Ca_2P_xSi_(1-x)能带结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于第一性原理的贋势平面波方法,对不同P掺杂浓度正交相Ca2Si的几何结构、能带结构、态密度和光学性质进行计算,比较不同浓度P掺杂的几何结构、电子结构和光学性质。对不同P含量下Ca2PxSi1-x的几何结构比较研究得出:随着P浓度增加Ca2PxSi1-x的晶格常数a、c减小,b增加,体积减小;掺杂浓度对电子结构的影响主要体现在P掺杂Ca2Si使得费米面向导带偏移,且随着掺杂浓度的增加而更深入地嵌入导带中,费米面附近由Ca-d Si-p及P-p电子构成的导带和价带均向低能方向移动,带隙随着掺杂浓度的增大而增大;掺杂浓度对光学性质同样有较大的影响,Ca2PxSi1-x的静态介电函数、折射率随着P掺杂浓度的增加而增加,而反射谱随着P掺杂浓度的增加而减小。适当的P掺杂能够提高Ca2Si对光的吸收系数和折射率,降低光的反射,提高了Ca2Si的光电转换效率。     

ZrX3(X=Os,Ir, Pt,Hg)金属间化合物的力学性质与电子结构第一性原理研究

采用QUANTUM ESPRESSO和ElaStic软件包计算了ZrX₃(X=Os, Ir, Pt, Hg)四种金属间化合物的力学性质和电子结构,包括四种金属间化合物的弹性常数(C₁₁、C₁₂和C₄₄)、体积模量(B)、剪切模量(G)、杨氏模量(E)、维氏硬度(H_V)、各向异性指数(A^U)、横向声速(v_t)、纵向声速(v_l)、平均声速(v_m)和德拜温度(Θ_D)。力学稳定性判据表明,ZrX₃(X=Os, Ir, Pt, Hg)四种金属间化合物的机械性能稳定。计算各向异性指数的结果表明,ZrX₃(X=Os, Ir, Pt, Hg)四种金属间化合物的各向异性指数分别为0.53,0.48,0.23和0.30。从Pugh标准来看,ZrX₃(X=Os, Pt, Hg)三种金属间化合物具有韧性,而ZrIr_3<...     

HfxTi1-xO2电子结构与光学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法,研究了金红石结构TiO2以及不同比例Hf替代Ti原子后形成的化合物HfxTi1-xO2的几何结构、电子结构和光学性质.计算结果表明,化合物HfxTi1-xO2都是具有间接带隙的半导体,Hf的替代使TiO2的禁带宽度有不同程度的增加,静态光学介电常数减小,但均高于SiO2,因此能够满足微电子行业对于高k材料的要求.     

ZnS:Er电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用第一性原理平面波赝势方法,分析了ZnS及掺杂Er3+之后的电子结构,进而预测了其光学性质。结果表明,掺杂之后体系的带隙变窄,同时价带与导带之间形成一个新的中间带。随着掺杂Er3+浓度的增加,体系的绝缘性呈下降趋势,吸收光谱则发生红移现象。这一结论与前人报道的实验结果相符。     

(111)应变对立方相Ca_2P_(0.25)Si_(0.75)能带结构及光学性质的影响

采用第一性原理贋势平面波方法对(111)应变下立方相Ca2P0.25Si0.75的能带结构及光学性质进行模拟计算,全面分析了应变对其能带结构、光学性质的影响。计算结果表明:在-8%~0%压应变范围内,随着应变的逐渐增大导带向低能方向移动,价带向高能方向移动,带隙逐渐减小,但始终为直接带隙;在0%~2%张应变范围内,随着应变的增加,带隙逐渐增大,应变为2%时直接带隙达到最大Eg=0.60441 eV;当张应变为4%时,Ca2P0.25Si0.75变为间接带隙半导体。Ca2P0.25Si0.75的介电常数和折射率随着张应变的增加而增加;施加-2%~0%压应变时,介电常数和折射率逐渐减小,到达-2%时达到最小值,此后随着压应变的增加介电常数和折射率逐渐增大。施加压应变时吸收谱和反射谱随着应变的增大而减小,施加张应变时吸收谱和反射谱随着应变的增大而增大。应变可以改变立方相Ca2P0.25Si0.75的电子结构和光学常数,是调节其光电传输性能的有效手段。     

锐钛矿相TiO2电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用第一性原理平面波超软赝势方法计算了锐钛矿相TiO2的电子结构和光学性质,并从理论上分析了它们之间的关系.利用精确计算的能带结构和态密度分析了电子带间跃迁占主导地位的锐钛矿相TiO2的介电函数、复折射率、反射率和吸收系数,理论计算得到的结果与实验测量结果基本一致.结果表明锐钛矿相TiO2在E//c和E上c两个极化方向上具有明显的光学各向异性,为锐钛矿相TiO2的应用提供了理论依据.     

钴掺杂Mg2Si磁性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赝势平面波方法研究了本征Mg2Si及钴(Co)掺杂Mg2Si体系的晶体结构、自旋态密度、磁性和光学性质.结果表明,Co替Mg(CoMg)缺陷的形成能为负,可以形成稳定的缺陷.从自旋态密度可以看出,本征Mg2Si为无磁性半导体;向Mg2Si体系掺入Co后,体系的磁矩由于Co-3d态和Si-3p态杂化(pd杂化)诱导产生,且体系呈明显的半金属特性.超胞中Co的磁矩为0.53 μB.从吸收光谱可以看出,Co掺杂Mg2Si的主吸收峰强度略小于本征Mg2Si,但吸收跨度则明显大于本征Mg2Si.本征Mg2Si对于能量小于1.55 eV(对应波长为800 nm)的光子几乎不吸收,而掺杂体系还存在着较大的吸收,说明Co元素的掺杂显著地改善了Mg2Si对低能(红外)光子的吸收.计算结果为Mg2Si基自旋电子器件和光电子器件的设计和应用提供了理论依据.     

锐钛矿相TiO2电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用第一性原理平面波超软赝势方法计算了锐钛矿相TiO2的电子结构和光学性质,并从理论上分析了它们之间的关系.利用精确计算的能带结构和态密度分析了电子带间跃迁占主导地位的锐钛矿相TiO2的介电函数、复折射率、反射率和吸收系数,理论计算得到的结果与实验测量结果基本一致.结果表明锐钛矿相TiO2在E//c和E上c两个极化方向上具有明显的光学各向异性,为锐钛矿相TiO2的应用提供了理论依据.     

S掺杂纤锌矿ZnO的光催化性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理,研究了硫(S)掺杂纤锌矿氧化锌(ZnO)的能带结构、态密度和光学性质。结果表明:掺杂后晶格畸变,晶格常数随着掺杂量的增加而增大;S原子掺杂减小了能带间隙,提高了电子跃迁的概率;进一步的光学性质计算发现,S掺杂后吸收谱出现红移,且吸收谱峰值随掺杂量的增加而增大,提高了可见光和紫外光区域的光吸收。     

NaPd3O4的电子结构和光学性质

用第一性原理对金属化合物NaPd3O4进行了电子结构与光学性质的理论研究.结果表明该材料导电的主要原因是由于Pd原子d轨道电子的贡献,氧原子P轨道电子对导电性也有影响,实质上钠原子对这种材料的导电性几乎没起作用,并且在O原子和Pd原子之间存在着离子键.基于电子能带结构并对介电函数的虚部作相应的解释,同时对NaPd3O4的反射系数、吸收系数、能量损失系数、折射系数和湮灭系数等光学性质进行了研究.     

原位钝化和催化剂钝化沟道阱能带计算

把Si3N4/AlGaN界面看成新的异质结,自洽求解薛定谔方程和泊松方程,建立起原位钝化和CATCVD钝化异质结构的新能带模型.运用这一模型,研究了原位钝化和CATCVD钝化异质结沟道阱的电子气密度、能带结构和输运性能,解释了相应的实验结果.在此基础上研究了这些新钝化异质结沟道阱能带的优化设计.优化设计的钝化复合势垒沟...     

用双光束激发改进纳米Si_3N_4激光合成工艺

氮化硅(Si_3N_4)是优良的陶瓷材料,应用十分广泛。本文论述了激光诱导化学气相沉积法制备纳米Si_3N_4的工作原理,提出了减少游离硅的措施,采用双光束激发制备得到了超微的、非晶纳米 Si_3N_4粉体。     

Si3N4钝化层质量分析研究

采用扫描电镜(SEM)、X光电子能谱仪(XPS)、二次离子质谱仪(SIMS)等多种微分析手段对失效器件芯片表面生成物产生原因进行了分析,同时结合器件制备工艺和器件可靠性实验分析了Si3N4钝化层质量与工艺的关系.通过大量分析实验,确定了器件失效的重要原因是Si3N4钝化层存在缺陷而导致器件因表面漏电而失效.实验结果表明,将Si3N4钝化层中SiOx含量控制在10%以下,器件管壳内水分控制在1%以下,器件经过100O h电老化后芯片表面无生成物产生.     

ECR－PECVD制备Si_3N_4薄膜的特性及其应用的研究

本文利用ＥＣＲ－ＰＥＣＶＤ技术在不同沉积温度下制备了Ｓｉ３Ｎ４薄膜，利用Ｓｉ３Ｎ４薄膜的透射光强度曲线计算了Ｓｉ３Ｎ４薄膜的折射率和膜厚，计算结果与实测值符合较好。结果表明，随着沉积温度的提高，Ｓｉ３Ｎ４薄膜的折射率增大，致密性提高，Ｓｉ３Ｎ４薄膜厚度在６０ｍｍ直径范围内不均匀度小于５％。测定了Ｓｉ３Ｎ４薄膜的显微硬度。利用荧光分光光度计测定了Ｓｉ３Ｎ４薄膜的光致发光效应。初步进行了Ｓｉ３Ｎ４薄膜的超高频大功率晶体管器件中作为钝化膜的应用研究。     

铌酸锂晶体电子结构和光学性质计算

使用基于从头计算平面波赝势法的CASTEP量化软件计算了铌酸锂(LiNbO3)晶体的电子能带结构和线性光学系数,采用耦合微扰方法(CPHF)计算了铌酸锂晶体的非线性光学系数.折射率和倍频系数的计算结果与实验结果基本符合,计算表明铌酸锂晶体中Nb原子的4d轨道电子态和O原子的2p轨道电子态发生了明显杂化.通过分析铌酸锂晶体的价带顶和导带底电子态密度的组成特点可知这些轨道电子态的杂化是其非线性光学效应的主要来源,同时计算还表明铌酸锂晶体中Li-O键具有明显的共价键性.     

激光熔覆Fe3Al涂层的工艺与组织结构研究

以Fe3Al粉末为原料, 采用激光熔覆工艺在低碳钢基体的表面制备了Fe3Al金属间化合物涂层。研究了激光熔覆功率对涂层质量的影响, 实验在2.4～2.6 kW功率下获得了良好的熔覆效果, 涂层致密、无肉眼可见气孔、夹杂、无宏观裂纹并与基体完全冶金结合; 涂层组织为粗大的块状晶团, 晶团由微细片状Fe3Al相构成, 电子衍射分析测定Fe3Al晶格常数为0.542 nm; Fe3Al熔覆涂层的硬度为350～420 HV, 较铸态Fe3Al明显提高。     

光存储用偶氮镍螯合物染料的光学与热学性质研究

分别对三种以4-甲基噻唑、苯并噻唑和6-甲基苯并噻唑作为重氮组份,以3-二乙氨基苯酚作为偶合组份的偶氮染料的镍螯合物的光谱、热学性质和薄膜的光学常数(复折射率N=n ik)及光存储性能进行了研究.结果表明,以4-甲基噻唑作为重氮组份的偶氮镍螯合物在激光工作波长650 nm处具有较高的折射率指数(n=2.46)和较小的消光系数(k=0.18),在330℃左右分解,而且分解曲线陡峭.光盘静态测试仪的测试结果表明该染料薄膜在较低的写入功率和较窄的脉冲下,可以获得大的反射率对比度.该染料有望作为高密度可录光盘(DVD-R)的记录介质.