硼氮掺杂对锯齿型硅烯纳米带器件中 自旋输运的调控

采用密度泛函理论和非平衡格林函数方法,研究了硼和氮原子单独掺杂对锯齿型硅烯纳米带器件中自旋输运行为的调控作用。研究发现硼和氮原子都是掺杂在锯齿型硅烯纳米带的边缘最稳定。硼和氮原子的掺杂区域对器件的自旋输运性质起着关键作用:当掺杂在器件的散射区时,可发现微小的自旋劈裂现象;但是当掺杂在电极区时,会出现较明显的自旋劈裂现象,相应的自旋过滤效率可高达100%。     

C/O替代掺杂对ZnO纳米带能带及结构稳定性的影响

用第一性原理研究了C掺杂Zn O纳米带(Zn O-NRs)的能带结构和结构稳定性.研究结果表明:C原子对O原子替代掺杂将使Zn O纳米带在费米面附近引入局域的杂质能级;在固定手性角下,C原子的不同掺杂位置对Zn O纳米带的结构稳定性影响很小;手性角为6.6°、11.9°时,C掺杂Zn O纳米带具有较高的结合能,即这两种手性角下C掺杂Zn O纳米带更具稳定性.     

黑磷纳米带电子结构的调控

基于密度泛函理论,从第一性原理出发,研究Armchair型和Zigzag型黑磷纳米带边缘钝化非金属原子对其电子结构性质的影响,探讨各类钝化结构的稳定性.计算结果显示,氢钝化或卤族原子钝化都能有效调节黒磷纳米带的电子能带结构;对钝化后的纳米带加横向电场,能使其能隙随电场增加逐渐减小,最终由半导体特性转变为金属特性,但在垂直纳米带表面加电场,对能带结构不产生影响.综合考虑边缘钝化后纳米带电子结构性质及稳定性,指出氟化黑磷纳米带将很有希望成为光伏平台和纳米电子器件的理想材料之一.     

基片温度对纳米金刚石薄膜掺硼的影响

采用微波等离子体化学气相沉积法,以氢气稀释的乙硼烷为硼源进行了纳米金刚石(NCD)薄膜的生长过程掺硼,研究了基片温度对掺硼NCD薄膜晶粒尺寸、表面粗糙度、表面电阻和硼原子浓度的影响.利用扫描电子显微镜和原子力显微镜观察NCD薄膜的表面形貌,并通过Imager软件对原子力显微镜数据进行分析获得薄膜的表面粗糙度及平均晶粒尺寸信息;采用四探针测量掺硼NCD薄膜的表面方块电阻,利用二次离子质谱仪对掺杂后NCD薄膜表面区域的硼原子浓度进行测量.实验结果表明,较高的基片温度有利于提高薄膜的导电能力,但随着基片温度的提高,NCD薄膜的平均晶粒尺寸和表面粗糙度逐渐增大;此外,当反应气体中的乙硼烷浓度一定时,掺杂后NCD薄膜的表面硼原子浓度随基片温度升高存在一个饱和值.在所选乙硼烷浓度为0.01%的条件下,基片温度在700℃左右可以在保证薄膜表面电性能的基础上保持较好的表面形貌.     

碳纳米管超晶格结构的第一性原理

针对掺杂N、B、Si的碳纳米管超晶格的电子结构及拉伸性能,运用第一性原理进行了相关研究.结果表明,碳纳米管超晶格会形成类似管状结构.不同掺杂元素导致碳纳米管超晶格的结构稳定性有所不同.碳纳米管经掺杂后,能带中的能隙由半导体性转变为金属性,且费米能级处的态密度值增大,表明碳纳米管超晶格的物理化学活性增强,而结构稳定性降低.对于碳纳米管超晶格而言,结构稳定性从高至低依次为3×1碳氮、1×1碳硼和3×1碳硼纳米管超晶格.     

掺氮3C-SiC电子结构的第一性原理研究

采用广义梯度近似方案处理电子间相互作用的交换关联能量泛函,电子波函数采用平面波基矢展开,并采用超软赝势近似离子实与价电子间相互作用,对掺氮(3×3×3)3C-SiC超晶胞电子结构进行了第一性原理研究．对不同掺氮浓度3C-SiC超晶胞的能带结构和态密度进行计算,结果表明氮原子的2p态和2s态分别占据价带顶和导带底,随着掺杂浓度的增加,导带底和价带顶的位置逐渐向低能端移动,导带底移动速度要大于价带顶,导致禁带宽度减小．     

超软赝势方法对V/TiO2薄膜电子态密度的计算

根据密度泛函理论和＂总体能量—平面波＂超软赝势方法计算了V3＋和V4＋掺杂金红石矿相纳米TiO2的能带结构和电子态密度,分析了V3＋和V4＋掺杂对W/TiO2晶体电子结构和光学吸收带边的影响.还对V3＋和V4＋掺杂的TiO2电子态密度进行了比较分析.     

静电纺丝方法制备氮掺杂二氧化钛纳米纤维

采用二氧化钛(TiO_2)湿溶胶为前驱体的聚合物喷发静电拉伸纺丝(静电纺丝)方法制备了氮掺杂TiO_2纳米纤维和纯TiO_2纳米纤维,分别采用X射线衍射、场发射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和紫外-可见分光光度计对纳米纤维的晶体结构、微观形貌、红外吸收光谱和透射光谱进行表征分析。结果表明,氮掺杂TiO_2纳米纤维出现了较弱并且较宽的衍射峰;纳米纤维表面平滑,直径高达70~75nm;红外吸收光谱与纯TiO_2纳米纤维相似,透射光谱在可见光范围有明显的蓝移;氮原子取代了氧原子进入TiO_2晶格位,并且改变了TiO_2的电子结构。     

硼掺杂SiO2纳米颗粒的制备及其红外辐射性能

为提高二氧化硅(SiO₂)纳米颗粒在大气窗口波段的红外辐射性能,以正硅酸乙酯为硅源、硼酸为掺杂源,采用改进St9ber法制备了硼掺杂SiO₂纳米颗粒,并分析硅源加入方式、硼摩尔掺量、烧结温度等对SiO₂纳米颗粒的结晶性能、化学成分、微观结构和红外发射率的影响。结果表明：硅源加入方式显著影响纳米颗粒的尺寸和形貌,连续滴加法制备的纯SiO₂和硼掺杂SiO₂纳米颗粒粒径更大且形状更规则;硼掺杂可诱发SiO₂在高温下生成石英晶体相,形成B—O-Si键,并导致SiO₂纳米颗粒的尺寸、平均孔径、比表面积增大;硼掺杂可显著提高SiO₂纳米颗粒的红外辐射性能,硼摩尔掺量为0.40且经过550℃烧结的样品在8～13μm波段的平均发射率高达0.982。硼掺杂SiO₂纳米颗粒具有耐高温和高红外辐射特性,在耐高温节能涂层、辐射制冷等领域具有广阔应用前景。     

CeO_2掺杂Mn的密度泛函理论

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,对不同Mn掺杂浓度的CeO2晶体结构进行了结构优化,分别计算了体相及掺杂后的晶胞参数,总能量,态密度和能带等.从理论上分析了Mn掺杂对CeO2晶体电子结构的影响,为CeO2材料的掺杂改性研究提供了理论依据.     

h-BN掺杂对金刚石晶体结构的影响

报道了在Fe70Ni30合金触媒和石墨系体中,掺杂六角立方氮化硼(h-BN)和硼(B)生长金刚石单晶的过程。研究发现,h-BN和B掺杂对于金刚石生长条件及形貌等具有较大的影响,其中h-BN掺杂生长金刚石的最低生长压力达到了6.2 GPa,同时晶体呈绿色条状。说明h-BN和B在金刚石晶体生长以及取代碳原子进入晶格时起到了不同的作用。通过X射线衍射及光电子能谱等表征手段,分析了硼氮对金刚石晶体结构的影响,以及硼氮在金刚石中的化学环境及成键方式。在此基础上阐述了硼氮掺杂的形成机制。     

Electronic transport properties of cross graphene nano-junction

Graphene nanoribbons have special electrical properties, The electron transport properties can be regulated by controlling their geometry or doping. The metallic properties and semiconductor properties of different chiral graphene nanoribbons are used to build the cross graphene nano-junction in this paper. The method of density functional theory and non-equilibrium Green's function are used to research electronic transport properties of the graphene nano-junction with different heights and widths and locations of doping. It is shown that the graphene nano-junction shows metallic properties with increase in height and width of the arm. But the transmission spectral line has a clear oscillation. Since the doped nitrogen atom intensifies electron scattering, the electronic transport properties decrease. And the electron transport properties when the two arms are doped worsens more compared to the case of trunk doping.     

Preparation,characterization and electronic properties of fluorine-doped tin oxide films

Tin oxide(SnO_2) and fluorine doped tin oxide(FTO) films were prepared on glass substrates by sol-gel spin-coating using SnCl_4 and NH_4F precursors.Fluorine doping concentration was fixed at 4 at%and 20 at%by controlling precursor sol composition.Films exhibited the tetragonal rutile-type crystal structure regardless of fluorine concentration.Uniform and highly transparent FTO films,with more than 85%of optical transmittance,were obtained by annealing at 600℃.Florine doping of films was verified by analyzing the valence band region obtained by XPS.It was found that the fluorine doping affects the shape of valence band of SnO_2 films.In addition,it was observed that the band gap of SnO_2 is reduced as well as the Fermi level is upward shifted by the effect of fluorine doping.     

Enhanced photovoltaic properties for rear passivated crystalline silicon solar cells by fabricating boron doped local back surface field

In order to enhance the p-type doping concentration in the LBSF, boron was added into the aluminum paste and boron doped local back surface field (B-LBSF) was successfully fabricated in this work. Through boron doping in the LBSF, much higher doping concentration was observed for the B-LBSF over the Al-LBSF. Higher doping concentration in the LBSF is expected to lead to better rear passivation and lower rear contact resistance. Based on one thousand pieces of solar cells for each type, it was found that the rear passivated crystalline silicon solar cells with B-LBSF showed statistical improvement in their photovoltaic properties over those with Al-LBSF.     

STURCTURAL CHARACTERISTICS AND QUANTUM CHEMISTRY CALCULATION OF Al-DOPED BORON CARBIDES

Structural characteristics, chemical bonds and thermoelectric properties of Al-doped boron carbides are studied through calculations of various structural unit models by using a self-consistent-field discrete variation X. method. The calculations show that Al atom doped in boron carbide is in preference to substituting B or C atoms on the end of boron carbide chain, and then may occupy interstitial sites, but it is difficult for Al to substitute B or C atom in the centers of the chain or in the icosahedra. A representative structural unit containing an Al atom is [C—B—Al]~(ε )—[B_(11)C]~(ε-), while the structural unit without Al is [C—B—B(C)]~('-)—[B_(11)C]~(' ), and the coexistence of these two different structural units makes the electrical conductivity increased. As the covalent bond of Al—B or Al—C is weaker than that of B—B or B—C, the thermal conductivity decreases when Al is added into boron carbides. With the electrical conductivity increasing and the thermal conductivit y decreases,     

Co、Ni-锯齿型石墨烯纳米带体系的磁性与电子结构研究

采用自旋极化的密度泛函理论计算方法研究Co、Ni吸附的锯齿型石墨烯纳米带（n=6,8,10）的几何构型、电子结构与磁性。在真空环境里,吸附过渡金属面后,锯齿型石墨烯纳米带发生弯曲,金属面大多不平整,且在n=8,10的锯齿型石墨烯纳米带上Co、Ni原子倾向于团聚成立体团簇。所有的Co、Ni-锯齿型石墨烯纳米带体系都是金属性的。计算结果表明,石墨烯纳米带的类一维性和边界形状将影响多个金属原子吸附后的堆积构型,同时锯齿型石墨烯纳米带作为吸附底物使吸附的过渡金属产生与无基底支持的二维、三维金属体系和石墨基底上吸附的过渡金属不同的磁性。     

第一性原理研究Mn重掺杂对β-Ga2O3的电子结构和光学性能的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了Mn重掺杂对β-Ga2O3物理性能的影响。建立了β-Ga2O3模型,用Mn原子部分替代Ga原子构建Ga2-xMnxO3的超胞模型,实现对β-Ga2O3的掺杂,分别对x等于0.0625、0.125和0.25的模型进行了几何结构优化,获得稳定的晶格结构和晶胞参数,并对它们的能带结构、态密度和光学性能等进行分析。计算结果表明：Mn掺杂后,禁带宽度减小,费米能级上移进入导带,增大了载流子浓度,提高了体系的电导率;介电函数的虚部有明显的变化;β-Ga2O3在400-700nm的范围内,吸收系数和反射率均有不同程度的降低,与未掺杂的β-Ga2O3相比,能量损失谱的峰值发生了红移。