺杂石墨烯的结构与电子性质

采用第一性原理计算方法,研究了氮(N)和硼(B)替位掺杂石墨烯在加载应变情况下的结构和电子性质.计算结果表明(采用6×6超原胞),对于纯石墨烯,当应变大于临界应变30%时发生从弹性应变至非弹性应变的转变,体系总能在转变处发生突变.而N和B掺杂石墨烯的临界应变分别变为17.6%和17.4%,这表明掺杂石墨烯的弹性应变范围大幅减小.通过研究纯石墨烯和N/B替位掺杂石墨烯的电子性质,发现纯石墨烯在对称应变下仍为零带隙,而掺杂后费米能级处出现电子态,体系转变为金属,并且发现应变可以调节掺杂石墨烯的费米能级但不能在狄拉克锥处打开带隙.     

化学有序AlxGa1-xN合金的第一性原理研究

基于第一性原理方法系统研究了化学有序结构AlxGa1-xN合金的结构特征和电子性质.结果表明:随着组分x的增大,化学有序结构AlxGa1-xN合金的晶格常数逐渐减小,而结构稳定性变强.计算的电子结构揭示:化学有序结构AlxGa1-xN合金是直接带隙半导体,其带隙随着x的增大而变宽.化学有序化对带隙变化的影响可能源于量子...     

α相碲烯的准粒子能带和光学性质： 多体相互作用和激子效应

该文用第一性原理方法对α相碲烯的电子能带和光学性质进行了研究．通过GW方法考虑了多体效应对能带的影响,通过求解Bethe Salpeter方程(BSE),考虑了电子空穴相互作用对光谱的影响．基于密度泛函的计算发现α相碲烯是具有间接带隙的半导体．考虑自旋轨道耦合后,它的带隙明显减小,且由间接带隙转化为准直接带隙．采用GW方法后,发现带隙值显著增大,这说明在碲烯中存在强的多体相互作用．在GW计算的基础上,求解了BSE方程,发现在不同k点网格密度情况下,光吸收谱中的激子峰的能量都明显比能带的直接带隙小,说明碲烯中有明显的激子效应．用BSE计算光谱时,我们还发现k网格点需要足够接近直接带隙最小处的k点才能得到正确的光谱．     

C76富勒烯分子的电子结构与传输特性研究

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP基组对Td对称的C76富勒烯分子及其外接Au电极情况下的电子传输系统的能级、电子结构、电子传输特性等进行了研究.通过对其能量的计算得出了分子轨道的能级、HOMO与LUMO的能隙及其分子轨道电子云分布.经过对其态密度和传输谱的计算,得出模型的电子传输性质.最后在器件的二端加偏置电压的...     

基于二维钙钛矿的阻变存储器和突触器件研究

基于二维钙钛矿优异的光学特性及二维结构下特殊的电学性质,该文综述了近年来基于二维钙钛矿的纳米电子器件利用二维材料在垂直平面方向固有的电荷传输限制,基于二维钙钛矿的阻变存储器可以达到10 pA的极低工作电流;在人工突触领域,二维钙钛矿的应用可使能耗降低至400 fJ/spike,接近生物突触的能耗最后讨论了二维钙钛矿应用在相关器件中的稳定性问题,分析在光照条件下容易发生的严重分解现象,并阐述了近年来提出的阻止碘流失的致密二维材料包覆技术,以及尚待解决的问题未来,二维钙钛矿有望广泛应用于存储器、仿生突触等领域.     

吸附NO2对MoS2纳米带输运性质的影响

二硫化钼(MoS2)作为新兴的类石墨烯二维材料,具有层状结构、天然的带隙、大的比表面积等优异的物理化学特性,是制作新型高灵敏度气敏传感器的理想材料.利用密度泛函与非平衡态格林函数相结合的方法,研究了吸附NO2对MoS2纳米带输运性质的影响.研究发现吸附了NO2的MoS2纳米带在偏压小于0.5 V时电流一直为0 A,与未...     

Ca2Ge电子结构和光学性质的研究

采用第一性原理赝势平面波方法系统地计算了正交结构Ca2Ge能带、态密度、介电函数、复折射率、吸收系数．计算结果表明正交结构的Ca2Ge是典型的直接带隙半导体,带隙值为0.318 6 eV,其价带由Ge的3p、3s态电子构成,导带由Ca的3p、3s态电子构成,并且光学性质在3个方向上显示出各向异性．从能带和态密度的计算结果判断出Ca2Ge的光学性质主要由Ge的3p态电子向Ca的3d态的带间跃迁所决定．     

S缺陷对单层MoS_2的电子结构和光学性质影响

研究S缺陷对单层MoS_2的电子结构和光学性质影响,采用密度泛函理论框架下的平面波超软赝势方法,计算了存在S缺陷的单层MoS_2能带结构、态密度和光学性质。计算结果显示单层MoS_2具有直接带隙结构,禁带宽度为1.765eV。S缺陷导致禁带中引入缺陷能级使带隙宽度减小,电子跃迁强度增加;S点缺陷使单层MoS_2的吸收率和反射率均有不同程度的降低,而S线缺陷使下降程度进一步加剧。在能量为8.93eV时,S缺陷对单层MoS_2的光学性质影响极低,对139nm波长的紫外光具有高透光率,成为制备紫外光光电子器件的优良材料。     

改变光波传输方向的两个无损耗光子晶体波导模型

通过研究二维光子晶体的晶格结构、介质柱折射率、介质柱占空比,得到三者与带隙宽度的分布关系,再进一步结合其衍射效率研究各种缺陷模式,得到多种缺陷模式的衍射谱结构,并由此提出多种二维光子晶体波导的传输构型,结合介质柱占空比对带隙的影响,提出介质柱占空比优化方案,从而设计出理论上效率优异的光子晶体波导结构。     

空间勾股定理及空间勾股数

通过解析勾股定理在二维平面上空间结构的性质,把勾股定理从二维空间推广到三维空间和四维空间,推导出三维勾股定理和四维勾股定理.通过深入研究勾股数的结构特征,得到勾股数最基本的表达式,推导出三维勾股数及四维勾股数的各种结构表达式.     

金属掺杂诱发二维过渡金属卤化物的多铁性

二维过渡金属卤化物（如CrI3）以其独特的电子结构和磁性等性质,受到了越来越多的关注本征的二维过渡金属卤化物通常具有高对称性的结构（如D3d对称性）,导致铁电性质的缺失为了在过渡金属卤化物中诱导多铁性,该文采用密度泛函理论系统地研究了金属原子Li或Al掺杂对二维过渡金属三卤化物RhX3、IrX3（X=Cl、Br）材料结构稳定性、电子性质以及铁磁铁电性质的影响计算结果表明,Li或Al掺杂会引起体系的Jahn Teller畸变,降低体系的结构对称性,从而产生面内的极化同时,金属掺杂引入的电子局域在过渡金属的d轨道上,形成局域磁矩,使得体系同时具有了铁电性和磁性这一发现为实现二维的铁磁铁电性材料提供了新的研究思路,将对自旋电子学的研究发展产生重要意义     

2-叔丁基-9,10-二（三苯基乙烯基-4-苯基）蒽的电子结构和光谱性质的理论计算

蒽类化合物作为有机电致发光材料具有刚性结构、宽能隙和高荧光量子效率等优点,近年来引起了人们的广泛关注.本文通过量子化学计算系统的研究了一种新型的蒽类蓝光发光材料--2-叔丁基-9,10-二(三苯基乙烯基-4-苯基)蒽(TPVAn)的光学和电子结构性质.计算结果表明,TPVAn分子具有三维的非平面分子结构,这种结构可以降低分子间的相互作用以及激基缔合物的形成.电子的激发导致TPVAn分子中心蒽中各键键长发生变化.吸收光谱和发射光谱的理论计算值和实验值符合较好,分别为328.34 nm和453.15 mn,并且该分子荧光寿命较长,为15.9094 ns.在电致发光器件应用上,TPVAn分子是一种具有开发前景和实用价值的蓝光发光材料.     

Al掺杂纤锌矿GaN电子结构第一性原理计算

采用第一性原理方法,在LMTO-MBJ框架下精确的计算Ga N和Al N的电子结构,计算结果与实验值一致.应用CPA的方法计算任意量的Al掺杂Ga N合金的电子结构,理论计算表明,Ga N的带隙宽度随Al掺杂浓度x的增大而增大,而且满足关系式Eg=3.43+2.3x(0≤x≤0.65),Eg=2.45+3.7x(0.65≤x≤1).计算可为氮化物半导体Ga N、Al N及其三元合金化合物Ga1-xAlxN的实验研究提供理论依据.     

Mg_xZn_(1-x)O薄膜样品制备及其结构与带隙分析

利用共溅射技术制备了MgxZn1-xO薄膜样品,研究了Mg的掺杂浓度对其晶体结构、光学带隙的影响,退火环境与温度对其晶体结构、表面形貌的影响.通过对XRD图的分析表明,所制MgxZn1-xO薄膜样品为六角纤锌矿结构,且随着x值的增大,样品的晶格常数c逐渐减小;对比真空环境下,氧气中退火温度为500~600℃时更有利于提高样品的结晶质量.对吸收谱的分析表明随着Mg掺杂浓度增大,样品的吸收边向短波方向移动,带隙增大.     

σ-π共轭高分子导电性的理论研究

采用密度泛函(DFT)和PBC方法对σ-π共轭高分子电子结构和带隙进行理论研究,电荷掺杂和聚合物中π共轭链长度对带隙降低起到重要作用,发现PBD是一种窄带隙的高分子.     

椭圆纤芯光子带隙型光子晶体光纤的光学特性研究

设计一种新型椭圆纤芯带隙型光子晶体光纤模型,利用有限元法及其平面波展开法研究子晶体光纤的光学特性.在一定结构参数下随波长的变化数值模拟了椭圆纤芯带隙光子晶体光纤的结构,得到了有效折射率、双折射、波导色散、径向传输功率分布最大值等性质.数值模拟结果表明,选择合适的结构参数可以得到较低的色散特性以及高的传输功率,因此非对称结构的光子晶体光纤的特性分析对于光学器件的研制有重要意义.     

石墨烯中碳原子sp2杂化轨道研究

在量子力学框架内研究了碳原子单层二维晶体(石墨烯)的共价键方向与几何结构.采用原子轨道波函数构建杂化轨道波函数,根据波函数所满足的条件与性质计算,确定了平面内3个共价键的方向.所得结果能较好地解释与理解石墨烯的峰窝结构的形成机制.     

反铁磁光子晶体波导的性质

研究了平面反铁磁光子晶体波导的色散性质.这种光子晶体波导是由两个平行金属板之间填充一维反铁磁光子晶体构成.对FeF2/Vacuum光子晶体波导进行数值和理论分析表明:(1)电磁波模式是分立的,并且只有有限的几个;(2)存在三种不同的频率带隙,其中之一是光子晶体共有的,其宽度取决材料的介电性质,之二是来自反铁磁的共振性质,之三是来自波导的结构.     

最小碳纳米管的光谱与能隙的密度泛函研究

讨论了平面四苯环卷曲成最小的锯齿型碳纳米管模型的几何结构和性质。使用密度泛涵方法完成了D4h群对称性下最小的锯齿型碳纳米管的几何结构优化,并得出了最小的锯齿型碳纳米管分子轨道以及基振光谱。计算结果说明最小的锯齿型碳纳米管分子轨道具有明显的离域特性,对应于α和β的HOMO与LUMO之间能隙差分别仅为1 eV和1.4 eV,证明该模型为一个稳定的碳纳米管结构。这一能隙也说明平面四苯环卷曲成最小的锯齿型碳纳米管具有半导体的传导特性。