氮掺杂浓度对氮掺杂PbTiO3电子结构和光学性能的影响

用第一性原理计算研究了不同N掺杂浓度的P型N掺杂PbTiO3的电荷密度差分、能带结构、态密度和光学性质。用N原子取代PbTiO3中的O原子后,PbTiO3的价带向高能级发生移动,费米能级进入价带顶部。随着N掺杂浓度的增加,能带带隙值变窄,结构稳定性变差。掺杂浓度2.5 at%时,N掺杂PbTiO3显示最好的P型导电性和最强的可见光吸收。N掺杂PbTiO3在半导体光电器件和光催化领域具有重要的应用价值。     

用第一性原理研究n型Sn/F共掺杂β-Ga2O3

用第一性原理计算了Sn掺杂 β-Ga2O3、F掺杂β-Ga2O3和Sn/F共掺杂 β-Ga2O3的形成能、电子结构和光学性能。用LDA方法计算的本征β-Ga2O3和Sn掺杂 β-Ga2O3的晶格常数和电子结构与实验值吻合。形成能计算表明Sn掺杂 β-Ga2O3、F掺杂β-Ga2O3和Sn/F共掺杂 β-Ga2O3在富氧条件下比在富镓条件下容易形成。Sn掺杂 β-Ga2O3、F掺杂β-Ga2O3和Sn/F共掺杂 β-Ga2O3显示n型半导体特性。Sn/F共掺杂 β-Ga2O3具有最小的电子有效质量和最大的相对电子数,具有潜在的良好导电性。Sn/F共掺杂 β-Ga2O3在可见光区域显示强的光吸收。     

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。     

Electronic structure and optical properties of F-doped β-Ga2O3 from first principles calculations

The effects of F-doping concentration on geometric structure, electronic structure and optical property of β-Ga₂O₃ were investigated. All F-doped β-Ga₂O₃ with different concentrations are easy to be formed under Ga-rich conditions, the stability and lattice parameters increase with the F-doping concentration. F-doped β-Ga₂O₃ materials display characteristics of the n-type semiconductor, occupied states contributed from Ga 4s, Ga 4p and O 2p states in the conduction band increase with an increase in F-doping concentration. The increase of F concentration leads to the narrowing of the band gap and the broadening of the occupied states. F-doped β-Ga₂O₃ exhibits the sharp band edge absorption and a broad absorption band. Absorption edges are blue-shifted, and the intensity of broad band absorption has been enhanced with respect to the fluorine content. The broad band absorption is ascribed to the intra-band transitions from occupied states to empty states in the conduction band.     

Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶体的掺杂研究进展

介绍了Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米晶体的掺杂技术和几种典型的掺杂工艺;综述了掺杂对半导体纳米晶体的光、电特性的影响;列举了近几年掺杂技术取得的研究成果;重点阐述了现阶段利用胶体法进行半导体纳米晶体掺杂的掺杂机理、以及掺杂效率所存在的问题。引进新型掺杂理论——动力学理论,该模型忽略了扩散作用的影响,重点讨论杂质在纳米晶体表面的驻留情况,可以有效解释Ⅱ-Ⅵ族纳米半导体的掺杂机理,提高掺杂浓度。最后,对其未来的发展方向进行了展望,指出开创新型掺杂理论、研发实用化掺杂工艺以及拓展应用领域是未来Ⅱ-Ⅵ族纳米半导体的主要研究方向。     

N掺杂和氧空位对PbTiO3电子结构和导电性的影响研究

用第一性原理计算了P型N掺杂PbTiO3的电子密度差分、能带结构和态密度,讨论了氧空位对N掺杂PbTiO3性能的影响。在PbTiO3中掺杂N杂质后,PbTiO3的价带向高能级发生移动,费米能级进入价带顶部,带隙变窄,N掺杂PbTiO3表现出典型的P型半导体性能。当N掺杂PbTiO3中含有氧空位时,导带发生下移,受主被完全补偿。计算结果与实验数据相吻合。     

一种新型半导体材料的电子结构和光学特性：石墨烯一氧化物：

本文首次基于密度泛函理论研究了石墨烯一氧化物一种新型半导体材料的电子结构和光学特性。计算表明石墨烯一氧化物是直接带隙为0.95ev的半导体。通过绘制态密度和分波态密度研究了该材料的能带结构。除此之外,本文给出了该材料的光学特性,这对于材料在光电子器件的潜在应用有着一定的意义。     

掺杂对二维SiC材料光电性质的影响

利用第一性原理赝势平面波方法计算了Si-C邻 近元素(B、N、Al、P)掺杂二维SiC的几何结构、 电子结构和光学性质。结果表明:掺杂后的二维SiC晶格常数(a、b)、键长及角度均发生了明显变化;同时, 在禁带中引入了杂质能级,导带和价带均向低能方向发生了明显的移动,带隙发生变化,费 米能级附近引入了 杂质的2p及3p态电子。光学性质的计算表明:在低能端B、N、Al掺杂使二维SiC吸收电磁波 的能力明显增 强;静态介电常数增大而能量损失峰降低。以上结果说明可以根据需要利用B、N、Al、P掺 杂来调制二维SiC材料的光电性质。     

CH3NH3PbI3和CH3NH3MnI3的电子结构和光学性质研究

采用第一性原理计算,研究了有机金属卤化物钙钛矿CH₃NH₃PbI₃和CH₃NH₃MnI₃的电子结构、磁性和光吸收。CH₃NH₃PbI₃和CH₃NH₃MnI₃都是具有直接带隙半导体,CH₃NH₃MnI₃磁基态为G型反铁磁序（G-AFM）。CH₃NH₃MnI₃在G-AFM状态下的带隙值为1.668 eV;当系统处于FM态时,多数自旋通道的带隙为0.696 eV,少数自旋通道的带隙为2.148 eV。结果表明,具有FM态的CH₃NH₃MnI₃的光激发电子将迅速熔化局域磁序。最后计算了CH₃NH₃PbI₃和CH₃NH₃MnI₃的光学特性,结果表明具有铁磁态的CH₃NH₃MnI₃（FM）表现出较强的红外光吸收。     

Mo—C补偿掺杂TiO2的电子结构和光学性质研究∗

利用第一性原理, 研究Mo—C补偿掺杂TiO₂的电子结构和光学性质。本文构建了三种不等价的Mo—C补偿共掺体系,补偿共掺后体系出现了三条带隙态,其带隙态主要由C-2p轨道和Mo-d轨道耦合而成,由于这些带隙态的存在,有效带隙约变窄了0.69 eV 和 0.90 eV。Mo原子提供了足够的电子用于补偿,带隙中产生的带隙态将完全被电子占据,消除了C单掺杂时存在的缺点,同时Mo单掺杂时出现的对CBM的扰动也完全消失,保证了Mo—C共掺杂体系的带边仍然跨过水的氧化还原势。最后,对纯TiO₂和Mo—C补偿共掺TiO₂的光学性质进行了计算,结果显示Mo—C补偿共掺TiO₂的光学吸收边都延展到可见光区域。     

Zn掺杂和Sn空位对p型SnO2电子结构和光学性能的影响

用第一性原理计算了本征SnO2、Zn掺杂SnO2、带Sn 空位(VSn)的SnO2和Zn-VSn共掺杂 SnO2的电子结构和光学性能。结果表明,Zn 原子替位SnO2中的Sn原子后费米能级进入价带,价带顶的空能态由Zn 3d和O 2p态组成,Zn掺杂SnO2显示p型半导体性能。 带Sn空位的Zn掺杂SnO2的相对空穴数量较Zn掺杂SnO2的相对空穴数量有明显增加,Sn空位有助于增加Zn掺杂SnO2的p型导电性。Zn掺杂SnO2在可见光区域有明显的光吸收,带Sn空位的Zn掺杂SnO2的光吸收较Zn掺杂SnO2明显增强,吸收光谱发生蓝移。     

Preparation and Characterization of CdTe for Solar Cells,Detectors, and Related Thin-Film Materials

Cadmium telluride (CdTe) thin films were prepared by the close-space sublimation (CSS) technique, using 99.99% pure CdTe powder as the evaporant. Films were then annealed at 400°C for 30 min and were later dipped in Cu(NO₃)₂-H₂O solution at 80 ± 2°C. After immersion these films were again annealed at 400°C for 1 h to ensure the Cu diffusion into the films. X-ray diffraction (XRD) results confirmed the formation of a new compound copper telluride and a change in the morphology was observed by scanning electron microscopy (SEM). The DC electrical resistivity reduced from 10⁶ Ω-cm for as-deposited to 10⁻³ Ω-cm for 15 h immersed film. As the wt.% of Cu increased, the mobility increased to some extent, while the carrier concentration showed a systematic increase. The film thickness and optical parameter such as refractive index, absorption coefficient, and the optical band gap were deduced by fitting the optical transmittance in the wavelength range 300 to 3000 nm. The transmission decreased with increasing immersion time of films in the␣solution. The Cu concentration was recorded as 0.9 wt.% for 3 min to 56.6 wt.% for 15 h immersed samples using an electron microprobe analyzer (EMPA). In the next step, ITO/CdS/CdTe heterojunctions with 10.9% solar cell efficiency were fabricated on glass slides.     

第一性原理计算硼和氮原子对石墨烯光电性能的调制

通过设计B和N原子取代碳原子,可以实现对石墨烯性能的调制.结果显示,石墨烯的带隙被打开,狄拉克锥在费米能级上上下移动,类似于对其进行p型或n型掺杂.在费米能级处电子态存在,电荷从杂质转移到C原子上或者从碳原子转移到杂质上.静态介电函数ε_1(0)增大,在对应可见光及其以下的能量区域出现了新的吸收峰.由于B或N的掺杂,使得石墨烯中等离子体激发减少,导致了电子能量损失函数峰值的减少.只有一个明显的峰值与本征石墨烯最高峰的位置相同,但是峰值的高度显著增加.     

高性能掺杂PZT热释电陶瓷研究

对Ｐｂ＿（０．９９）Ｂｉ＿（０．０１）（Ｚｒ＿（０．９４）Ｔｉ＿（０．０６））Ｏ＿３和Ｐｂ＿（０．９９）Ｂｉ＿（０．０１）（Ｚｒ＿（０．６１）Ｔｉ＿（０．３９））Ｏ＿３两种主配方掺入Ｍｎ、Ｎｂ、Ｃｏ、Ｎｉ、ｗ等元素，制备出宽光谱吸收、电性能优良的掺杂ＰＺＴ热释电陶瓷。对其进行了结构分析和电性能测量，第一种配方的典型电学参数为：ε＿ｒ＝２１９；ｔｇδ＝０．００７８（２０℃，１ｋＨｚ）；ｐ＝４．４３×１０￣（－８）ｃ／ｃｍ￣２·Ｋ。     

二氧化钛掺杂系统的电子结构和光学性质的研究

采用总能量平面波赝势方法研究了Sc掺杂、含氧空位、氧空位与Sc掺杂共存时的锐钛矿TiO2系统的电子结构和光学性质。结果表明,Sc掺杂对系统的主要贡献在价带区,在可见光区有明显的光吸收;氧空位可以使系统发生莫特相变,系统在可见光区也有较强的吸收;氧空位与Sc掺杂共存时系统在可见光区的吸收相干加强。