Cmcm空间群斜方SrHfO3的电子结构和光学性质理论计算

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似平面波超软赝势法,计算了Cmcm空间群斜方SrHfO3的电子结构和光学性质。计算得到的Cmcm斜方SrHfO3的平衡晶格常数均与实验值相近。同时,计算得到了Cmcm斜方SrHfO3的能带结构、态密度和电荷密度,其结果表明斜方SrHfO3属于直接带隙氧化物,Hf和O之间主要是共价键结合而Sr和O之间主要呈现离子键特性。计算还得到了斜方SrHfO3的复介电函数、折射率和消光系数等,且复介电函数的实部与虚部都与实验结果接近。     

Al_2O_3的能带结构和光学函数的关系

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理CASTEP计算程序,研究Al_2O_3的能带结构和光学函数.结果表明,α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3的能带结构形状相似,γ-Al_2O_3的高对称性使得费米面向高能级方向移动,进入导带;对于较常见的几种波长激光,α-Al_2O_3的介电函数虚部均为0,实部随着激光波长增大而减小;γ-Al_2O_3的介电函数虚部、实部随着激光波长增大而增大.γ-Al_2O_3的介电函数虚部、实部和反射率均高于α-Al_2O_3,在激光波长为10.6 ìm时反射率最高,达到40.1%,为α-Al_2O_3的7倍.     

闪锌矿结构AIN、AIP和AlAs的介电和弹性性质的第一性原理研究

采用第一性原理赝势平面波方法对闪锌矿结构AIN、AIP和AlAs的电子结构,介电和弹性性质进行计算,结果表明:基于密度函数扰动理论计算的这些材料的介电和弹性性质与其它第一性原理和分子动力学计算值一致性较好,但与实验值之间有一定的差异:晶格参数的优化、赝势的选取和交换关联项的选择都对计算结果有较大影响.根据计算的弹性常数绘制了这些材料特征平面(101)面的弹性模量图,为这方面材料的力学研究提供参考.     

闪锌矿结构AlN、AlP和AlAs的介电和弹性性质的第一性原理研究

采用第一性原理赝势平面波方法对闪锌矿结构AlN、AlP和AlAs的电子结构，介电和弹性性质进行计算，结果表明：基于密度函数扰动理论计算的这些材料的介电和弹性性质与其它第一性原理和分子动力学计算值一致性较好，但与实验值之间有一定的差异：晶格参数的优化、赝势的选取和交换关联项的选择都对计算结果有较大影响。根据计算的弹性常数绘制了这些材料特征平面（101）面的弹性模量图，为这方面材料的力学研究提供参考。     

First-Principles Study of Electronic Structure of Orthorhombic SrHfO3 under Pressure

采用第一性原理研究了压力对正交相Sr Hf O3电子结构的影响。正交相Sr Hf O3在零压力时的结构参数与已有的实验值和理论计算值一致。当施加的压力小于20 GPa时,正交相Sr Hf O3的最小间接带隙在Z-Γ之间。当施加的压力大于20 GPa时,正交相Sr Hf O3的最小间接带隙在S-Γ之间。随着压力的增加,正交相Sr Hf O3的态密度向低能量方向移动。电荷密度分析表明,Hf-O之间主要以共价键结合,Sr-O之间主要以离子键结合。随着压力的增加,Hf-O共价键和Sr-O离子键增强,而Sr-Hf O3之间的离子交互作用减弱。     

第一性原理研究不同压力下正交相SrHfO_3的电子结构(英文)

采用第一性原理研究了压力对正交相Sr Hf O3电子结构的影响。正交相Sr Hf O3在零压力时的结构参数与已有的实验值和理论计算值一致。当施加的压力小于20 GPa时,正交相Sr Hf O3的最小间接带隙在Z-Γ之间。当施加的压力大于20 GPa时,正交相Sr Hf O3的最小间接带隙在S-Γ之间。随着压力的增加,正交相Sr Hf O3的态密度向低能量方向移动。电荷密度分析表明,Hf-O之间主要以共价键结合,Sr-O之间主要以离子键结合。随着压力的增加,Hf-O共价键和Sr-O离子键增强,而Sr-Hf O3之间的离子交互作用减弱。     

(1-x)LiNbO_3-xBiAlO_3(x=0～0.7)陶瓷的制备及性能

采用固相合成法制备了(1–x)LiNbO3-x BiAlO_3(x=0,0.01,0.03,0.05,0.07)无铅压电陶瓷。研究了BiAlO_3对Li NbO_3陶瓷的物相结构、显微组织、介电及压电性能的影响。研究表明:当掺杂量为0.01时,所得陶瓷为纯相钙钛矿结构,当掺杂量超过0.03时出现杂相。所得陶瓷的相对密度均在96%以上,具有较好的致密度。随BiAlO_3含量的增加,晶粒尺寸略有增大。BiAlO_3的加入使复介电常数的共振峰有向低频方向移动的趋势。压电及介电性能的变化规律与晶粒尺寸变化一致,即随BiAlO_3含量的增加,d33和复介电常数的实部ε′均在x=0.07时出现最大值。因此,适量添加BiAlO_3可以增加LiNbO_3陶瓷的介电性能与压电性能。     

K掺杂正交相Ca2Si电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用第一性原理的平面波赝势方法和广义梯度近似(GGA),对K掺杂正交相Ca2Si前后的电子结构和光学性质进行比较分析。计算表明,掺K后正交相Ca2Si的能带向高能方向发生了偏移,形成直接带隙的p型半导体,禁带宽度为0.4318 eV,光学带隙变宽;掺杂K后价带主要是Si的3p态,Ca的3d、4s态以及K的3p、4s态的贡献。并利用计算的能带结构和态密度分析了K掺杂正交相Ca2Si前后的复介电函数、能量损失函数、反射光谱及吸收光谱,结果显示掺K增强了材料对太阳光谱中红外波段的能量利用。研究结果说明掺杂是改变材料电子结构和光电性能的有效手段,为Ca2Si材料光电性能的开发与应用提供了理论依据。     

TiO2/Al2O3堆栈结构high-k薄膜的制备及性能

采用磁控溅射法制备了TiO2/Al2O3堆栈结构高k栅介质薄膜,研究了不同后处理条件对等效氧化物厚度,界面电荷和界面扩散的影响.实验结果表明400℃退火后,TiO2已经结晶,退火可以降低漏电流密度和介电层中的电荷密度.同时,退火使Ti进一步向Al2O3层扩散,形成TiO2和A12为O3的混合层,Al2O3层过薄时不能有效阻挡TiO2的扩散.     

Cu2ZnSnS4/Cu2ZnSnSe4电子结构与光学特性的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似(GGA)的PBE平面波超软赝势方法,计算Cu2ZnSnS4(CZTS)和Cu2ZnSnSe4(CZTSe)的电子结构和光学特性。计算并系统对比分析CZTS和CZTSe的态密度、吸收系数、复介电函数、复折射率、反射率、复电导率和能量损失函数随光子能量的变化关系。结果表明,锌黄锡矿型CZTS和CZTSe都是直接带隙半导体材料。CZTS和CZTSe的态密度和光学特性的曲线非常相似,但CZTS的禁带宽度比CZTSe的偏大,导致CZTS的各个光学特性曲线相对于CZTSe的略微向高能方向移动。     

合成Ba(Mg1/3Na2/3)O3纳米粉末的溶胶凝胶工艺与电子结构表征方法

以Na2O5作为起始物,通过热碱反应与钽离子反应,通过浓度控制,清除钠离子工艺后,得到优质Na2O5·nH2O胶体;然后与Ba,Mg醋酸盐计量混合得到凝胶,经820℃,1 h热处理后,制得BMT纳米粉末,进一步烧结后得到BMN纳米陶瓷,其相致密度达到98.2%,微波介电性能Q=10397(频率1.45GHz).运用量子化学SCF-Xa-SW法对Ba(B'1/3B'2/3)O3复杂钙钛矿结构进行电子结构分析,计算表明离子结合强度是Ba(Mg1/3Nb2/3)O3和BaTiO3结构稳定的关键参数,BMN中B位氧离子和阳离子的结合强度远高于BaTiO3,而且BMN的非平衡力导致B位离子在某一定方向有序化排列,这种有序结构导致A(B',B')O3材料比ABO3材料更具优良的介电性能,并得到实验验证.因此有助于高品质因数微波介质陶瓷的设计和制备.     

氮掺杂锐钛矿TiO2的电子结构与光学性质的第一性原理计算

用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算了氮掺杂锐钛矿TiO2的电子结构和光学性质。研究了氮掺杂对TiO2能带带隙的影响,计算结果表明,随着N的掺入,TiO2能带间隙减小,同时TiO2由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体,电子跃迁的几率增大。掺杂N之后,TiO2的静态介电常数变小,同时在介电函数中,虚部在低能量处就出现峰值。     

Y2O3掺杂对钛酸铋钠介质材料介电性能的影响

研究了掺杂Y2O3对(Bi0.5Na0.5)0.94Ba0.06TiO3陶瓷材料介电性能的影响.实验结果表明当(Bi0.5N0.5)0.94Ba0.06TiO3中掺杂0.1%(原子分数)Y2O3时,试样在1140℃空气气氛下烧结2h,材料的介电性能有了较大幅度的提高,介电系数和介质损耗分别为1941和4.48%,介电性能在室温范围内的变化明显减小;由于Y2O3的加入,Y3+离子取代了部分Ti4+离子,材料的电畴结构遭到破坏,导致了Tc的前移,介电峰展宽,有效的改善了材料的介电性能.由介电温谱分析了材料从室温到400℃的相变过程,阐述了对钛酸铋钠陶瓷材料高温相变过程的新看法.     

Al2O3对LiTaO3陶瓷烧结性能和微观组织的影响

把Al2O3添加到LiTaO3陶瓷中，研究了Al2O3对LiTaO3陶瓷烧结性能的影响，通过制备Al2O3／LiTaO3复相陶瓷，对其微观结构和LiTaO3晶粒内的电畴结构进行了观察。研究结果表明：Al2O3的加入对LiTaO3陶瓷的烧结起到了烧结助剂的作用，随着Al2O3含量的提高，复相陶瓷试样的相对密度随之增大，实验中1300℃无压烧结制备的含有9％Al2O3（体积分数，下同）颗粒的Al2O3／LiTaO3复相陶瓷的致密度最高，组织结构更为致密。在Al2O3／LiTaO3复相陶瓷的LiTaO3晶粒中观察到了90°电畴。     

MoS_2电子结构、振动和介电性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了MoS2电子结构、振动和介电性质,得到了MoS2能带结构、态密度、介电谱和红外反射谱。研究表明,MoS2为间接带隙半导体。介电张量在垂直和平行于c轴方向表现出强烈的各向异性。电子屏蔽作用对介电常数贡献较强,晶格振动对介电常数贡献较弱。在300~500 cm-1波段,由于红外光学模的存在,材料与电磁波存在较强的相互作用,透波性能较差。     

First-Principles Investigation on Electronic Structure and Optical Properties of Wurtzite InxGa1-xN Alloys

采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,研究In掺杂对纤锌矿InxGa1-xN合金的晶格常数、能带结构、态密度和光学性质的影响。计算结果表明：随着In掺杂浓度的增加,晶格常数逐渐增大,导带向低能方向移动,带隙变窄;与此同时,介电函数向低能方向发生了漂移,发生了红移现象。在2.0 eV附近出现了第一个介电峰,在4.76 eV附近出现了最大的介电峰。在大约5.6 eV和9.2 eV处有两个交叉点,当光子能量低于5.6或者高于9.2 eV,低掺杂浓度(小于50%)的吸收系数小于高掺杂浓度的吸收系数;当光子能量在5.6到9.2 eV之间,低掺杂浓度的吸收系数高于高掺杂浓度的吸收系数。研究结果表明InxGa1-xN合金可以作为太阳能电池以及透明导电薄膜的材料     

纤锌矿In_xGa_(1-x)N合金的电子结构和光学性质的第一性原理研究（英文）

采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,研究In掺杂对纤锌矿In_xGa_(1-x)N合金的晶格常数、能带结构、态密度和光学性质的影响。计算结果表明:随着In掺杂浓度的增加,晶格常数逐渐增大,导带向低能方向移动,带隙变窄;与此同时,介电函数向低能方向发生了漂移,发生了红移现象。在2.0 eV附近出现了第一个介电峰,在4.76 eV附近出现了最大的介电峰。在大约5.6 eV和9.2 eV处有两个交叉点,当光子能量低于5.6或者高于9.2 eV,低掺杂浓度(小于50%)的吸收系数小于高掺杂浓度的吸收系数;当光子能量在5.6到9.2 eV之间,低掺杂浓度的吸收系数高于高掺杂浓度的吸收系数。研究结果表明In_xGa_(1-x)N合金可以作为太阳能电池以及透明导电薄膜的材料。     

氧化钇含量对氧化锆陶瓷微波介电性能的影响

研究了Y2O3含量对钇稳定氧化锆(YSZ)陶瓷微波介电性能的影响.通过热压烧结方法制备了YSZ陶瓷,对材料进行了X射线衍射分析和复介电常数测量.结果表明,当Y2O3含量从2%(摩尔分数)增加到12%时,复介电常数实部在19.49到23.39之间变化.当Y2O3含量为6%时,微波损耗达到最大值0.0789.对YSZ陶瓷的微波损耗机理进行了详细探讨,由于氧离子空位随交变电场的震动和移动而产生的漏导电流是电磁波损耗的主要原因.     

单层MoS2的电子结构及光学性质

基于密度泛函理论框架下的第一性原理,采用平面波赝势方法计算和分析了单层MoS2的电子结构及其光学性质,得到了单层MoS2的能带结构、电子态密度、光吸收谱、反射谱、能量损失谱、光学常数谱和介电函数谱。计算结果显示：单层MoS2具有直接带隙能带结构,禁带宽度为1.726 eV;同时发现,单层MoS2对可见到紫外区域的光子具有很强的吸收,最大吸收系数为1.98′105 cm-1。分析表明,单层MoS2适合被用于制作微电子和光电子器件,尤其是在紫外探测器应用方面具有潜在的应用前景     

微弧等离子喷涂MWCNTs/Al_2O_3涂层介电性能研究

以多壁碳纳米管(MWCNTs)和氧化铝(Al2O3)为原料,采用微弧等离子喷涂技术制备了MWCNTs/Al2O3复合涂层。分析了涂层的微观结构,研究了MWCNTs含量对涂层介电性能的影响。结果表明:涂层内部分碳纳米管与附近完全熔融氧化铝颗粒连接紧密,起到良好的桥接作用。介电性能测试表明:随碳纳米管含量的增加,涂层复介电常数实部(ε')和虚部(ε')显著增加。当MWCNTs含量为16wt%时,涂层的ε'和ε'数值在8.2~12.4 GHz内随频率增加而呈现降低的趋势。