采用从头计算方法研究金刚石的能带

——本文利用理论上严格的从头算方法计算了金刚石的能带,得到了与实验基本一致的结果.并对目前解决边界条件的方法之一——加饱和子钝化表面悬挂键——进行了研究,发现利用H或虚C(以下均用 C_v表示)作饱和子,不能得到正确的结果.因为这些键长并不对应体系总能量的极小值和最佳带隙,而对应于体系的总能量极小值和最佳带隙的键长处在C—H和C—Cv键之间,约在1.25～1.26(?)之间.另外,对从头计算方法的原理和计算上的一些考虑也作了简单的介绍.     

石墨烯基电子学研究进展

综述了石墨烯晶体的能带结构和独特的电子性质,如双极性电场效应、单双层石墨烯效应、衬底效应、石墨烯纳米带(GNR)带隙等特殊效应的研究现状。介绍了石墨剥落技术、外延生长和化学气相淀积(CVD)等石墨烯材料的制备以及表征方法。列举了石墨烯在电子、显示、太阳电池、传感器和氢存储等方面的应用,如在石墨烯场效应管、石墨烯纳米带场效应管(SET)、石墨烯单电子晶体管、石墨烯金属晶体管、石墨烯基纳米电子机械系统(NEMS)、石墨烯分子开关以及石墨烯基高电子迁移率晶体管(HEMT)制备方面的应用。人们已经研究出不同栅长的n/p型顶栅石墨烯场效应管(GFET),并采用标准的S参数直接表征器件的高频性能。理论和实验表明,所有石墨烯纳米带场效应管(GNRFET)在室温下工作的前提是GNR的带宽尺寸小于10nm,并具有半导体场效应管的性能。     

具有双周期势的石墨烯超晶格电子带隙和传输特性的研究

运用传输矩阵理论,研究了双周期势石墨烯超晶格(GSL)的电子带隙和传输特性。结果表明,这种准周期结构存在一个新的狄拉克点,并且它的位置恰好位于零平均波数带隙处;与传统的布拉格带隙相比,这种带隙的位置对晶格常数和入射角度的变化不敏感。讨论了入射角度对电子在双周期势中传输特性的影响,预言了双周期势中可控的电子传输过程,定量分析了允带宽度与周期总数目的幂指数关系。     

含偶氮基团的不对称弯曲型液晶分子的合成及其光谱特性

合成了6个含偶氮基团的具有不同苯环个数的不对称弯曲型液晶分子,用1 H NMR、HRMS表征其结构,采用差示扫描量热法(DSC)和偏光显微镜(POM)研究其液晶性能。考察结果表明:所有化合物均出现了液晶相,特别是含有3个苯环的分子在较低温度下出现了向列相;偶氮基团的吸收光谱在330～360nm出现了较强的由π-π*电子跃迁引起的吸收,在430～450nm出现了较弱的由n-π*电子跃迁引起的吸收,其吸收波长的变化表明分子的弯曲形状和电子分布使分子吸收波长有较大的变化。     

石墨烯光阴极带隙设计

为了使石墨烯光阴极实现光电转化功能,以超晶格形式掺杂六角氮化硼到石墨烯中,形成杂化纳米带。通过基于第一性原理的计算,从能带结构可以看出,这种方法可以在一个很大的范围内(0～2.5 eV)调控带隙大小。结合能带结构和电荷密度分布分析了带隙调控的机理,此外,运用K-P模型理论分析也得到了一致的结果。以这种方式调控石墨烯材料的带隙,锯齿型边缘和扶手椅型边缘的六角氮化硼/石墨烯(h-BN/graphene)超晶格纳米带,其带隙大小均随着其中h-BN所占比例的增加而变大,而且其带隙大小几乎不受纳米带宽度的影响,这样一来材料的尺寸可以做到更加微型化。再者,基于此方法可以制成渐变带隙结构,进而实现同一光阴极对不同范围光谱的响应。     

锯齿形石墨烯带(7-ZGNR)输运性质的研究

采用基于密度泛函方法的非平衡格林函数,对无限长锯齿形石墨烯带(7-ZGNR)的态密度和输运性质进行了理论计算和模拟。结果表明,此石墨烯带的电子输运系数和其态密度有关,波峰与波谷分别相对应。此外,输运曲线近似在费密能级两边对称。由于宽度只有10nm左右,石墨烯带受量子效应的影响,对不同本征能量的电子的输运系数呈整数变化,相应的电导呈现阶跃式变化,其值均为量子电导G0的整数倍。另外,给石墨烯带加以0~1.5V的偏压,计算I-V曲线。结果发现,此石墨烯带在0~1.5V内的I-V曲线接近于线性,考虑到其带隙值较小,因此可认为7-ZGNR是金属型的锯齿形石墨烯带。采用类似的方法,可以判定其他石墨烯带的输运性质。     

基于石墨烯/光子晶体混合结构的石墨烯表面等离激元波导

由于石墨烯的无带隙线性能级结构,使得石墨烯等离激元具有能量局域强,响应频段宽,传播距离长,并可由偏置电压动态调控等优良特性。文章设计石墨烯与光子晶体的混合结构,利用光子晶体的能带结构和线缺陷的特点,形成了石墨烯表面等离激元波导,通过改变石墨烯的费米能级,实现了石墨烯表面等离激元波导频率的调控。     

CdZnTe材料的表面钝化新工艺

研究了一种新的钝化CdZnTe(CZT)器件表面的工艺,即先采用KOH-KCl溶液对CZT表面进行处理,再用NH4F/H2O2溶液对其进行表面氧化的二步法钝化工艺.并借助俄歇电子能谱(AES)、微电流测试仪等手段对其表面钝化层的质量进行了鉴别,同时与KOH-KCl和NH4F/H2O2两种工艺进行了比较.AES能谱分析表明,采用二步法工艺钝化,既可获得化学计量比较好的CZT表面,又可在表面形成一层起保护作用的氧化层.I-Ⅴ特性曲线显示,两步法钝化后CZT器件的漏电流与KOH-KCl和NH4F/H2O2钝化相比都有一定程度的下降.说明文中提出的新工艺在CZT器件制备方面具有良好的应用前景.     

石墨烯在光电探测领域的研究进展

石墨烯是一种具有零带隙、室温下极高的电子迁移率、极低的电阻率以及高的透光性等许多独特性能的新型碳材料,关于石墨烯的相关研究引起了人们的广泛关注,其已成为凝聚态物理和材料科学的研究前沿。简要介绍了石墨烯的能带结构和性质,重点讨论了石墨烯在光电探测领域的应用及研究现状,指出了存在的不足并展望了未来的发展方向。     

基于表面等离激元耦合调控石墨烯点阵结构

由于石墨烯的无带隙线性能级结构,使得石墨烯等离激元具有能量局域强,响应频段宽,传播距离长,并可由偏置电压动态调控等优良特性。文章利用不受光信号的入射角和偏振方向影响的石墨烯点阵结构,结合石墨烯之间的表面等离激元耦合,通过改变底层石墨烯的费米能级,实现了石墨烯点阵结构谐振频率的调控。     

n型异质结背接触太阳电池前表面的场钝化

利用Silvaco-TCAD仿真软件建立二维模型,对n型异质结背接触(HBC)单晶硅太阳电池前表面场进行模拟研究。通过在n型单晶硅衬底正面分别引入一层较薄的本征非晶硅层和一层n+非晶硅层对电池前表面进行高质量的场钝化,分析了n+非晶硅层的厚度和掺杂浓度以及本征非晶硅层的厚度和带隙宽度对电池电学性能的影响。模拟结果表明:当n+非晶硅层厚度小于6 nm,掺杂浓度为1×1019 cm-3,本征非晶硅层的厚度为3 nm,带隙宽度大于1.5 eV时,电池前表面实现了良好的场钝化效果,HBC太阳电池获得了24.5%的转换效率。     

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。     

氧原子对向列相液晶粘度的影响

对于向列液晶分子中常见的典型含氧基团,通过密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)的B3LYP/6-31G(d)方法计算了氧原子处于不同位置以及与不同基团相连时的静电势分布和偶极矩大小,分析了含氟基团和氧原子相连时对静电势分布和偶极矩的影响,研究了这些含有氧原子的基团和其它相关基团对应的液晶化合物的粘度与静电势分布和偶极矩的联系,所得到的结论有助于理解液晶粘度与分子电子结构之间的关系以及低粘度液晶的分子设计.     

材料

Y2002-63331-429 0302622磁流变体阻尼器模拟的非线性黑盒方法=ModelingMR-dampers:a nonlinear blackbox approach[会,英]/Jin,G.& Sain,M.K.//Proceedings of the 2001American Control Conference Vol.1 of 6.—429～434(HE)Y2002-63332-1235 0302623PZT 驱动硅悬浮的设计、研制和动态分析=Design,fabrication and dynamic analysis of a PZT-actuated siliconsuspension[会,英]/Chen,T.-L.& Horowitz,R.//Proceedings of the 2001 American Control ConferenceVol.2 of 6.—1235～1240(HE)0302624多层结构的光子带隙特性[刊]/庞云波//电子学报.—2002,30(9).—1372～1375(C)本文提出了一种具有光子带隙特性的多层结构,由方形金属构成的周期阵列位于介质衬底的正中。此结构与传统的微带电路完全兼容,制作时无需在介质     

CdZnTe材料的表面钝化新工艺

研究了一种新的钝化CdZnTe(CZT)器件表面的工艺，即先采用KOHKCl溶液对CZT表面进行处理，再用NH4F/H2O2溶液对其进行表面氧化的二步法钝化工艺．并借助俄歇电子能谱（AES）、微电流测试仪等手段对其表面钝化层的质量进行了鉴别，同时与KOH KCl和NH4F/H2O2两种工艺进行了比较．AES能谱分析表明，采用二步法工艺钝化，既可获得化学计量比较好的CZT表面，又可在表面形成一层起保护作用的氧化层．I-V特性曲线显示，两步法钝化后CZT器件的漏电流与KOH KCl和NH4F/H2O2钝化相比都有一定程度的下降．说明文中提出的新工艺在CZT器件制备方面具有良好的应用前景．     

C_(60),M@C_(60)电子传输特性研究

采用扩展的Hückel方法与格林函数方法,分析了双Au电极作用下,C60,M@C60(M=Si,Ge)富勒烯分子的电子结构与导电性,并对三种富勒烯分子的电子结构与电子输运特性进行了对比。研究结果表明,三种富勒烯分子与A u电极“接触”后,其最高占据分子轨道与最低未占据分子轨道间的能隙减小,它们与A u电极之间的结合既有共价键的成分,又有离子键的成分;三种富勒烯分子的电子输运性能依次具有Ge@C60>Si@C60>C60的顺序。     

石墨烯场效应管制备的关键工艺研究

近年来,石墨烯因其独特的物理化学性质备受关注,但石墨烯的零带隙结构,限制了它在光电领域方面的应用。研究了石墨烯场效应管制备的关键工艺,即用石墨烯图形化打开其带隙,并在1 cm×1 cm的石墨烯薄膜上制备出大规模、多尺寸的微结构石墨烯场效应管。通过对石墨烯场效应管关键工艺的优化研究,如石墨烯的无损转移、石墨烯条带的刻蚀、光刻胶的选择、金属蒸镀以及退火等工艺,为石墨烯场效应管的进一步研究提供了可靠的工艺参考。     

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.     

基于局域共振机制的平面型金属-电介质电磁波带隙结构的实验研究

研究了具有高阻抗的电磁带隙(EBG)的双层平面型金属-电介质周期性单元结构,此类结构的特定频率的表面波抑制和同相位反射性质在微波天线及高速电路中有广阔应用前景。本文根据S ivenp iper等效电路模型,初步分析了表面波带隙与EBG单元结构的几何参数的关系,然后通过实验研究了TM表面电磁波高阻抗电磁表面的表面波带隙的参数特征。论证了关于EBG高阻抗电磁表面的几何参数(单元长度、单元间距、介质厚度、导孔直径)、方向性以及周期数(单元数)对其表面波带隙特征的影响,并对此作了讨论分析,所得结论为高阻抗电磁表面的设计提供了依据。     

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。