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.     

CdS_xSe_(1-x)合金结构、电子结构和光学性质的第一性原理研究

用密度泛函理论究了闪锌矿型三元合金体系Cd SxSe1-x的晶体结构、电子结构和光学性质.计算了组分参数在0≤x≤1范围内Cd SxSe1-x的电子结构、态密度和带隙,计算结果表明Cd SxSe1-x为直接带隙半导体材料,其带隙随Se含量的增加而减小.分析了Cd SxSe1-x的复介电函数和吸收系数等光学性质随光子能量变化的关系,随Se元素含量增加,各光学特性曲线向低能方向移动.     

ZnO_(1-x)R_x(R=S,Se,Te)电子结构与光学性质的第一性原理研究

基于第一性原理平面波超软赝势方法,研究了三元合金ZnO_(1-x)R_x(R=S,Se,Te)的晶体结构和电子结构随R组分x的变化关系.并计算了ZnO1-xSx合金的吸收系数、能量损失等光学性质随组分x的变化关系.结果表明,随着掺杂浓度x的增加,ZnO_(1-x)R_x的晶格常数呈近似线性递增.且禁带宽度出现弯曲,这跟三元合金ZnO_(1-x)R_x的固溶度相关.三元合金ZnO_(1-x)R_x从导带底到价带顶的光跃迁出现在Γ点,价带顶的贡献主要来自于S-3p、Se-4p和Te-5p态的电子,而导带底的价电子则是Zn的4s态.与纯净ZnO相比,光学性质中的介电函数、能量损失都是随S组分的掺入向低能方向移动,且最大峰值随S浓度的增加而增大.     

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.     

Mg_xZn_(1-x)O复合薄膜带隙展宽的研究

利用溶胶-凝胶旋涂工艺在普通玻璃基底上生长本征ZnO薄膜和Mg_xZn_(1-x)O复合薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、紫外可见分光光度计(UV-vis)、光致发光(PL)等测试手段对样品进行表征,分别对半导体合金薄膜的晶格参数与结构、结晶质量、光学透过率及其禁带宽度进行分析与研究.比较Mg_xZn_(1-x)O薄膜与本征ZnO薄膜的XRD图谱后发现,Mg元素可提高薄膜的结晶质量,但是复合薄膜的c轴择优取向没有因为Mg元素的引入而得到改善.随着Mg元素掺杂量的增加,Mg_xZn_(1-x)O(x=0.10、0.20、0.30)复合薄膜的带隙随之变宽,薄膜组分为Mg0.20Zn0.80O和Mg0.30Zn0.70O时,光致发光谱中出现了强度较大的紫外发光峰,组分为Mg0.20Zn0.80O薄膜的带隙展宽效果较为明显且光学透过率较优.     

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。     

Zn2SiO4电子结构及光学性质的第一性原理计算

使用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法,对三斜结构的Zn2SiO4的能带结构、态密度和光学性质进行了理论计算.能带计算结果表明,Zn2SiO4是具有能隙为1.086 eV的直接带隙半导体;其价带主要是由Zn的3d态电子和O的2P态电子构成,导带在6.5～7.5 ev之间,起主要贡献的是Zn的3p和4s...     

TiO2-x(V2O5)纳米复合薄膜的光吸收

采用溶胶 -凝胶技术 ,以Ti(C4H9O) 4 和V2 O5粉末为原材料制备了纳米结构的TiO2 -x(V2 O5) (x为V2 O5的质量分数 ,分别为 10 % ,2 0 % ,30 % ,10 0 % )复合薄膜 .采用原子力显微镜观察薄膜的表面形貌 ;使用UV VIS NIR分光光度计测量了复合薄膜在紫外 -可见光波段的透射率和反射率光谱 ,研究其光吸收特性 .实验结果表明 :复合薄膜具有纳米颗粒结构 ;随着V2 O5用量的增加 ,复合薄膜在紫外光区的吸收逐渐增加 ,(αhv) 1/ 2 与hv存在线性关系 ,光学带隙由纯TiO2 的 3.36eV减小为x =30 %时的 2 .83eV ,光学带隙与x满足Eg(x) =Eg(0 ) [Eg(1)-Eg(0 ) -b]x bx2 关系式 ;复合薄膜光吸收边缘红移起因于V2 O5复合后薄膜中定域态宽度的增加 .     

CoFeCrGa1-xAlx合金的电子结构、磁性和自旋零带隙半导体特性研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,研究了Al掺杂对CoFeCrGa1-x Alx(x=0、0.25、0.5、0.75)合金电子结构、磁性、自旋零带隙半导体特性的影响.结果表明,随着Al掺杂浓度的增加,合金晶格常数减小,总磁矩符合Slater-Pauling规则.在整个研究范围内,CoFeCrGa1-x Alx...     

铜掺杂对硒化锌量子点光电子特性的影响

利用水相合成法制备Cu:Zn Se量子点。采用表面光伏技术和紫外-可见吸收光谱,辅以高分辨透射电子显微镜,激光拉曼谱和X射线衍射图谱,研究掺杂铜对于Cu:Zn Se量子点微结构和光生电荷转移跃迁行为的影响。结果表明,掺铜后Cu:Zn Se量子点主带隙电荷转移跃迁产生的SPV响应强度比未掺铜Zn Se量子点高一倍。Cu:Zn Se量子点对应的主带隙表面光伏响应峰发生明显红移,表明铜掺杂态的电子能级位于导带底附近,并具有受体能级特征。研究发现,由于掺杂Cu2+离子导致Zn Se量子点光学带隙变小,而且变小的程度随掺杂量的增加而有所提高。实验证实,由于Cu2+离子的引入,Zn Se量子点立方闪锌矿结构(111)晶面X射线衍射峰出现分叉现象,它们分别对应于立方硒铜矿(101)和(102)晶面。     

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.     

P型In_(1-x)Ga_xAs_yP_(1-y)欧姆接触的制备和特性研究

本文对p型In_(1-x)Ga_xAs_yP_(1-y)上依次蒸发Au、Zn、Au所形成的多层金属结构进行了研究。得到了较低的比接触电阻和较好的附着性,找到了比接触电阻与In_(1-x)Ga_xAs_yP_(1-y)波长(组份)的变化关系。用带溅射剥离的俄歇电子能谱仪测量了合金前后样品组份的深度分布;用“Shockley”方法测量了带隙近1.1 eV的p型In_(1-x)Ga_xAs_yP_(1-y)层的比接触电阻。     

ZnOS三元合金晶体结构与电子性质的第一性原理研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论下的VASP软件包详细研究了三元合金ZnO1-xSx的晶格常数、体积、总能、电子性质以及能带弯曲因子随S组分x的变化关系,并计算了三元合金的带隙弯曲参数.采用AM05XC泛函对结构参数进行优化,带隙修正采用了LDA-1/2的计算方法.结果表明:随着S浓度x的增加,三元合金ZnO1-xSx的晶格常数、体积、总能量均呈现出线性递增的关系,而禁带宽度以及价带宽度出现弯曲性质,这跟三元合金ZnO1-xSx的固溶度相关.从导带底到价带顶的光跃迁出现在Γ点,影响价带顶和导带底的价电子分别是S的3p态和Zn的4S态.     

(Hg_mSe_n)(m=1,2,3,n=1,2)分子离子团簇结构和光谱性质

本工作采用LANL2DZ赝势基组、B3LYP方法对Hg_mSe_n(m=1,2,3,n=1,2)分子离子团簇微观结构和电子性质进行了opt、Freq、NBO计算,用TDDFT计算吸收光谱,得到了基态结构、电子性质、Eb、Eg、偶极矩等微观性质,并分析了前沿分子轨道特征、高精度指认了全部简谐振动模式、吸收光谱性质.结果表明:当m+n=1~3时,以线型和角型为基态稳定构型,而m+n为4~5时,环状为基态稳定构型,分子团簇稳定性顺序:HgSe2Hg3Se2Hg2Se2Hg2SeHgSe,各团簇分子离子间稳定性规律均为负离子中性正离子.FMO分析一致确定HgmSen(m=1,2,3,n=1,2)分子团簇导电性良好,电子跃迁能力:HgSe2Hg2SeHgSeHg2Se2Hg3Se2.各团簇不同的最大吸收波长相互间关联和规律性不强,出现不同程度的红移或蓝移.HgSe2团簇较其它表现出最大Eb、最小Eg、最大λmax.本结果可为今后实验应用研究提供重要参考预测价值,有助于深入理解实验现象的本质及更好认识大块凝聚物质的某些性质和规律.     

Zn_2SiO_4∶Mn~(2+)电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函(DFT)理论的第一性原理平面波超软赝势计算方法,对Zn2SiO4∶Mn2+的电子结构(能结构、态密度)和光学性质进行了理论计算。计算结果表明,Zn2SiO4∶Mn2+是一种间接带隙半导体,禁带宽度为2.934 eV;其能态密度主要由Zn-3d,O-2p和Si-3p决定;静态介电函数ε1(0)=2.82;折射率n0=1.75;吸收系数最大峰值为7.37×104cm-1;利用计算的能带结构和态密度分析了Zn2SiO4∶Mn2+材料的介电函数、反射谱、复折射率以及消光系数等光学性质,为Zn2SiO4∶Mn2+发光材料的设计与应用提供了理论依据。     

纤锌矿Zn1-xMgxO合金相结构稳定性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论中局域密度近似下的VASP程序包,在考虑所有掺杂构型前提下,对Zn1-xMgxO合金的晶格参数、禁带宽度以及形成焓随Mg含量的变化进行了系统地计算.计算结果表明：随着Mg含量的不断增加,纤锌矿Zn1xMgxO合金的平均晶格常数变化不遵循Vergard定律;合金的禁带宽度随着Mg含量增加满足二次函数关系Eg=3.43＋2.24x＋0.68x2,与实验结果一致,不同掺杂原子构型禁带宽度的差异是纤锌矿Zn1-xMgxO合金中发光光谱宽化的重要原因;对比分析纤锌矿、闪锌矿和熔岩矿三种相结构的Zn1-xMgxO合金形成焓的计算结果发现,当Mg掺杂比例为37.5%时,Zn1-xMgxO合金由纤锌矿向熔岩矿结构转变;闪锌矿Zn1-xMgxO合金形成焓始终低于纤锌矿,在特殊的条件下,可以形成闪锌矿Zn1-xMgxO合金相.     

Heusler合金Co_(2-x)Fe_xVAl的电子结构、磁性和半金属性研究

基于密度泛函理论(DFT),使用广义梯度近似(GGA)研究了Heusler合金Co_(2-x)Fe_xVAl在不同Fe掺杂比例x时的电子结构、磁性和半金属性。结果表明,随着Fe掺杂比例x的增加,合金的晶格常数和磁矩均线性降低,分别满足了Vigard和Slater-Pauling规律;当x=1时,CoFeVAl合金的总磁矩与Co_2VAl(x=0)相比降低了50%,虽然费米面处出现了少量的态密度,丧失了半金属性,但其自旋极化率高达90%,仍被认为是一种很好的自旋电子学材料;此外,自旋向下带带隙宽度随x的增加逐渐变小,费米面向导带底移动,这不仅与X位原子间相互作用有关,还可能与Y位原子的轨道位置相关。     

应力作用下CrSi_2电子结构的第一性原理计算

应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CrSi2在应力作用下的电子结构,分析和比较了体系的能带结构、态密度及应力对CrSi2体系电子结构的影响.计算结果表明CrSi2在单轴向应力的作用下,随着压力的逐渐增大,导带向高能方向移动,带隙Eg明显展宽;随着负压力的逐渐增大,带隙缓慢减小,当沿a轴的负压力达到约-18.5GPa时,CrSi2将会由间接跃迁型半导体转变为直接跃迁型半导体,直接带隙宽度Eg=0.32eV.     

Bex Zn1-x O1-y Sy四元合金热力学性质的第一性原理研究

通过等价阳离子如Be,Mg,Cd等部分取代Zn,同时共掺杂等价阴离子S取代O形成四元合金来调控ZnO带隙是目前ZnO能带研究的热点.四元合金中,Be的掺杂可以增加ZnO的禁带宽度,同时掺杂S可以降低晶格畸变,使Be_xZn_(1-x)O_(1-y)S_y(BeZnOS)合金在光电器件领域具有潜在的应用价值.利用第一性原理计算,研究纤锌矿(WZ)、闪锌矿(ZB)和岩盐矿(RS)相BeZnOS合金不同Be、S掺杂含量下各种构型的形成能、电子结构、热力学性质等.通过对BeZnOS合金的吉布斯自由能求出了在T=0K时随掺杂Be和S含量变化的组分相图(随着Be、S的掺杂含量增加,BeZnOS合金在纤锌矿-闪锌矿-岩盐矿三相间转变.计算得到的溶解度间隙岛给出了BeZnOS合金的理论固溶极限,同时也计算出了WZ-,RS-和ZB-BeZnOS四元合金随成分变化的带隙调控的范围.这些为实验上得到高质量不同相结构的BeZnOS四元合金薄膜提供了理论支持,同时也为高性能光电探测器的应用提供有益参考.     

三维有限射影几何空间上二阶曲面x1x2-x23-x24=O的元素数目

首先研究了有限域GF(pr)上不定方程x2+y2=0解的情况:(1)当p=2时,有P'-1组非零解;(2)当4|Pr-1时,有2(pr-1)组非零解;(3)当p为奇数且4Pr-1时,只有零解.在此基础上给出了三维有限射影空间S3,q(q=pr)上二阶曲面x1x2-x23-x24=0点的个数:(1)p=2时,二阶曲面由q2+2q+1个点组成;(2)当4|q-1时,二阶曲面由q2+2q+1个点组成;(3)当q为奇数且4q-1时,二阶曲面由q2+1个点组成.