补偿型共掺杂ZnS电子特性的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,对ZnS(Cu,Cl、Br、I)共掺杂体系的晶格结构和电子性质进行了研究。结果表明,相对于单掺杂ZnS体系,补偿型的共掺ZnS体系形成能更低,更有利于提高可见光的催化效率,且由于p-d电子排斥效应使价带向高能方向展宽,而Cu的3p态与非金属原子的杂质态使导带底下移,从而使共掺杂ZnS体系的能带带隙变窄,尤其是CuZnBrS-ZnS带隙值减少了30%,从而延伸吸收边界到可见光区域。且CuZnBrS-ZnS中m*e/m*h相对较大,降低了电子-空穴对重组率,提高了量子效率。最后对补偿型共掺ZnS电子结构进行了讨论。     

Ni掺杂CdS电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算方法,对纤锌矿结构CdS和CdS∶Ni几何结构、能带结构、电子态密度和光学性质进行了系统的研究。计算结果表明,Ni原子掺入CdS后晶格常量均减小,晶格发生局部畸变;Ni的掺杂在费米面附近引入杂质能级,极大地提高了CdS系统的导电性。光学性质的计算结果显示,掺杂导致在可见光区域出现了强度微弱的新吸收峰。所有结果表明,Ni掺杂CdS体系是极具潜力的透明导电材料。     

Na掺杂对闪锌矿ZnS电子结构和光学性质的第一性原理浅析

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,在广义梯度近似(GGA)框架下,研究了纯净闪锌矿ZnS-B3和Na掺杂ZnS后的晶体结构、电子结构和光学性质。详细分析了不同Na掺杂浓度对ZnS的晶格常数、电子态密度和能带结构的影响,讨论了费米能级附近的电子组态对ZnS光学性质的影响。结果表明,掺杂Na对ZnS光学性能有极大的影响,当Na离子掺杂浓度为6.25%(原子分数)时,表现出较好的综合光学性质;当掺杂浓度为12.5%(原子分数)时,体系有效负电荷离子浓度增加,S3p态穿过费米能面,引起S3p态电子产生跃迁,在低能量红外区域产生新介电峰,引起光吸收,降低了ZnS材料的透红外性能。理论预测结果与文献报道的实验结果相吻合。     

立方氮化硼电子结构和光学性质的第一性原理计算

通过第一性原理计算可以预测材料的组分、结构与性能，设计具有特定性能的新材料，甚至可以模拟实验无法实现的工作。密度泛函理论巧妙地将电子之间的交换相关势表示为密度泛函，使得薛定谔方程在考虑了电子之间的复杂作用后，依然可以利用自洽的方法求解。利用CASTEP软件在不同机制下计算了立方氮化硼的能带结构、电荷密度分布、状态密度、...     

Sb掺杂闪锌矿GaAs电子结构和光学性质第一性原理研究

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,计算了不同浓度Sb掺杂闪锌矿GaAs体系GaAs1-xSbx(x=0,0.25,0.5,0.75,1)的电子结构和光学性质,包括能带、态密度、复介电函数和吸收系数。计算结果表明,Sb掺杂导致体系晶格常数线性增大,并使得体系导带和价带组成发生改变,禁带宽度呈二次多项式变化。随着掺杂浓度的增加,体系静态介电常数线性增大,吸收带边出现了明显的红移现象。分析了掺杂Sb诱发GaAs1-xSbx体系的电子和光学性质改变,为Sb掺杂闪锌矿GaAs在光电子学和微电子学方面的实际应用提供了一定的理论依据。     

Au-N共掺杂ZnO电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法,结合广义梯度近似(GGA)研究了Au、N共掺杂纤锌矿ZnO的能带结构、电子态密度,以及复介电函数、光学吸收等光学性质,并与本征ZnO和N掺杂ZnO情况进行了对比.计算结果表明Au、N共掺杂ZnO仍是直接带隙半导体材料,掺杂后ZnO的带隙收缩,价带展宽.在价带顶电子密度分布较N掺杂ZnO情况的局域性减弱,更有利于获得p型ZnO.与未掺杂ZnO相比,介电函数和吸收系数在可见和紫外区域得到显著增强.     

理论研究ZnO掺杂Al;Ga;In电子结构与光学属性(英文)

计算了Ga、Al、In掺杂对ZnO体系电子结构和光学性质的影响.所有计算都是基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一原理平面波超软赝势方法.计算结果表明:Ga、AI、In掺杂在ZnO中占据了Zn位置,为n型浅施主掺杂,导带底引入了大量由掺杂原子贡献的导电载流子,明显提高了体系的电导率.同时,光学带隙展宽,且向低能方向漂移,可作为优良的透明导电薄膜材料.同时,计算结果为我们制备基于ZnO透明导电材料的设计与大规模应用提供了理论依据,也为监测和控制ZnO透明导电材料的生长过程提供了可能性.     

Cl浓度对ZnS:Cl电子结构和光学性质的影响

采用第一性原理的平面波赝势方法和广义梯度近似,研究了不同浓度Cl掺杂ZnS的电子结构和光学性质.结果表明,掺杂后带隙随杂质浓度的增大而减小,价带变窄,杂质能级展宽;Cl浓度的增大使ZnS:Cl在可见光区的吸收范围增大,吸收增强,光学吸收边出现红移,且在蓝光区形成一个新的吸收峰,与实验结果吻合,新吸收峰随着掺杂浓度的增大出现红移.     

CdO电子结构与光学性质的第一性原理计算

计算了CdO电子结构和光学线性响应函数,从理论上给出了CdO材料电子结构与光学性质的内在关系.所有计算都是基于密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)框架下的第一性原理平面波超软赝势方法.利用精确计算的能带结构和态密度分析了带间跃迁占主导地位的CdO材料的能量损失函数、介电函数、反射谱,理论结果与实验符合,通过电荷密度差分图分析了CdO材料的化学和电学特性,为CdO光电材料的设计与大规模应用提供了理论依据.同时,计算结果也为精确监测和控制该类氧化物材料的生长过程提供了可能性.     

TiN_x电子结构与光学性质的第一性原理计算

利用第一性原理计算了TiNx体系中不同N含量(x=0、0.5、0.6和1)所对应TiNx晶胞结构的电子结构和光学性质。计算结果表明,TiNx均具有典型的金属性,随着N含量的增加,TiNx金属性减弱;精确计算了TiNx(x=0、0.5、0.6和1)晶体的介电函数和反射率函数,得出的计算结果与现有的理论吻合得较好,该结果为TiNx材料在分子原子尺度上的进一步设计及其应用提供了理论依据。     

Al掺杂CeO2体系结构和电子性质的第一性原理研究

CeO2因具有较高的储氧/释氧能力、较强的氧化-还原性能,受到人们极大关注,并在工业催化领域其有重要应用.杂质对CeO2性能具有重要影响,用基于密度泛函理论的第一性原理方法和具有三维周期性边界条件的超晶胞模型,计算并分析了金属Al掺杂对CeO2原子结构、电子结构和化学特性的影响.在计算中,用DFT+U方法描述Ce 4f电子的强关联效应,用基于GGA的PAW势描述芯电子与价电子的相互作用.计算结果表明,Al掺杂降低还原能,使形成氧空位更容易,并从原子结构和电子结构等方面对掺杂降低还原能的机理进行了分析.     

N-Al共掺杂4H-SiC的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算本征、N单掺杂、Al单掺杂及N-Al共掺杂4H-SiC的电子结构和光学性质。结果表明:N-Al共掺杂导致4H-SiC晶格膨胀,4H-SiC的禁带宽度减小,同时在4H-SiC禁带中引入了杂质能级;N、Al的单掺杂增加了4H-SiC对红外波段和可见光波段的响应,N-Al共掺杂不存在该现象;N-Al共掺杂4H-SiC较本征4H-SiC在紫外波段出现一个更大的透射窗口,吸收系数略小于本征4H-SiC的。     

CrSi2能带结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）赝势平面波方法，对CrSi2的能带结构、态密度和光学性质进行了理论计算，能带结构计算表明CrSi2属于一种间接带隙半导体，禁带宽度为0．353eV,其能态密度主要由Cr的3d层电子和Si的3p层电子的能态密度决定；计算了CrSi2的介电函数、反射率、折射率及吸收系数等。经比较，计算结果与已有的实验数据符合较好。     

Al掺杂锐钛矿型二氧化钛的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下的平面波超软赝势(PWPP)方法,模拟计算了Al掺杂前后锐钛矿相二氧化钛的几何结构、能带结构、态密度分布、光吸收系数等,并与实验结果进行比较。结果表明:高浓度的Al原子掺杂使其禁带宽度变小,光吸收强度显著增强,其电子迁移率、电导率均有所改变。这对半导体内电子和空穴的捕获以及抑制电子/空穴的复合起到了很好的作用。     

BeO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平面膺势法对BeO电子结构进行了研究.结果表明,(1)BeO在-18.1eV、-15.4eV和-7.366eV价带区域存在p-s和p-p轨道杂化现象,解释了BeO分子能够稳定存在的部分原因;(2)Be原子与O原子形成共价成分,具有较高的共价键,其中共价键的比例为63.5%,离子键的比例为36.5%;(3)BeO吸收光谱的最强吸收峰位于16.75eV左右,与态密度分布图中价带与导带对应的跃迁能量中有3个与吸收光谱中的峰值基本对应.     

Ni掺杂浓度对CdS:Ni体系电子和光学性质的影响

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理计算方法,对纤锌矿结构CdS:Ni的几何结构、能带结构、电子态密度和光学性质随Ni掺杂浓度的变化进行了系统地研究。计算结果显示,无论是在富镉,还是富硫条件下,计算得到不同Ni掺杂浓度的形成能都较小,说明CdS:Ni系统在实验上是可以实现的;Ni掺杂的CdS在价带顶附近出现杂质带,大大提高了材料的导电率。光学性质的计算结果显示,Ni掺杂后体系的光学性质有很大的改变,在吸收光谱上产生了新的吸收峰,并且随着掺杂浓度的增加,吸收范围增大。所有结果表明,CdS:Ni体系是极具潜力的透明导电材料。     

PbMoO4晶体光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)的广叉梯度近似(GGA)下的平面渡超软赝势法,计算了PbMoO4晶体的电子结构和光学性质.结果表明,介电函数的虚部与光电导的实部、复数折射率、光吸收谱的峰值位置有着一一对应的关系,并且可以从电子态密度图中的价带和导带间的电子跃迁得到合理解释.     

Ca掺杂纤锌矿ZnO电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用第一性原理的超软赝势方法,对ZnO、Ca掺杂ZnO的电子结构和光学性质进行了研究。结果表明,能隙宽度随掺杂浓度的增大而增大;掺杂后ZnO的光学性质发生了一些变化,静态介电常数总趋势随着掺杂浓度的增大而减小;与纯ZnO吸收谱相比,Ca掺杂后出现了新吸收峰,吸收边发生蓝移,介电函数虚部也出现了新波峰。     

掺杂Nd对ZnO电子结构和光学性质的影响

研究分析了Nd掺杂对ZnO体系的电子结构和光学性质的影响;根据密度泛函理论(DFT),采用第一性原理平面波超软赝势方法,对Nd掺杂的ZnO晶体结构进行几何优化,并计算体系的能带结构、总态密度、分波态密度、光学性质;结果表明,掺杂后体系晶格常数增大,带隙变宽,费米能级进入导带,介电常数、吸收系数发生较大变化;Nd是一种有效的ZnO体系施主掺杂元素;Nd的掺入提高了ZnO体系的导电性能,改善了光学性能。     

Ta2N3电子结构与光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函第一性原理的GGA方法计算研究了Ta2N3的能带结构、态密度、分态密度和光学性质.计算结果表明,Ta2N3具有明显的金属能带结构特征,且在费米能级附近,Ta的5d态与N的2p态杂化,Ta-N以共价键相互作用.Ta2N3的静态介电常数为77.428,静态的折射率n0为8.88,而介电函数的虚部随能量的增加而减小.Ta2N3多晶体的反射系数在0～1.65eV区域随能量的增加而逐渐减小,在1.65eV附近达极小值,此后随能量的增加而增大,但在15eV时发生陡降.Ta2N3多晶体的吸收系数数量级达105 cm-1,且在高能区对光子的吸收较少,其电子能量损失谱(EELS)的共振峰在15eV处,与此能量时反射系数的陡降相对应.