铁电半导体SnTe的晶格动力学

用刚性离子模型研究了铁电半导体ＳｎＴｅ的晶格动力学,计及电子屏蔽作用对长程库仑作用的修正,得到了光学模反常的色散关系。     

正弦平方势与一维掺杂超晶格的能带结构

引入正弦平方势,在量子力学的框架内,把电子在掺杂超晶格中运动的Schrodinger方程化为Mathieu方程,根据Bloch定理讨论了系统能量分布,并用摄动法求解了方程的低阶不稳定区及其禁带宽度,系统自动呈现出了能带结构,再现了带电粒子同掺杂超晶格相互作用的周期性特征.同时,由于不稳定区的宽度与粒子质量、势阱宽度和深度有关,只需适当调节这些参数,就可以调节带隙宽度,从而改变材料的光电性质.     

(111)方向的InAs/GaSb超晶格材料电子结构的杂化泛函计算

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。     

五元系组分空间的几何表示以及晶格常数与能带和互溶隙的计算

本文将五元系分为两大类；并提出用三维空间中的立体图形展示五元系化合物的组分分布；提出了五元系化合物的晶格常数和禁带宽度以及互溶隙范围的计算公式，并在此基础上计算了与ＧａＡｓ衬底晶格匹配的ＡｌＧａＩｎＰＡｓ的等禁带宽度曲线和互溶隙的范围．     

(111)应变对立方相Ca_2P_(0.25)Si_(0.75)能带结构及光学性质的影响

采用第一性原理贋势平面波方法对(111)应变下立方相Ca2P0.25Si0.75的能带结构及光学性质进行模拟计算,全面分析了应变对其能带结构、光学性质的影响。计算结果表明:在-8%~0%压应变范围内,随着应变的逐渐增大导带向低能方向移动,价带向高能方向移动,带隙逐渐减小,但始终为直接带隙;在0%~2%张应变范围内,随着应变的增加,带隙逐渐增大,应变为2%时直接带隙达到最大Eg=0.60441 eV;当张应变为4%时,Ca2P0.25Si0.75变为间接带隙半导体。Ca2P0.25Si0.75的介电常数和折射率随着张应变的增加而增加;施加-2%~0%压应变时,介电常数和折射率逐渐减小,到达-2%时达到最小值,此后随着压应变的增加介电常数和折射率逐渐增大。施加压应变时吸收谱和反射谱随着应变的增大而减小,施加张应变时吸收谱和反射谱随着应变的增大而增大。应变可以改变立方相Ca2P0.25Si0.75的电子结构和光学常数,是调节其光电传输性能的有效手段。     

(111)应变对立方相Ca2P0.25Si0.750.75能带结构及光学性质的影响

采用第一性原理贋势平面波方法对(111)应变下立方相Ca2P0.25Si0.75的能带结构及光学性质进行模拟计算,全面分析了应变对其能带结构、光学性质的影响。计算结果表明：在-8%~0%压应变范围内,随着应变的逐渐增大导带向低能方向移动,价带向高能方向移动,带隙逐渐减小,但始终为直接带隙;在0%~2%张应变范围内,随着应变的增加,带隙逐渐增大,应变为2%时直接带隙达到最大Eg=0.60441eV;当张应变为4%时,Ca2P0.25Si0.75变为间接带隙半导体。Ca2P0.25Si0.75的介电常数和折射率随着张应变的增加而增加;施加-2%~0%压应变时,介电常数和折射率逐渐减小,到达-2%时达到最小值,此后随着压应变的增加介电常数和折射率逐渐增大。施加压应变时吸收谱和反射谱随着应变的增大而减小,施加张应变时吸收谱和反射谱随着应变的增大而增大。应变可以改变立方相Ca2P0.25Si0.75的电子结构和光学常数,是调节其光电传输性能的有效手段。     

氧含量对VO2-x晶格特性和结构相变影响的研究

采用沉淀法制备了氧含量不同的VO2-x纳米粉．对样品进行了差式扫描量热(DSC)、X-射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)的测试，并结合第一性原理的计算结果，具体分析了氧含量对氧化钒纳米粉的晶格特性和结构相变造成的影响：缺氧样品中形成钒填隙，富氧样品中形成氧填隙，两种缺陷分别造成晶胞体积的膨胀；缺陷带来的各向异性造成晶粒形状的改变；同时，不同缺陷态造成的能带中电子状态的改变也可能成为影响氧化钒的结构相变特性的重要因素之一．     

Nb掺杂浓度对单层MoS_2电子能带结构的影响

运用密度泛函理论的第一性原理方法,研究了本征和不同浓度Nb掺杂单层MoS_2的晶体几何结构、能带结构、态密度、电荷局域密度函数以及形成能。计算结果发现,本征单层MoS_2为直接带隙,禁带宽度为1.67 e V。随着Nb掺杂浓度的增加,单层MoS_2价带顶会越过费米能级向高能区方向移动,导带底则向低能区方向移动,致使其禁带宽度大幅度减小。当掺杂浓度为8.33%时,其禁带宽度减小至1.30 e V。带隙值的大幅减小,电子从价带激发到导带变得更容易,应用在以晶体管为代表的逻辑器件等领域,将使其电流开关比、导电性等电学性能得到显著提升。此外,掺杂前后成键类型均是离子键与共价键的混合键,形成能较低,说明掺杂体系的热力学稳定性良好,易于实现。研究结果为单层MoS_2在半导体器件的实际应用提供了理论指导。     

Ca_2P_xSi_(1-x)能带结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于第一性原理的贋势平面波方法,对不同P掺杂浓度正交相Ca2Si的几何结构、能带结构、态密度和光学性质进行计算,比较不同浓度P掺杂的几何结构、电子结构和光学性质。对不同P含量下Ca2PxSi1-x的几何结构比较研究得出:随着P浓度增加Ca2PxSi1-x的晶格常数a、c减小,b增加,体积减小;掺杂浓度对电子结构的影响主要体现在P掺杂Ca2Si使得费米面向导带偏移,且随着掺杂浓度的增加而更深入地嵌入导带中,费米面附近由Ca-d Si-p及P-p电子构成的导带和价带均向低能方向移动,带隙随着掺杂浓度的增大而增大;掺杂浓度对光学性质同样有较大的影响,Ca2PxSi1-x的静态介电函数、折射率随着P掺杂浓度的增加而增加,而反射谱随着P掺杂浓度的增加而减小。适当的P掺杂能够提高Ca2Si对光的吸收系数和折射率,降低光的反射,提高了Ca2Si的光电转换效率。     

CdTe和HgTe能带结构的第一性原理计算

利用基于第一性原理的FLAPW方法计算了CdTe和HgTe的能带结构和态密度．引进并利用快速搜索法计算了体系平衡时的晶格常数,相对于传统方法,更快速地得到了准确的平衡态的晶格常数．本文在计算得到与实验结果符合很好的能带结构和态密度的同时,对比分析了基于LSDA和GGA计算所得的结果．     

结构和缺陷对二维光子晶体传输性质的影响

用转移矩阵方法计算了二维光子晶体的传输性质，讨论了不同极化光的透射行为，比较了正方点阵、有心正方点阵、含缺陷有心正方点阵光子能带对透射特性的影响，获得了第一禁带特性与光子晶体结构的一些基本关系。     

原子和分子结构对电子阻止本领Se(E)的Z振荡的影响

本文在Firsov理论基础上,引入Slater波函数等概念,解释了原子结构对Se(E)的Z振荡的影响。它不仅能解释常规能量范围内(101000keV)的轻元素靶和重元素靶的Z振荡行为,而且能解释更高的能量范围内(10100MeV)Z振荡行为。本文引用了分子轨道法理论来处理分子靶问题,导出了分子结构对Se(E)的Z振荡影响的方程式,使能处理相当宽的能量范围内的分子靶的Se(E)的Z振荡问题。应用本文方法所得结果与Z1C和Li+Z2靶的Z1(或Z2)振荡的实验结果进行了比较,同时还与在较高能量范围的S+Na和F+Ag系统的实验结果作了比较,都得到了满意的结果,说明本文提出的方法是令人满意的。     

用转移矩阵法研究无序对二维光子晶体透射谱的影响

将转移矩阵法(Transfer Matrix Method)用于数值模拟无序情况下的二维光子晶体传输特性.充分利用Fortran语言中的RAND函数分别研究了晶格结构无序、圆柱半径无序、柱体形状无序、介电常数无序对光子晶体传输特性的影响.计算了多种因素无序情况下的二维正方晶格光子晶体的传输函数随频率的变化关系.计算结果表明弱无序时柱体形状影响最大,最小是圆柱半径无序.这说明在一定的无序范围里,可以认为光子晶体的传输特性能够被很好地保持.在强无序时存在共同的现象就是在低频即长波段出现光子局域化现象,无序会影响二维光子晶体的带隙宽度、位置,在强无序时会出现多个共振模.     

ZnO及其缺陷电子结构对光谱特性的影响

利用全势LMTO(FP-LMTO)理论计算方法,对ZnO中的某些缔合缺陷(如氧空位和锌填隙、锌填隙和锌空位及锌的氧反位缺陷)的电子结构进行了计算.根据本文和以前的计算结果,得到了ZnO中几种本征点缺陷对应的缺陷态能级位置.利用得到的理论计算结果,我们分析了ZnO的吸收和发射光谱可能产生的机制,并讨论了ZnO与缺陷电子结构对它们的影响.