Bi掺杂BaSnO3电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的全势线性缀加平面波法,对Bi掺杂钙钛矿BaSnO3电子结构进行了第一性原理的研究．研究结果表明：BaSnO3是一种间接带隙材料,带隙值为0．33eV,掺杂前其光吸收和催化能力都很弱,但掺杂后的Ba1-xBixSnO3是一种直接带隙材料;随着掺杂量的增加,其带隙值和晶格常数都减小;费米面都向高能移动,使得介电函数的虚部的峰值大幅度提高,介电损失减小．掺杂提高了Ba1-xBiSnO3的光吸收和催化能力,表明Ba1-xBiSnO3是一种有前景的光学材料．     

微结构硅基光电二极管的近红外响应特性研究

宽带隙红外光谱响应由于其在硅基光电探测器中的潜在应用而受到了广泛关注。利用离子注入和飞秒脉冲激光制备了一系列掺杂硅基光电二极管，并研究了硫掺杂硅基材料及器件后的宽带隙红外光谱响应特性。结果发现，PN型光电二极管在近红外和中红外光谱区域内表现出几个典型的光响应特征峰值。这几个特征峰对应于不同的子带隙光响应特征的起始能量，与硅带隙内掺杂硫的活性能级一致。这种光谱响应拓宽技术为制造低成本宽带隙硅光电探测器提供了有力的参考方案。     

碲铋铌系统玻璃热稳定性及光学带隙研究

制备了组成为(95-χ)TeO25Bi2O3-Nb2O3(χ=0%,χ=5%,χ=10%,χ=15%)的4组碲酸盐玻璃,测试了样品的密度、折射率、玻璃转变温度、玻璃析晶温度、吸收光谱和红外光谱.利用样品的吸收光谱计算了其直接允许跃迁、间接允许跃迁及能量带隙.讨论了Nb2O5含量对玻璃的折射率、热稳定性、光学带隙及能量带隙的影响.该玻璃系统具有较好的热稳定性和较大的折射率.光学带隙和能量带隙随了Nb2O5含量的增大而减小.     

InGaN太阳能电池材料电学与光学性质的辐射研究

研究表明，In1-xGaxN合金材料的能隙能连续地从0．7eV改变到3．4eV，使得该材料有可能成为太阳能全光谱材料系．研究发现这些合金材料的电学特性表现出用高能质子（2MeV）照射比当前常用的太阳能光伏材料如GaAs和CaInP有更高的电阻，因此，给受到强辐射的太阳能电池提供了巨大的应用潜力．实验观察到这种材料对辐照损伤具有不敏感的特征，该特征可用带边局域的平均振荡结合缺陷能给予解释．该缺陷能用In1-xGaxN合金的Fermi能级的稳态能描述．     

W掺杂量对非晶态Ti02：W薄膜光学带隙的影响

在不同的W靶溅射功率下，用反应磁控溅射法在载玻片上制备了TiO2：W薄膜，并对样品进行了XRD，STS和UV-Vis分析，结果表明试样为非晶态；w靶溅射功率为30w时，带隙为2．75eV；W靶溅射功率为100W时，带隙为3．02eV；W靶溅射功率为150W时，带隙能为2．92eV．STS分析结果表明，在样品的禁带中产生了新的能级，能级宽度为0．83eV．     

Co掺杂锐钛矿型TiO2可见光催化特性机理研究

基于密度泛函理论的平面波超软赝势,利用第一性原理对锐钛矿型TiO2及Co掺杂体系进行了电子结构和光学特性的模拟计算.结果显示,掺Co:TiO2的带隙降至1.55eV,新杂质能级的出现增强了光催化活性,电子发生跃迁的光波极限波长为800.5nm,相对介电函数虚部整体向低能方向移动,光吸收波长阈值为452.9nm.由此可见,Co掺杂锐钛矿TiO2后,确实改善了其光催化活性,并使受激波长范围由紫外红移至可见光区.     

CuInS_2薄膜的溶胶-凝胶法制备与性能研究

采用溶胶-凝胶法,以CuCl2.2H2O和InCl3.4H2O为阳离子反应物,硫脲为硫源,去离子水为溶剂在玻璃衬底上制备CuInS2薄膜,在Ar气氛条件下400℃退火1 h。利用XRD衍射仪、扫描电子显微镜、NKD-7000 W光学薄膜分析系统等现代测试手段,研究了不同反应物Cu/In/S摩尔比对薄膜的晶相结构、表面形貌和光学性能的影响。结果表明:所制备的CuInS2薄膜为黄铜矿结构,沿(112)面择优取向生长。反应物Cu/In/S摩尔配比为1.5∶1∶6所生长的CuInS2薄膜晶粒尺寸分布均匀,表面平整致密。CuInS2薄膜的光学带隙宽度在1.97~2.05 eV范围内变化。     

溴掺杂CH_3NH_3PbI_3薄膜及其钙钛矿太阳能电池性能研究

有机-无机铅基卤化物钙钛矿杂合物CH_3NH_3PbI_3作为光吸收材料被广泛应用于太阳能电池中,取得了较高的光电转换效率。基于此,在CH_3NH_3PbI_3基础上对I位进行Br掺杂,采用一步溶液法制备了一系列CH_3NH_3Pb(I_(1-x)Br_x)_3薄膜,研究了溴掺杂对CH_3NH_3PbI_3薄膜物相结构、微观形貌、吸光性能及光电转换性能的影响。结果表明,随着Br掺杂量x由0增加到1,常温下其物相结构逐渐由四方相转变为立方相,并且薄膜在TiO_2纳米柱衬底上的覆盖率逐渐提高,其在可见光及近红外区域内的吸光范围逐渐变窄,其光学带隙由1.59 eV逐渐过渡到2.23 eV。以CH_3NH_3Pb(I_(1-x)Br_x)_3薄膜制备成FTO/BL(blocking layer)-TiO_2/NR(nanorods)-TiO_2/CH_3NH_3Pb(I_(1-x)Br_x)_3/sprio-OMe TAD/Au结构的钙钛矿太阳能电池,发现随着Br掺杂量的增加,太阳能电池的短路电流减小,开路电压增大,填充因子增大,光电转换效率减小。     

Sb掺杂LiBiO3电子结构的第一性原理计算

通过能带结构、电子态密度、电子局域化函数、Bader电荷等方面的密度泛函理论(DFT)第一性原理计算,对掺杂了Sb的LiBiO3的电子结构进行研究,试图从理论角度探寻合适的光催化材料。计算结果表明,空间群为Pccn的正交LiBiO3为直接半导体,DFT计算带隙为0.23eV,而采用HSE泛函形式的计算带隙为1.18eV,较为接近实验测定值。随着Sb掺杂量的增加,LiBi1-xSbxO3的计算带隙逐渐加大,与纯LiBiO3相比,Sb掺杂体系中出现了具有更强键合作用的Sb-O键,有利于改善体系的光催化性能。     

Tl、Na替位掺杂CsI的第一性原理研究

采用广义梯度近似(GGA)的第一性原理计算方法分别对CsI、(CsTl)I2和(CsNa)I2晶体的能带结构、态密度和光学性质进行了计算。计算得到:掺杂后CsI的晶体体积有所减小,且掺入Tl时减小更为明显;CsI、(CsTl)I2和(CsNa)I2晶体的带隙分别为3.664 e V、2.752 e V和2.735 e V,这是因为掺杂使原来的禁带中增加了一些激子带,表明掺杂后电子从价带跃迁到导带所需要的能量更小;从态密度的分布情况来看,掺杂后导带宽度都有所增加,靠近费米能级处的峰值宽度都增大,而且Tl掺杂会在靠近费米能级的价带中增加一个小峰,这些现象表明掺杂能使晶体能在受到同样的辐照时会产生更多的闪烁光子;CsI、(CsTl)I2和(CsNa)I2的光学吸收系数分别在光子能量小于3.7 e V、2.7 e V和2.5 e V的范围内为零,说明对处于该能量范围内的光子来说,晶体是透明的,不会发生吸收。虽然掺杂使CsI的吸收边发生了红移,但是整体对低能可见光子的吸收减少。因此,掺杂Tl,Na会使闪烁体的探测效率增加。本文的研究工作为CsI发光机理研究提供理论依据,也为CsI掺杂的理论研究提供参考。     

光子晶体中Ξ型三能级原子的光场-原子束缚态

光子晶体中光子带隙的存在使得频率在带隙内的光无法通过光子晶体 ,镶嵌在光子晶体中的原子的自发辐射必然不同于在均匀介质中原子的自发辐射。关于二能级原子和V型三能级原子在光子晶体中的自发辐射已有文献报道 ,采用的方法是用拉普拉斯变换求解薛定鄂方程。用求系统本征值的方法讨论了光子晶体中单个三能级原子的自发辐射。讨论的模型为Ξ型三能级原子。由于光的局域化 ,两个上能级的粒子数布居取决于两个上能级之间跃迁频率相对于光子带隙边缘频率ωc 的大小 ,当两个上能级之间跃迁频率位于带隙内时 ,两个上能级的粒子数布居出现了反转。这一性质区别于V型三能级原子在光子晶体中的自发辐射     

一维反转对称光子结构的表面阻抗特性及其应用

基于传输矩阵法计算了层状光子结构的反射光谱轮廓曲线和表面阻抗,具体分析了反转对称光子结构的表面阻抗在不同带隙内的变化规律.结果表明:反转对称光子结构在带隙内的表面阻抗符号与相邻通带中反射光谱轮廓曲线的零点数目有关;若某通带对应的反射光谱轮廓曲线含有奇数个零点,则表面阻抗虚部在该通带后相邻带隙内的符号与前一个带隙相同;若...     

光子晶体中三型三能级原子的光扬—原子束缚态

光子晶体中光子带隙的存在使得频率在带隙内的光无法通过光了晶体,镶嵌在光子晶体中的原子的自发辐射必然不同于在均匀介质中原子的自发辐射。关于二能级原子和V型三能级原子在光子晶体中的自发辐射已有文献报道,采用的方法是用拉普拉斯变换求解薛定鄂方程。用求系统本征值的方法讨论了光子晶体中单个三能级原子的自发辐射。讨论的模型为三型三能级原子。由于光的局域化,两个上能级的粒子数布居取决于两个上能级之间跃迁频率相对于光子带隙边缘频率ωc的大小,当两个上能级之间跃迁频率位于带隙内时,两个上能级的粒子数布居出现了反转。这一性质区别于V型三能级原子在光子晶体中的自发辐射。     

磁控溅射制备Ti-Zn-O复合薄膜及其光学性质研究

TiO2是作为一种宽禁带半导体材料可作为紫外器件,但因其间接带隙结构、禁带宽度仅为3.0eV等特点,严重影响其应用范围。本文利用共溅射技术,通过Zn掺杂,在K9玻璃基底上制备了Ti-Zn-O复合薄膜,并研究了Zn溅射功率对其结构及光学性质的影响。结果显示：所制备的薄膜为ZnTiO3和不饱和TiO2的复合结构,随着Zn粒子的溅射能量增加,晶粒尺寸和表面粗糙度增加,并可将薄膜本征吸收边蓝移至3.61eV。     

掺镁掺锌铌酸锂的光学吸收边

我们从紫外到红外范围测量了掺入MgO和ZnO的LiNbO3 单晶的光学透射系数。计算了与波长有关的光学吸收系数α和它的根α1/2 (也相应得到了α对hν和α1/2 对hν的曲线图 ) ,并对吸收边的性质进行了分析。计算了该晶体的直接跃迁能隙Eg、间接跃迁能隙E′g 和参与间接跃迁的声子能量 ,讨论了杂质Mg和Zn对光学吸收边性质的影响。我们发现 ,双掺杂MgO和ZnO的样品的间接跃迁能隙E′g 较纯LiNbO3 晶体的间接跃迁能隙E′g 为小 ,从而导致了该样品的间接跃迁吸收边出现紫移     

Mn掺杂c-ZrO2电子和光学性质的第一性原理研究

基于DFT+U第一性原理计算,预测了过渡金属锰（Mn）掺杂立方氧化锆（c-ZrO₂）体系的电子和光学性质。当c-ZrO₂中的Zr原子被Mn原子取代后,体系的电子态密度图表明体系的带隙减小,同时价带顶的电子密度明显增加使得价带展宽约5%。在自旋向上通道中,费米面附近的电子密度源于Mn 3d电子与O 2p电子的强烈混合,使得掺杂体系具有半金属铁磁性能,这也可能是引起体系带隙减小的原因。本研究还表明,通过Mn掺杂,体系折射率明显增加,在约为2.8 eV 低能区域形成新的坡度陡峭的光吸收峰,这一发现使Mn掺杂c-ZrO₂用作光吸收材料成为可能。通过Zener双交换机制解释了体系的铁磁性能,该理论也曾用于解释其他化合物;同时也探讨了体系的电子结构和光学性质之间的联系。     

一维掺杂光子晶体的带隙结构及特征的研究

基于传输矩阵法,数值模研究了光子晶体带隙特征与光子晶体结构参量的关系。研究表明：一维光子晶体的带隙是由光子晶体结构决定的,单个基本周期结构的光子晶体不具有带隙结构,随着周期数的增加,光子带隙结构逐渐形成,禁带中心无导带;当掺杂时,禁带中心位置出现一个极窄的导带,并且导带深度随着杂质层折射率的增大而逐渐变浅,一维光子晶体的这种特性可应用于滤波器件和光学谐振腔的设计。     

CdIn_2Se_4单晶的光致发光

本文叙述了在2°K—185°K 的温度范围内,对化学输运法生长的单晶所测量的CdIn_2Se_4光致发光谱和发光激发谱的结果。在高于83°K 的温度下,发光谱是由一个高斯分布形状的带组成(我们称它为带Ⅰ),在85°K 下,这个带的中心位于1.2eV 处;它的半宽度是0.4eV。在低于85°K的温度下,在较高能量(1.40eV)处,出现另一个发光带(我们称它为带Ⅱ)。当激发强度增加时,发光带的最大值朝较高能量方向移动。激发谱不显示任何低于带隙能量的结构。分析我们的试验结果并同已发表的关于CdIn_2Se_4发光与光电导的工作比较,我们提出了在此种晶体带隙中的能级图和光激发载流子复合过程的模型。我们把带Ⅰ归因于在分布陷阱中的电子与受主能级上的空穴辐射复合,这个能级位于价带上0.14eV 处;带Ⅱ是由于电子从施主能级到价带的跃迁,施主能级位于导带底0.19eV 处。温度猝灭和发光与激发强度间的亚线性关系表明在带隙内应存在一个非辐射的复合中心。     

Sb掺杂ZnO纳米材料的研究进展

ZnO纳米材料是一种新型的直接带隙半导体材料,其禁带宽度为3.37eV.Sb掺杂ZnO纳米材料在光电、气敏效应、p型导电等方面具有优良的性质.介绍Sb掺杂ZnO纳米材料在这几方面的最新研究进展.     

Co掺杂ZnO纳米结构材料的水热制备及性能研究

以乙酸锌为原料、乙酸钴为掺杂剂,采用水热法制备得到了Co掺杂氧化锌纳米结构材料,并通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)等测试手段对所得产物的性能进行了研究。XRD的分析结果表明Co的掺杂并未改变氧化锌本体的晶型结构;SEM照片显示了Co的不同掺杂量对样品形貌有较大影响;DRS结果说明Co的引入有助于提高可见光区的吸收强度,并可使得其带隙宽度E_g在3.25～2.85 eV之间进行调节。