C掺杂金红石结构TiO2的第一性原理研究

利用基于密度泛函的第一性原理研究了非磁性轻元素C掺杂金红石TiO2的性质,这在自旋电子和红外电子领域具有潜在的应用前景.结果显示：C原子更倾向于形成铁磁耦合并围绕在Ti原子周围,每个C原子的磁矩大约为1.3 μB.体系的铁磁性来源于p-d轨道杂化和类p-d杂化的p-p耦合共同作用,p-p耦合主要来自类p-t2g 和价带p态耦合.     

铌酸锂晶体电子结构和光学性质计算

使用基于从头计算平面波赝势法的CASTEP量化软件计算了铌酸锂(LiNbO3)晶体的电子能带结构和线性光学系数,采用耦合微扰方法(CPHF)计算了铌酸锂晶体的非线性光学系数.折射率和倍频系数的计算结果与实验结果基本符合,计算表明铌酸锂晶体中Nb原子的4d轨道电子态和O原子的2p轨道电子态发生了明显杂化.通过分析铌酸锂晶体的价带顶和导带底电子态密度的组成特点可知这些轨道电子态的杂化是其非线性光学效应的主要来源,同时计算还表明铌酸锂晶体中Li-O键具有明显的共价键性.     

C20富勒烯分子及C±20富勒烯离子特性分析与比较

以C1对称C20富勒烯分子为模型,在Gussion03上做了结构优化、频率计算以及自然键轨道理论(NBO)计算,并在同样的方法和基组下分别对C20分子得失一个电子的情况做了计算,并进行了分析和比较.结果表明:C1对称C20富勒烯分子不稳定,易于得失电子而以离子形式存在.C20,C+20,C-20三者的能量关系为:EC20＞EC+20＞EC-20,C20更容易得到电子,成为C-20.三种分子的能隙关系为:ΔEC20＞ΔEC+20＞ΔEC-20,说明C20分子带电后电子性质更活泼.C+20富勒烯离子的杂化方式最接近sp2杂化     

利用受激拉曼跃迁制备原子－光子的杂化纠缠态

提出了一种利用玻色-爱因斯坦凝聚体中三能级原子与一束较弱的相干态探测光和一束较强的经典耦合光相互作用产生受激拉曼跃迁制备原子－光子杂化纠缠态的理论方案。研究了探测光场与原子间的相互作用强度、双光子失谐量和处在基态的原子间的相互作用强度对制备杂化纠缠态的影响。结果表明,通过增加探测光场与原子间的相互作用强度或减小双光子失谐量,能够更快地制备纠缠程度更高的原子－光子杂化纠缠态。     

PbZR0.5Ti0.5O3电子结构的理论研究

计算了铁电固溶体PbZr0.5Ti0.5O3的态密度、能带结构及（100）平面的电子密度图。通过对它的态密度和能带的分析，发现在PbZr0.5Ti0.5O3中钛原子的d电子与氧原子的P电子间存在强烈的轨道杂化，这种杂化对锆钛酸铅的铁电性有着重要的作用。和纯钛酸铅一样，铅原子对PbZr0.5Ti0.5O3的铁电性的存在也有重要作用。     

会聚圆偏振强激光场中的原子离化理论

近几年来,强激光场作用下的原子行为,特别是在激光场中原子离化过程的研究吸引了很多人的兴趣。理论上,在处理原子离化问题时,一个很重要的问题是怎样处理有激光场存在时的电子离化态。最早的KFR模型采用忽略原子库仑势对离化电子的作用后的平面波形式的Volkov解。随后,一些研究者在考虑了原子库仑场的影响后,得到了离化电子波函数的类Volkov的库仑连续态,并在此基础上处理了原子离化问题。     

腔耦合双J-C模型中原子纠缠的猝灭和猝生

研究了腔间有耦合的双J-C模型中原子纠缠的动力学, 分析了腔间耦合系数A和原子的初态对原子纠缠的猝灭(ESD)和猝生(ESB)的影响. 通过对原子间共生纠缠度的数值分析发现, 当原子初态为第一类类Bell态时, 不会出现ESD和ESB, 腔间的耦合可使原子的纠缠加大, 并能使初态为分离态的原子产生纠缠. 当原子初态为第二类类Bell态时, A的大小可改变出现ESD与ESB的时间间隔, 或决定是否出现ESD, 但腔间的耦合不能使初态不纠缠的原子产生纠缠.     

掺有BN纳米点石墨烯纳米带的电子结构和输运性质的第一性原理研究

利用第一性原理研究了含有BN纳米点的扶手椅型石墨烯纳米带的电子结构和输运性质。研究发现,能带结构与BN纳米点的几何形状、尺寸以及纳米点浓度密切相关。由于电子-空穴对的对称性,使得费米能级附近的价带和导带几乎关于费米能级是对称的。对于含有三角形BN纳米点的石墨烯纳米带,当B和N交换时,价带和导带正好关于费米能级相互倒置。而且,由于C原子和多余B原子(或多余N原子)之间的轨道杂化,使得在费米能级附近形成一条局域的能带。另外,当电子在含有BN纳米点的石墨烯纳米带中输运时,在电导谱中会出现一系列的共振峰,其依赖于BN纳米点之间的距离和纳米点的形状。由此通过控制这些参数可以调制系统的电子响应。     

AlGaAs∶Sn混晶中的两类类DX中心

在测得Al0.26Ga0.74As∶Sn混晶中两类类DX中心的电子热俘获势垒精细结构后,研究和确定了其相关的束缚能、晶格驰豫能和光离化能.采用第一原理赝势法的计算和分析结果表明,Sn施主杂质次近邻Al/Ga原子的不同局域组分所引起的Sn杂质及其最近邻As原子的不同晶格驰豫,是产生两类类DX中心能级精细结构的主要原因.     

4,5-二氮杂芴光电材料的合成及薄膜器件的应用

氮杂芴类是构筑有机、聚合物半导体的重要单元,已经成为塑料电子领域研究的热点.对比芴类单元,二氮杂芴具有配位超分子作用与强电子亲合能双层功能,因此,该类半导体材料延伸了芴类半导体在有机薄膜器件、生物传感以及医学中的应用.目前,4,5-二氮杂芴类材料已被广泛应用于电子传输材料、有机发光类材料、敏化太阳能电池、发光配合物、传感材料及其杀菌材料等方面,文中重点描述了4,5-二氮杂芴光电材料的合成以及薄膜器件应用.     

闪锌矿GaN(110)表面原子和电子结构的理论计算

在密度泛函理论的基础上,采用平面波赝势方法计算了立方GaN(110)表面的原子和电子结构。结构优化表明最表层原子都向体内弛豫,且金属Ga原子弛豫幅度比非金属N原子大,同时各层层间距呈交错分布。表面弛豫后,最表层原子发生键长收缩的弛豫特性,表面Ga原子趋于形成sp2杂化得到的平面型构形,而表面N原子趋于形成p3型锥形结构。另外,理想立方GaN(110)表面在带隙中有两个明显的表面态,经过弛豫后,分别向价带和导带方向移动,并解释了导带底附近的表面态移动的幅度比价带顶附近的表面态大的原因主要由于表面Ga、N原子弛豫幅度不同引起的。此外,弛豫后,表面电荷重新分布,Ga原子周围的部分电子转移到N原子上。     

MnxGe1-x薄膜结构磁性和输运特性的研究

用磁控溅射法制备了Mnx Ge1-x(x=0.05、0.07、0.11、0.15、0.19、0.23、0.26、0.29)系列薄膜样品.X射线衍射(XRD) 表明所有样品为Ge立方体结构,没有发现第二相存在.晶格常数随Mn摩尔浓度增加而增加,符合Vegard定律.磁力显微镜(MFM)测量表明没有明显的磁畴结构出现,原子力显微镜(AFM)测量表明样品表面颗粒均匀并且呈圆柱状生长.X射线光电谱测量表明Mn原子并不是处于单一的正二价态.电子输运特性测量表明室温电阻率随Mn摩尔浓度增加而增加,Mn原子处于深的受主态,电阻率随温度增加而减小,样品仍表现为典型的半导体特性.物理性质测量仪测量表明样品的铁磁性是固有的长程有序的,通过s、p-d载流子的交换耦合来实现.     

单模真空场中两个耦合二能级原子纠缠的时间演化特性

研究了单模真空场中两个耦合二能级原子纠缠特性.运用密度矩阵方法,得到两能级原子约化密度矩阵.借助于共生纠缠度,研究两个耦合二能级原子纠缠的时间演化规律,讨论原子间偶极作用对原子间纠缠的影响.结果表明:原子间的偶极作用导致纠缠度的减少和时间演化周期的增加.     

短周期(AlAs)_n/(GaAs)_n(n≤10)超晶格表面、界面和体内的电子结构

在紧束缚近似下,本文首次采用Recursion方法,对(AlAs)_n/(GaAs)_n(n≤10)短周期超晶格的表面、界面和体内电子结构进行了详细计算.给出了它的总态密度(TDOS)、局部态密度(LDOS)和分波态密度(PDOS).由此证明了界面的影响,并得到了Al,Ga和As原子的原子价.超晶格有序势使(AIAs)_n/(GaAs)_n的直接带隙变窄,这表明了它与无序合金Al_xGa_(1-x)As之间物理性质的差别.同时直接证实了(001)表面原子的成键方式将引起退杂化SP_2+P_γ-P_y发生.本文结论优于已有的理论报道,并与最近的实验数据符合很好.     

Si1-xGex:C缓冲层上Ge薄膜的CVD外延生长

用化学气相沉积方法,在Si(100)衬底上生长Si1xGex:C合金作为缓冲层,继而外延生长了Ge晶体薄膜.根据AES测量结果可以认为,缓冲层包括由衬底中的Si原子扩散至表面与GeH4,C2H4反应而生成的Si1-xGex:C外延层和由Si1-xGex:C外延层中Ge原子向衬底方向扩散而形成的Si1-xGex层.缓冲层上外延所得Ge晶体薄膜晶体取向较为单一,其厚度超过在Si上直接外延Ge薄膜的临界厚度,且薄膜中的电子迁移率与同等掺杂浓度(1.0×1019 cm-3)的体Ge材料的电子迁移率相当.     

Si1-xGex:C缓冲层上Ge薄膜的CVD外延生长

用化学气相沉积方法,在Si(100)衬底上生长Si1xGex:C合金作为缓冲层,继而外延生长了Ge晶体薄膜.根据AES测量结果可以认为,缓冲层包括由衬底中的Si原子扩散至表面与GeH4,C2H4反应而生成的Si1-xGex:C外延层和由Si1-xGex:C外延层中Ge原子向衬底方向扩散而形成的Si1-xGex层.缓冲层上外延所得Ge晶体薄膜晶体取向较为单一,其厚度超过在Si上直接外延Ge薄膜的临界厚度,且薄膜中的电子迁移率与同等掺杂浓度(1.0×1019 cm-3)的体Ge材料的电子迁移率相当.     

铅锌矿ZnO(0001)和(000-1)表面结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理平面波超软赝势法计算了铅锌矿ZnO{0001}表面的电子结构.分析表面能发现,ZnO-Zn表面的表面能比ZnO-O略大,两者相比,ZnO-Zn表面活性强、不稳定.表面弛豫后,ZnO-Zn和ZnO-O发生表面收缩,ZnO-Zn表面收缩较小.研究发现,由于表层Zn和O原子的强轨道杂化作用导致ZnO-Zn表面显示n型特性;而ZnO-O表面的O-2p悬挂键能级占据价带顶导致ZnO-O表面显示p型特性.计算结果和实验事实基本一致.     

(111)方向的InAs/GaSb超晶格材料电子结构的杂化泛函计算（英文）

采用电子密度泛函理论方法计算了一系列(111)方向的InAs/GaSb超晶格的电子结构和能带结构.将杂化泛函的计算结果与普通密度泛函方法的计算结果进行了比较.Heyd-Scuseria-Ernzerhof(HSE)杂化与对固体修正的Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)近似结合的杂化泛函显示了较传统PBE方法和若干其他杂化泛函更符合实验数据的结果.采用该方法研究了InAs/GaSb超晶格的带隙随超晶格周期厚度以及InAs/GaSb比例变化的规律.其结果与以往实验结果符合很好.这些结果表明HSE-PBEsol方法对于估计InAs/GaSb超晶格的电子性质适用.     

有机／无机光电探测器的AFM和XPS分析

采用真空蒸发沉积，在室温下制备了PTCDA／p—Si有机／无机异质结样品。对其表面用原子力显微镜(AFM)研究表明，PTCDA薄膜具有岛状形态结构。经X光电子能谱(XPS)分析表明，在PTCDA分子中，C原子有两种束缚能态，其结合能力分别为285．3eV和288．7eV；O原子与C原子相邻，一些O原子通过双键与C原子相结合，另外的O原子则通过单键与2个C原子相结合。经Ar^ 束溅射研究界面电子状态表明，随溅射时间增加，C1s和O1s峰逐渐减弱，而Si 2p和Si 2s峰渐渐增强。C1s和Si 2p谱峰随着溅射时间的增加而逐渐向低束缚能力方向移动。由于荷电效应和碳硅氧烷(C—Si—O)及SiO2的存在，Ols谱峰随溅射时间的增加先向高束缚能方向移动，然后向低束缚能方向移动。     

Si1-xGex∶C缓冲层上Ge薄膜的CVD外延生长

用化学气相沉积方法，在Si(100)衬底上生长Si1-xGex∶C合金作为缓冲层，继而外延生长了Ge晶体薄膜. 根据AES测量结果可以认为，缓冲层包括由衬底中的Si原子扩散至表面与GeH4, C2H4反应而生成的Si1-xGex∶C外延层和由Si1-xGex∶C外延层中Ge原子向衬底方向扩散而形成的Si1-xGex层. 缓冲层上外延所得Ge晶体薄膜晶体取向较为单一，其厚度超过在Si上直接外延Ge薄膜的临界厚度，且薄膜中的电子迁移率与同等掺杂浓度(1.0E19cm-3)的体Ge材料的电子迁移率相当.