Mg_xZn_(1-x)Se合金的电子结构、光学性质和稳定性的第一性原理研究（英文）

基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了闪锌矿Mg_xZn_(1-x)Se合金的稳定性、电子结构和光学性质.研究结果表明,闪锌矿ZnSe和Mg_xZn_(1-x)Se合金都为直接带隙半导体,Mg_xZn_(1-x)Se合金的带隙宽度Eg和形成能Eb分别可以由Eg=1.30+1.34x和Eb=-1.48+0.60x-0.27x~2进行估计.同时,Mg_xZn_(1-x)Se合金的价带顶主要取决于Se 4p和Zn 3p态电子的相互作用,而其导带底则主要由Zn4s、Zn 3p以及Se 4s态电子共同决定.此外,随着镁掺杂系数x的逐渐增大,Mg_xZn_(1-x)Se合金的静态介电常数逐渐减小,而其吸收谱则出现明显的蓝移现象.研究结果为Mg_xZn_(1-x)Se合金在光电探测器方面的应用提供了重要的理论指导.     

Cd1-xZnxS 能带第一性原理计算

为了计算出 Cd1-xZnxS(0≤x≤1)固溶体催化剂的能带结构,以理想晶体结构和原子取代方式构建了Zn的摩尔分数逐渐变化的计算模型,使用基于密度泛函理论平面波赝势方法的CASTEP 软件进行了计算.从计算所得的能带图上可以得出,Cd1-xZnxS(0≤x≤1)为在G(0,0,0)点的直接带隙半导体,费米能级位于禁带中,距离导带底 0.475 eV 的位置.费米能级和带隙宽度均随 Zn 的摩尔分数增大而增加,其变化规律分别为线性和二次曲线关系.将计算所得的带隙宽度随Zn 的摩尔分数的变化规律与实验规律进行比较,得到了与实验规律符合较好的结果,从而可以更好地理解 Cd1-xZnxS(0≤x≤1)固溶体的光学本征吸收特点.     

Ba（Ti1-xHfx）O3的电子结构及光学性能的第一性原理研究

利用第一性原理赝势方法和剪刀近似操作计算了Ba（Ti 1-x Hf x ）O 3（x=0,0.125,0.5,0.75）的电子能带结构、态密度和光学性质.计算结果表明,随着Hf掺杂量的增加,Ba（Ti1-xHfx）O3结构发生扭曲的程度越来越严重,导致带隙发生变化,介电常数减小,降低了Ba（Ti 1-x Hf x ）O 3的绝缘性能,反射率有了很大程度的变化,折射率也在降低,这使Ba（Ti 1-x Hf x ）O 3在制作光学元器件时扩大了使用范围.     

Cd含量对Zn_(1-x)Cd_xO薄膜的结构、光学和电学性能的影响

利用直流反应磁控溅射的方法和后退火技术在石英衬底上制备不同Cd含量的Zn_(1-x)Cd_xO(0≤x≤1)薄膜.利用XRD、XPS、TEM、Absorption及Hall等详细地对薄膜的结构、光学及电学性能进行了研究.研究发现:当x=0~0.2时,Zn_(1-x)Cd_xO薄膜为沿(002)方向择优生长的六角相结构;当x=0.5时,合金薄膜出现了六角相和立方相共存现象;当x≥0.8时,合金薄膜为沿(200)方向择优生长的立方相结构.结构为六角相时,合金薄膜的带隙从x=0时的3.25 e V减小到x=0.2时的2.75 e V;结构为立方相时,薄膜的带隙从x=0.8时的2.52 e V减小到x=1时的2.42 e V,带隙的变化很小.另外,霍尔测量结果表明,Cd含量对Zn_(1-x)Cd_xO薄膜的电学性质影响很大.     

Mg掺杂ZnSe电子结构与光学性质的第一性原理研究

采用密度泛函理论下的第一性原理平面波赝势方法,结合广义梯度近似,对Mg掺杂闪锌矿Zn Se的MgxZn1-xSe电子结构和光学性质进行了研究.结果表明:MgxZn1-xSe是一种直接带隙半导体,其价带顶主要由Se-4p态电子构成,位置基本保持不变;导带底主要由Se-4s态电子和Zn-4s态电子共同决定,并且随着掺杂浓度的增大向高能区方向移动,其能隙宽度随掺杂量的增大而变宽,吸收光谱出现蓝移,计算结果与现有文献符合得很好.     

MoSe2电子结构和光学性质的理论研究

基于密度泛函理论第一性原理,计算了MoSe2的能带结构、态密度和光学性质,再根据相关参数分析了该材料的半导体特性和光学性质.能带结构结果表明MoSe2具有间接带隙宽度为0.853 eV的半导体材料,从态密度图可看出价带由Mo的5s4d价电子和Se的4s4p价电子起主要作用,其它价电子作用较少导带主要是Mo的4d和Se的...     

GaN电子结构与光学性质的第一原理研究

采用了基于密度泛函理论和广义梯度近似方法计算了GaN电子结构和光学性质.计算结果表明,GaN属于直接带隙半导体,静态介电常数为5.72,折射率为2.2.并利用计算所得图形,分析了GaN的能带结构、态密度、介电函数、折射率和能量损失函数,从理论上阐述了GaN材料电子结构与光学性质的关系,计算结果与实验结果相符.     

K掺杂β-BaCu_2S_2电子结构和光学性质的第一性原理研究

为探究K掺杂对β-BaCu_2S_2晶体电子结构和光学性质的影响,采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波理论方法,对不同K掺杂比例β-BaCu_2S_2的电子结构和光学性质进行理论计算和分析.计算结果表明:β-BaCu_2S_2是一种直接带隙半导体,带隙值为0.566 e V.由其能带结构可知,随着K掺杂比例的增加,β-BaCu_2S_2晶体的带隙变窄,导电性增强.此外,随着K掺杂物质的量比例的增加,晶体静态介电常数明显变大,说明此时有电子从价带跃迁到导带.K掺杂可以明显改变晶体的光学性质,随着K掺杂物质的量比例的增加,晶体吸收系数的吸收边发生红移.研究结果说明K掺杂可以改变晶体的电子结构,调制晶体的光学性质,这为β-BaCu_2S_2光电材料的实际应用提供了一定的理论指导.     

常压下Se和Te电子结构和弹性性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函的第一性原理, 计算ⅥA族元素Se和Te在常压下的能带结构、 电子态密度、 弹性系数和德拜温度. 能带结构和电子态密度的计算结果表明: Se为间接带隙半导体,  Se费米面附近的导带和价带主要来自外层4p⁴电子的贡献, 4s²电子对费米面附近的导带和价带贡献较少; Te为直接带隙半导体, Te费米面附近的导带和价带主要来自外层5p⁴电子的贡献, 5s²电子对费米面附近的导带和价带贡献较少.  弹性系数计算结果表明: 常压下具有六角结构的Se和Te的力学性质稳定;  其德拜温度分别为263 K和315 K.      

高压对含Zn_i的ZnO结构及光电性质的影响

基于DFT的第一性原理计算含间隙锌Zni点缺陷的Zn O体系的晶体结构、电子结构及光学性质随压强变化的规律.结果表明,晶格常数随压强增加而线性减小,原因是压力的增加导致晶胞体积减小.对电子结构和光学性质的研究发现,体系的最小带隙宽度随压强的增加而线性增加,光谱的峰位随压强的变化出现不同的能移,在3.0~4.7 e V光子能量范围内,压强变化对介电峰和吸收峰强度的影响显著.1     

缺陷对单壁碳纳米管电子结构调制的第一性原理计算

用密度泛函理论计算不同浓度点空位缺陷对扶手型和锯齿型碳纳米管电子结构的调制, 并对其键长、 缺陷形成能、 带隙及电子态密度进行分析. 结果表明： 随着缺陷浓度的增加, 邻近碳原子间化学键键长减小, 扶手型碳纳米管带隙打开, 由金属性质变为半导体性质, 锯齿型碳纳米管带隙逐渐变小; 碳原子缺失使缺陷附近未成键的悬键电子局域在Fermi能级附近形成额外的电子态而改变了碳纳米管的电子结构.     

(CdSe)_n(n=1-10)团簇与含硫配体相互作用的理论研究

采用密度泛函理论方法系统的研究了(CdSe)_n(n=1-10)团簇与有机配体SCH_3相互作用生成稳定产物的结构和性质.研究表明,有机配体SCH_3中的S原子能与CdSe中的Cd原子形成Cd-S配位键.通过比较该系列团簇吸附产物的吸附能、电荷、LUMO轨道、态密度和电子吸收光谱等性质,揭示了含硫配体在(CdSe)_n(n=1-10)团簇上的配体效应.     

第一性原理研究MoS2的电子结构及光学性质

为了系统深入地研究MoS_2的电子能带结构和光电性质,基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,计算和分析了材料MoS_2的电子结构及其光学性质,给出了MoS_2的能带结构、光吸收谱、电子态密度、能量损失谱、反射谱、介电函数谱等光学性质。计算结果表明:体材料MoS_2的电子跃迁形式是非垂直跃迁,具有间接带隙的半导体材料,带隙宽为1.126 eV;价带和导带的形成是由Mo和S的价电子起作用产生的。通过分析其光学性质,发现MoS_2的介电函数的实部和虚部的峰值都出现在低能区,当光子能量的升高,介电函数值会缓慢降低;材料MoS_2对可见紫外区域的光子具有很强的吸收,最大吸收系数为3.17×105cm~(-1);MoS_2在能量为18.33eV位置出现了共振现象,其它区域内能量的损失值都趋于为0,说明电子之间共振非常微弱。这些光学性质奠定了该材料在制作微电子和光电子器件方面的作用,尤其是在紫外探测器应用方面有着潜在的应用前景,为未来对MoS_2材料的进一步研究提供理论参考。     

Zn_(1-x)Cd_xSe/ZnSe异质结中的束缚极化子

对半导体单异质结系统 ,引入三角势近似异质结势 ,考虑电子、杂质与声子的相互作用 ,利用改进的 LLP变分法讨论在界面附近束缚于正施主杂质的极化子基态能量 .对 Zn1-xCdx Se/Zn Se系统的杂质态结合能进行了数值计算 ,给出了结合能、声子贡献随杂质位置、电子面密度和组分的变化关系 .结果表明 ,杂质 -声子相互作用显著且声子对结合能的作用为负 .     

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。     

MgxZn1－xSe合金的电子结构、光学性质和稳定性的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了闪锌矿MgxZn1－xSe合金的稳定性、电子结构和光学性质.研究结果表明,闪锌矿ZnSe和MgxZn1－xSe合金都为直接带隙半导体,MgxZn1－xSe合金的带隙宽度Eg和形成能Eb分别可以由Eg＝1.30＋1.34x和Eb＝－1.48＋0.60x－0.27x2进行估计.同时,MgxZn1－xSe合金的价带顶主要取决于Se 4p 和 Zn 3p态电子的相互作用,而其导带底则主要由Zn 4s、Zn 3p 以及Se 4s态电子共同决定.此外,随着镁掺杂系数x的逐渐增大,MgxZn1－xSe合金的静态介电常数逐渐减小,而其吸收谱则出现明显的蓝移现象.研究结果为MgxZn1－xSe合金在光电探测器方面的应用提供了重要的理论指导.     

表面修饰调控锑烯SbX(X＝－CN，－NC)的电子结构与光学性质

利用密度泛函理论(DFT)第一性原理平面波超软赝势方法,计算单层锑烯,腈基(－CN)和异腈基(－NC)表面吸附单层锑烯的晶体结构, 电子结构和光学性质.计算结果显示：经过修饰后,锑烯的buckled值变小,转变为准平面结构.同时,本征、－CN修饰、－NC修饰、－CN和－NC同时修饰锑烯均具有很好的稳定性,具备实验合成的可能性.电子结构的分析表明,－CN或－NC修饰的锑烯呈现狄拉克材料特性,而用－CN和－NC同时修饰时则转变为直接带隙半导体,带隙为0.024 eV,且能带结构具有较好的线性色散.光学性质表明,修饰后的锑烯的吸收边发生红移,对红外光及可见光的吸收效果增强,这表明其在纳米光电子器件和太阳能电池等领域中具有潜在的应用前景.     

闪锌矿ZnSe电子结构的第一性原理

 采用基于密度泛函理论（DFT）框架下的第一性原理平面波赝势（PWP）方法,计算了闪锌矿结构ZnSe晶体的晶格常数、能带结构、态密度以及电荷布居,计算结果表明,闪锌矿结构的ZnSe是一种直接带隙半导体材料,其下价带主要由Zn 3d电子贡献,上价带主要由Se 4p电子形成,导带主要来自于Zn 4s电子以及Se原子最外层电子,Zn原子与Se原子之间形成的是包含弱离子键的共价键,净电荷值分别为0.14e和-0.14e。     

钨酸钡电子结构的第一性原理研究

通过基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似平面波超软赝势法,优化了晶胞的几何结构,计算了白钨矿结构的BaWO4基态的能带结构和电子结构;研究发现:BaWO4为直接带隙结构,带隙宽带为4.5 eV,费米面处的价带主要由W5p和O2p态上电子构成,导带主要是W5d和O2p;根据晶体场理论和分子轨道理论分析了钨酸钡晶体的分子轨道成键,其结果与计算得到的态密度图能较好吻合。关键词:     

Cu-Cd共掺杂ZnO电子结构与光学性质的第一性原理计算与分析

基于密度泛函理论系统下的第一性原理,对纯ZnO,Cd掺杂ZnO,Cu掺杂ZnO,Cu-Cd共掺杂以及Cu-2Cd共掺杂ZnO五个超晶胞模型分别进行几何结构优化;计算和分析了各体系的晶胞结构,能带结构,态密度以及光学性质方面的介电函数虚部,吸收率和反射率.研究结果表明:Cu,Cd单掺杂可提高ZnO的载流子浓度,改善ZnO的导电性;但Cu和Cd共掺杂ZnO时,体系的E更低,状态更加稳定.光学性质方面:Cd掺杂时,紫外区边发生红移,吸收系数略增大;当Cu单掺以及Cu和Cd共掺杂ZnO,体系在可见光和紫外波段吸收系数明显增大,使得ZnO光催化性能提升;结合Cu和Cd单掺杂的特性,说明当Cu和Cd共掺杂ZnO时,控制Cd的掺杂浓度,半导体会产生不同的透光率,因此控制Cu-Cd的比率来掺杂ZnO可用于制作不同效率的光透性器件.