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。     

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.     

纤锌矿GaN光电性质的第一性原理研究

利用平面渡赝势密度泛函的方法,结合广义梯度近似,对纤锌矿GaN的光电性质进行了研究.对纤锌矿GaN的能带结构、态密度分布、复介电函数和吸收光谱进行了计算.文中分析了纤锌矿结构GaN晶体可能的跃迁及其对应的吸收光谱.结果显示GaN晶体的光学性质与晶体的电子结构直接相关.计算结果为进一步理解和改进纤锌矿GaN的光电性质提供理论基础.     

GaN(0001)表面台阶结构的第一性原理研究*

半导体表面的研究对了解半导体材料的表面形貌、原子结构、材料生长以及电学性质等具有重要意义,其中半导体表面的台阶结构对材料生长起着重要的作用。基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对GaN（0001）表面台阶的原子构型和电子结构等性质进行了计算。对符合化学计量比的（Ga2, N1）台阶进行结构优化后发现,GaN表面Ga原子出现向上向下交替弛豫现象。电荷密度分布图和能带结构结果表明,向上弛豫的Ga原子出现电荷分布,其能带处于费米能级以下,向上弛豫的Ga原子贡献表面态。部分态密度结果表明,不同的台阶边缘具有不同的性质,因此导致带隙中不同特征带的出现。     

GaAs第一性原理研究

为了深入认识GaAs的电子结构和光学性质,计算和分析了GaAs晶体的能带结构、电子态密度、分渡态密度、光学常数,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渡赝势方法.研究证明,其具有广泛的应用领域.     

S掺杂纤锌矿ZnO的光催化性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了硫(S)掺杂纤锌矿氧化锌(ZnO)的能带结构、态密度和光学性质。结果表明:掺杂后晶格畸变,晶格常数随着掺杂量的增加而增大;S原子掺杂减小了能带间隙,提高了电子跃迁的概率;进一步的光学性质计算发现,S掺杂后吸收谱出现红移,且吸收谱峰值随掺杂量的增加而增大,提高了可见光和紫外光区域的光吸收。     

CdS电子结构及光电特性的第一性原理研究

研究了各向极化对CdS电子结构及光电特性的影响。采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理超软赝势方法对CdS基态的电子结构和光电特性进行系统地计算,计算得到CdS是带隙宽带为1.943eV的直接带隙半导体材料。价带主要由S 3p态电子贡献,Cd 4p和Cd 4d态电子贡献较少;导带主要由Cd 4d5s和S 3p态电子决定,S 3s态电子贡献较少。在a、b、c三个方向的极化下研究CdS光学特性的各向异性,沿a方向和b方向极化的各个光学参量都完全相同,静态介电常数为7.234,但沿c方向的静态介电常数为6.273。其它光学参量的各向异性变化与介电函数相同,表明CdS晶体光学性质存在各向异性。计算结果为CdS光电特性的研究提供理论依据。     

MgAl_2O_4绝缘性的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理研究了存在本征空位和间隙缺陷的MgAl_2O_4体系。缺陷形成能的结果表明,O_(i4)和V_O分别在富氧(O-rich)和缺氧(O-poor)条件下的形成能最低,两者均在体系中引入深能级,无法增强MgAl_2O_4的导电性。电子结构的结果表明,O_(i4)在价带顶和导带底均引入能级,V_O在禁带中引入深能级,分别存在这两种本征缺陷的MgAl_2O_4依然保持良好的绝缘性。     

硅纳米管结构和电子性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理方法,在广义梯度近似下,研究了(5,0)和(5,5)硅纳米管结构和电子性质。计算结果表明:(5,0)管硅原子相邻键长波动范围为0.068 nm,大于(5,5)管的0.006 nm;通过对(5,0)管的分波态密度进行分析发现,其3s电子和2p电子能量分布在-13～3 eV,但2p电子集中分布在能量较高的-6～3 eV,出现了明显的sp3轨道杂化。同时对(5,0)和(5,5)硅纳米管最高占据轨道和最低未占据轨道的能隙进行了分析,发现两种管导电性能与结构的手性相关,锯齿型(5,0)管能带交叠具有明显的金属性,而扶手型(5,5)管能隙为0.151 eV是半导体纳米管。     

纤锌矿GaN/AlxGa1-xN量子阱中自由极化子能级

采用Lee-Low-Pines (LLP)变分法研究了纤锌矿GaN/Al0.3Ga0.7N量子阱中自由极化子能量和电子-声子相互作用对自由极化子能量的影响.理论计算中考虑了量子阱中定域声子模(Confined phonon modes)和半空间声子模(Half-space phonon modes)的影响以及电子有效质...     

The electronic and magnetic properties of wurtzite Mn∶CdS,Cr∶CdS and Mn∶Cr∶CdS∶ first principles calculations

In this article, density functional theory (DFT) based on generalized gradient approximation (GGA) and GGA+U, U is Hubbard term, is used to study the electronic properties of CdS doped with different dopants (Cr, Mn). The calculations are carried out for Mn-doped CdS, Cr-doped CdS, and co-doping of Mn/Cr in CdS simultaneously. It is found that hopping of electrons is possible with Cr:CdS and Mn:Cr:CdS while Mn:CdS does not allow the hopping of electrons. Moreover, double exchange interactions are observed in Cr:CdS and d-d super-exchange interactions are observed in Mn:CdS. Now the problem becomes interesting when one magnetic ion (Cr) supporting double exchange interactions and another ion (Mn) supporting d-d super-exchange interactions are doped simultaneously in the same system (CdS). The co-doped CdS is more stable even at high Curie temperature due to p-d double exchange interactions and d-d super exchange interactions. Furthermore, the Cr-3d and Mn-3d states present in-between the band gap are responsible for inner shell transitions and hence for optical properties. Therefore, the co-doped system is taken into account to enhance its applications in the field of spintronic and magneto-optical devices.     

双轴应变对纤锌矿GaN、AlN、InN及其合金电子有效质量的影响

利用第一性原理计算方法密度泛函理论的局域密度近似计算了纤锌矿氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)、氮化铟(InN)及其合金在双轴应变下的电子有效质量.对于GaN和AlN,张应变使电子有效质量增大而压应变使电子有效质量减少,但却使InN电子有效质量在张应变和压应变下都增大.由于三元合金(AlxGa1-xNx InxGa1-xN和AlxIn1-xN)与GaN异质结的新颖特性,同时计算了三元合金在松弛和应变下电子有效质量的变化趋势.受制于GaN基板的平面应力,外延AlxGa1-xN和AlxIn1-xN电子有效质量将减少,而InxGa1-xN电子有效质量增大,且随着In含量变大而更显著.对铟氮化合物应变下电子有效质量异常的机制也做了讨论.     

砷化镓晶片表面的XPS研究

用X射线光电子能谱分析技术（XPS）研究了几种砷化镓抛光片及经不同表面处理方法处理的砷化镓晶片表面的化学计量比和表面化学组成。结果表明砷化镓抛光片的表面自然氧化层中含有Ga2O3、As2O5、As2O3及元素As；表面化学计量比明显富镓，而经过适当的化学处理后这些表面特性能得到较大改善。     

砷化镓基毫米波MEMS开关表面工艺研究

研究了砷化镓基毫米波MEMS开关的表面工艺方法,包括MEMS开关的工艺流程中的牺牲层技术、结构层技术、触点技术、薄膜电阻技术.重点阐述了以光敏聚酰亚胺作牺牲层和以电镀金作结构层的工艺制作方法.形成了砷化镓RF MEMS开关表面工艺流程,制作出了RF MEMS开关样品.开关驱动电压为60 V,35 GHz时的插入损耗＜0.2 dB,隔离度＞18 dB.     

Geometrical Characteristics and Surface Polarity of Inclined Crystallographic Planes of the Wurtzite and Zincblende Structures

Inclined crystallographic planes of the wurtzite structure were investigated in comparison with the zincblende structure in terms of surface geometry characteristics. The ball–stick model indicates that the semipolar surface possesses a surface polarity resembling the anion polarity, which agrees with the common experimental observations of epitaxial growth preference for the cation-polarity surface over the surface. The wurtzite surface was found to share geometrical similarities with the zincblende {100} surface uniquely among the possible semipolar planes. This finding encourages epitaxial growth on the plane of wurtzite semiconductors, e.g., GaN, with the potential of avoiding atomic step formations typically associated with off-axis crystallographic planes.     

表面改性FeS纳米微粒的结构表征

采用表面改性的方法，以双十八烷基二硫代磷酸盐(DDP)为表面改性剂。制备了双十八烷氧基二硫代磷酸盐(DDP)表面改性的FeS纳米微粒。采用TEM。DSC，XRD和FTIR对表面改性FeS纳米微粒进行结构分析。结果表明，表面改性FeS纳米微粒是由DDP表面改性层和FeS纳米核心所构成，微粒尺寸在4nm～6nm之间。DDP表面改性FeS纳米微粒在氯仿、苯和甲苯等有机溶剂中都具有良好的分散性。     

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。     

掺Cr,Ni对S在Fe(100)面吸附的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,在广义梯度近似下计算了Fe中掺Cr或Ni时S原子在Fe(100)面吸附的结构和电子性质,并计算了其分子轨道和吸附能。结果表明:S原子均是吸附在H位最稳定;纯铁时S在Fe(100)面H位的吸附能为-7.70 eV,掺Ni时S原子在H位的吸附能为-7.35 eV,吸附能的相对变化为4.5%;掺Cr时S原子在H位的吸附能为-5.79 eV,吸附能相对纯铁时变化为24.8%,表明掺Cr对S原子在Fe表面的吸附抑制作用更大。对比分析了每种吸附情况下的分波态密度,结果发现掺Cr时具有较高的局域电子云重叠,从而产生的排斥作用抑制了S原子的吸附。