Sb掺杂SrTiO3电子结构的第一性原理计算

计算了Sb掺杂SrTi1-xSbxO3(x=0,0.125,0.25,0.33)体系电子结构,分析了掺杂对SrTiO3晶体的结构、能带、态密度、分波态密度的影响.所有计算都是基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法.计算结果表明:体系的导电性与掺杂浓度有关,Sb掺杂在母体化合物SrTiO3中引入了大量的传导电子,费米能级进入导带.当Sb掺杂浓度x=0.125时,体系显示金属型导电性.同时,光学带隙展宽,且向低能方向漂移,可作为优良的透明导电薄膜材料.     

Ga Al In掺杂ZnO电子结构的第一性原理计算

计算了Ga、Al、In掺杂ZnO体系电子结构,分析了掺杂对ZnO晶体的结构、能带、电子态密度、差分电荷分布的影响。所有计算,都是基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波超软赝势方法。计算结果表明:在导带底引入了大量由掺杂原子贡献的导电载流子(Ga:2.57×1021cm–3;Al:2.58×1021cm–3;In:2.53×1021cm–3),明显提高了体系的电导率。同时,光学带隙展宽,且向低能方向漂移,可作为优良的透明导电薄膜材料。     

Hf掺杂锐钛矿TiO2电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法对Hf掺杂锐钛矿型TiO2的电子结构进行了第一性原理研究。对通过对能带和电子态密度的分析,发现在Hf掺杂后,导带底和价带顶同时降低,但是由于价带顶下降的比导带底多,从而使得锐钛矿型TiO2的禁带宽度变窄。     

Mg掺杂ZnO电子结构与压电性能的第一性原理研究

采用第一性原理计算方法研究了掺杂不同Mg（r(Mg),摩尔比）的ZnO材料的电子结构与压电性能。研究发现,随着r(Mg)的增加,ZnO晶格常数c与a的比值（c/a）减小,材料禁带宽度增大。当r(Mg)=0.3时,其带隙达到最大值（为1.493 eV）。态密度与差分电荷密度计算结果表明,其带隙增大的原因是导带中Zn-3d态向高能端移动。Mg的引入有助于提升ZnO材料的压电性能,其压电系数从本征的1.302 72 C/m²提升至1.355 88 C/m²,压电系数的提高可能来源于四方因子c/a数值减小引起的结构畸变。     

Ag掺杂ZnO的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法对Ag掺杂ZnO的几何结构、杂质形成能和电子结构进行了比较系统的研究.研究表明,掺Ag导致晶格膨胀;在ZnO晶格中,杂质Ag最可能以替代Zn位出现,此时将形成一个深受主能级.文中的计算结果与其他研究者的实验结果相吻合.     

Ag掺杂ZnO的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法对Ag掺杂ZnO的几何结构、杂质形成能和电子结构进行了比较系统的研究.研究表明,掺Ag导致晶格膨胀;在ZnO晶格中,杂质Ag最可能以替代Zn位出现,此时将形成一个深受主能级.文中的计算结果与其他研究者的实验结果相吻合.     

C掺杂ZnO电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了C掺杂纤锌矿ZnO的电子结构。结果表明,C代Zn位属于n型掺杂,且可使系统由直接带隙半导体变为间接带隙半导体;C代O位可产生受主能级,使系统实现p型转变;两种情况共存时,C代Zn位对C代O位有补偿作用,对系统的p型转变不利。     

用第一性原理研究Sn掺杂 Ga1.375In0.625O3的电子结构和导电性

用第一性原理计算了Sn 替位Ga1.375In0.625O3化合物的Ga 原子(Ga1.25In0.625Sn0.125O3)和Sn 替位Ga1.375In0.625O3化合物的In原子(Ga1.375In0.5Sn0.125O3)的结构、电子能带和态密度。Ga1.25In0.625Sn0.125O3半导体材料比Ga1.375In0.5Sn0.125O3材料具有大的晶格参数和强的Sn–O离子键。在Sn掺杂 Ga1.375In0.625O3化合物中,Sn 原子优先取代In 原子。Sn掺杂 Ga1.375In0.625O3化合物显示n型导电性, 杂质能带主要由Sn 5s 态组成。Ga1.375In0.5Sn0.125O3化合物的光学带隙大于Ga1.25In0.625Sn0.125O3化合物的光学带隙。 Ga1.25In0.625Sn0.125O3 具有小的电子有效质量和大的电子迁移率,Ga1.375In0.5Sn0.125O3 具有多的相对电子数和好的导电性。     

ZnS:Er电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用第一性原理平面波赝势方法,分析了ZnS及掺杂Er3+之后的电子结构,进而预测了其光学性质。结果表明,掺杂之后体系的带隙变窄,同时价带与导带之间形成一个新的中间带。随着掺杂Er3+浓度的增加,体系的绝缘性呈下降趋势,吸收光谱则发生红移现象。这一结论与前人报道的实验结果相符。     

High-Throughput Screening Thickness-Dependent Resistive Switching in SrTiO3 Thin Films for Robust Electronic Synapse

The functionalities and applications of oxide thin films are highly dependent on their thickness. Most thickness-dependent studies on oxide thin films require the preparation of independent samples, which is labor-intensive and time-consuming and inevitably introduces experimental errors. To address this challenge, a general strategy based on high-throughput pulsed laser deposition technology is proposed to precisely control the thin-film thickness in local regions under similar growth conditions. The as-proposed synthesis strategy is demonstrated using typical complex oxide materials of SrTiO₃ (STO). Consequently, high-throughput STO thin films with nine gradient thicknesses ranging from 10.1 to 30.5 nm are fabricated. Notably, a transition from the unipolar to the bipolar resistive switching mode is observed with increasing STO thickness. Moreover, a physical mechanism based on the heterostructure-mediated redistribution of oxygen vacancies is employed to interpret the transition between the two memristive patterns. The screening of STO thin films with different resistive switching behaviors revealed that the STO thin film with a thickness of 20.3 nm exhibit excellent conductance modulation properties under the application of electrical pulses as well as significant reliability for the emulation of various synaptic functions, rendering it a promising material for artificial neuromorphic computing applications.     

Be掺杂对ZnO电子结构和光学性质的影响

基于密度泛函理论（DFT）第一性原理计算了Zn1-xBexO化合物的电子结构和光学性质. 计算结果表明Zn1-xBexO带隙随掺杂浓度的增加而变大. 这种现象主要是由于价带顶O2p随掺杂量x的增加几乎保持不变,而Zn4s随掺杂量x的增加向高能端移动. 光学介电函数虚部计算结果表明：在2.0, 6.76eV位置随掺杂浓度的增加峰形逐渐消失,是由于Be替代Zn导致Zn3d电子态逐渐减少所致;而9.9eV峰形逐渐增强,是由于逐渐形成的纤锌矿结构BeO的价带O2p到导带Be2s的跃迁增加所致.     

Be掺杂对ZnO电子结构和光学性质的影响

基于密度泛函理论(DFT)第一性原理计算了Zn1-xBexO化合物的电子结构和光学性质.计算结果表明Zn1-xBexO带隙随掺杂浓度的增加而变大.这种现象主要是由于价带顶O2p随掺杂量x的增加几乎保持不变,而Zn4s随掺杂最x的增加向高能端移动.光学介电函数虚部计算结果表明:在2.0,6.76eV位置随掺杂浓度的增加蜂形逐渐消失,是由于Be替代Zn导致Zn3d电子态逐渐减少所致;而9.9eV峰彤逐渐增强,是由于逐渐形成的纤锌矿结构Beo的价带O2p到导带Be2s的跃迁增加所致.     

SrTiO3氧气传感器的贵金属催化特性研究

对于SrTiO3氧气传感器,氧离子在材料表面的吸附控制着材料表面电导率的变化,所以吸附和脱附速率决定氧敏材料的响应时间.研究表明,贵金属作为表面催化剂,可加快气体分子的吸附和脱附速率,提高气敏元件的响应特性.该文在SrTiO3的n型掺杂基础上,加入贵金属Pd作为表面催化剂.实验结果表明,以Pd作为催化剂的样品,其响应时间缩短,接近气体传感器的实用要求.     

交流测试信号振幅对SrTiO_3薄膜介电性能的影响

研究了交流测试信号振幅对SrTiO3薄膜介电性质的影响,并比较研究了不同氧空位浓度的SrTiO3薄膜介电性质随测试信号振幅的变化规律。经研究发现,测试信号振幅对高氧空位浓度钛酸锶薄膜的相对介电常数有明显影响,而对低氧空位浓度钛酸锶薄膜的相对介电常数影响较小。运用薄膜极化响应机理对这一实验现象进行了解释。     

电子陶瓷用高纯碳酸锶制备方法

对湿化学法合成高纯碳酸锶的几种制备方法（氯化锶法、硝酸锶法和氢氧化锶法）进行了研究，分析了制备条件对产品化学纯度、粒度及粒子形貌的影响，结果表明采用氢氧化锶精制碳化法可以制取化学纯度高、粒度分布窄、近似球形的高纯碳酸锶微粉。     

二次热处理的SrTiO3压敏陶瓷电性能的研究

采用逐层研磨及电测量的方法,对800~1050℃不同温度下,热处理的SrTiO3陶瓷电容–压敏元件的表面氧化层进行了研究。结果表明:该类元件存在明显的表面氧化层结构,且随着热处理温度升高,表面氧化层厚度增大,800~1000℃不同温度热处理的样品,其表面氧化层厚度为26~107μm;表面氧化层内扩散氧的浓度和晶界势垒的高度是由表及里逐渐减小的。     

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.