稀土元素(La、Y)掺杂SnO电子结构和光学性质的第一性原理研究

利用第一性原理计算研究了稀土元素(La、Y)掺杂SnO的电子结构和光学性质,计算结果表明,La、Y掺杂改变了体系的能带结构,未掺杂SnO为间接带隙半导体,La、Y掺杂后均变为直接带隙半导体。掺杂后,导带和价带均下移,费米能级进入导带,提高了体系的导电性能,实现了n型掺杂,La、Y单掺的带隙变窄,共掺体系的带隙变宽。La、Y掺杂后都提高了体系的静态介电常数,扩大了光吸收范围,并出现了新的吸收峰,提高了可见光区域的光催化性,其中共掺体系的变化最明显。La掺杂造成体系的能量损失增大,共掺体系的能量损失最小,且反射率最低,可显著提高掺杂体系的透光率。     

Gd2O2S电子结构及光学性质的第一原理研究

利用基于密度泛函理论的第一原理方法研究了Gd2O2S的电子结构及光学性质.能带结构分析表明:Gd2O2S是一种间接带隙的半导体材料,其间接带隙值为3.22 eV,且价带顶和导带底分别位于G点和M点.态密度计算表明价带顶部由O2p和S 3p态杂化而成,导带底部主要由Gd 5d态构成.在对带隙进行1.15 eV的剪刀修正后,通过第一原理方法研究了Gd2O2S的光学性质.计算并分析了Gd2O2S的介电函数、复折射率、吸收系数和透光率.其中,静态折射率的计算值与实验值吻合得很好,Gd2O2S在可见到红外区的理论透光率的计算值为76.5％.     

高压下Ti2AlC结构、弹性和电子性质的第一性原理研究

采用第一性原理方法,研究了高压下Ti2AlC的结构、弹性和电子性质.结果表明,Ti2AlC的晶格常数a、c和体积V均随着外压的增大减小,且c比a减小幅度略大,表明Ti2AlC在c轴方向比a轴方向更容易被压缩,体现了该材料的各向异性.计算了Ti2AlC的弹性常数、体模量、剪切模量、杨氏模量、泊松比等弹性性质,发现这些弹性性质均随着外压的增加而增大,并根据弹性常数证明了Ti2AlC在0～50 GPa范围内均是力学稳定的.此外,还从电子态密度的角度考察了Ti2AlC的电子性质,认为其具有共价键和金属键的双重性质,并发现在0～50 GPa范围内压力对Ti2AlC的态密度性质影响较小.     

铂团簇负载锐钛矿二氧化钛纳米管电子结构及光学性质

基于密度泛函理论的广义梯度近似对Ptn（n=l～3）N簇负载锐钛矿二氧化钛纳米管的电子结构、吸附能及光学性质进行第一性原理计算。将锐钛矿TiO2垂直于[1O1]向剪切得到（101）面,经卷曲而成Ti02纳米管理论模型。在最优化结构的基础上负载Pt团簇,分别考察Ptl、Pt2、Pt3的可能稳定构型,通过比较吸附能,得出各...     

C与Zn共掺杂InI电子结构与光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理,对C、Zn单掺及共掺InI体系的电子结构与光学性质进行研究。结果表明：掺杂后体系发生了晶格畸变,但并未改变体系的稳定性;相较于本征InI体系,C-InI体系与C-Zn-InI体系的禁带宽度减小,元素掺杂使费米能级附近出现杂质能级,增加了原子轨道对费米能级附近的贡献,并产生了带尾效应,使得掺杂后各体系均发生了红移现象;其中,C-InI体系的禁带宽度最小;C-InI体系在可见光区域的吸收系数最大,且体系的静介电常数也最大;由此可以推测出C-InI体系的光催化性能最好,这为降解污染物提供了一种选择。     

Ti3AC2(A=Si,Al)结构、弹性和电子性质的第一性原理研究

采用第一性原理方法,系统地研究了MAX相材料Ti3AC2(A=Si,Al)的结构、弹性和电子性质.对比LDA和GGA计算结果可知,采用GGA近似得到的结果更接近实验值.计算分析了Ti3AC2(A=Si,Al)的弹性性质,并根据弹性常数证明了其力学稳定性.此外,还从电子态密度和Mulliken布居分析的角度考察了Ti3AC2(A=Si,Al)的电子性质和价键特性,认为其具有共价键、离子键和金属键的综合性质.本文计算结果与文献报道吻合较好.     

掺杂Fe3+的TiO2电子结构及光学特性研究

本文通过溶胶凝胶法在室温下制备Fe3+掺杂TiO2,并通过X射线衍射仪,紫外-可见分光光度计等表征手段研究不同Fe3掺杂浓度和不同退火温度对TiO2晶体结构和光学性质的影响,并在密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势基础上采用VASP软件包对Fe3+掺杂TiO2进行能带结构、态密度的计算.XRD实验结果表明:采用溶胶-凝胶法制备的TiO2结晶度高,400℃煅烧下TiO2主要为锐钛矿型晶体,500℃煅烧下出现微弱的金红石相,并在700℃完全转变为金红石相,掺杂浓度对晶型转化有一定的抑制作用.UV-Vis光谱测试表明:Fe3+掺杂使TiO2吸收边红移,提高了光吸收效率.计算结果表明:Fe3+掺杂在TiO2禁带中间产生了杂质能级,杂质能级主要由Fe3+的3d轨道电子形成,引进的杂质能级减少了电子跃迁所需能量,使吸收边红移.     

Na:O共掺杂AlN晶体的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理全势线性缀加平面波法,分别研究了Al N在Na单掺杂和Na:O共掺杂情况下的晶格结构、电子态密度及能带结构。计算结果表明:Na单掺杂Al N和Na:O共掺杂Al N均为直接带隙半导体材料,且表现出p型掺杂特性;相比于本征Al N晶体,两者的晶格结构均膨胀,而Na:O共掺杂相对Na单掺杂Al N晶格膨胀较小;Na单掺杂Al N的价带顶态密度具有较强的局域化特性,不利于掺杂浓度的提高;与Na单掺杂Al N相反,Na:O共掺杂Al N的价带顶态密度局域化特性明显减弱,受主能级变浅,有利于Al N的p型掺杂。     

第一性原理计算LiTaO_3光学性质与热力学性质

采用基于第一性原理的赝势平面波法系统计算了LiTaO3晶体的电子结构、光学性质和热力学性质。能带结构表明LiTaO3晶体重要的结构特征是Ta的6d轨道和O的2p轨道存在强的杂化作用。LiTaO3晶体极限折射率为2.4,在55 eV处有明显的光吸收、光反射和能量损失。室温时LiTaO3的恒容热容为24 J/mol·K,800 K时,徳拜温度达到873。     

碳硅共掺杂AlN晶体的电子结构分析

采用基于密度泛函理论的全势线性缀加平面波法,研究了C∶Si共掺杂纤锌矿AlN晶体的32原子超胞体系,得到了该体系的能带结构、电子态密度等性质,在此基础上分析了C∶Si共掺杂实现AlN晶体p型掺杂的机理.在AlN晶体的掺杂体系中,当C、Si的浓度相等时,会形成C-Si复合物,但施主和受主杂质相互补偿致使自由载流子浓度较低;当提高C的掺杂浓度时,会形成C2-Si,C3-Si等复合物,这些复合物的生成能够提高受主杂质的固溶度,降低受主激活能,有效提高空穴浓度.分析表明:C∶Si共掺杂有利于获得p型AlN晶体.     

黄铜矿型CuCrS2电子结构的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理研究了黄铜矿CuCrS2的电子结构。结果表明:CuCrS2是一种半金属铁磁体,其半金属隙为0.18eV。每个CuCrS2分子的磁矩为3.00μB,Cr原子是分子磁矩的主要贡献者。晶胞体积变化时,各原子磁矩呈现不同的变化趋势,但Cr原子仍为分子磁矩的主要来源,晶胞体积增大5%和10%时,CuCrS2依然能表现出良好的半金属性。     

离子液体辅助合成CdMoO_4微球体及其光催化性能

分别以1 mL 1-正丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)(离子液体Ⅰ)和1 mL 14,-双(N-甲基咪唑)丁烷溴盐([C4(Mim)2][Br]2)(离子液体Ⅱ)为辅助剂,CdCl2与Na2MoO4在60℃下反应1 h制备了单分散性较好的圆球状和椭球状的CdMoO4,并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜对产物的组成和形貌进行了表征。结果表明,在2种条件下制备的产物均为四方晶相的CdMoO4,但其大小有所差异。以紫外光灯为光源,2种不同离子液体合成的CdMoO4微球为光催化剂,对有机染料罗丹明B进行了光降解实验。研究发现,利用双阳离子液体合成的CdMoO4微椭球具有更高的光催化活性,经过60 min其光降解率达到了98.9%。     

TiO2亚稳相的结构和性质的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的赝势平面波方法,对锐钛矿相TiO2和萤石TiO2的态密度、能带结构和光学性质等方面的第一性原理进行研究.结果表明,锐钛矿相TiO2属间接带隙半导体,其禁带宽度为2.67 eV.萤石TiO2为间接带隙半导体,其禁带宽度为2.7 eV,其静态介电常数为10.2 eV,在130 ～ 225 nm波长区具有较宽宽的吸收峰,吸收谱扩展到可见光范围.     

LiFePO4系列电池材料的电子结构与性能研究

用离散变分密度泛函(DFTDVM)方法计算了I-iMPO1(M=Mn,Fe、Co、Ni)和FePO1,讨论了组成、电子结构、化学键等与性能之间的关系。从LiMnPO,到LiNiPO1离子键和共价键强度都降低,再加上态密度的比较都表明,从LiMnPO1到LiNiPO1电导率逐渐升高。LiFePO1,的离子键和共价键强度都些FePO1低,以及态密度的变化都表明,LiFePO1,的电导率比FePO1高。O2P分态密度主要贡献总态密度靠近费米能级的价带,M3d主要贡献总态密度靠近费米能级的导带,其它各个分态密度的主峰则离费米能级较远。     

Zn3V2O8的电子结构与光学性质的理论研究

采用平面波超软赝势密度泛函理论的方法研究了Zn3V2O8的能带结构、电子态密度和光学特性.能带结果显示Zn3V2O8呈间接带隙的绝缘体型能带,其禁带宽度为2.9 eV.详细的电子态密度结果显示其费米面上的态密度达到20 e/eV,费米能级附近的能级由Zn3p、V3p和O2p电子形成,Zn3d和O2s之间有强的杂化作用.介电性能结果显示在4.4 ～5.7 eV附近有强的吸收峰,在20.6 eV附近有一个次强吸收峰;吸收光谱显示在6.8 eV处有强吸收,在20.7 eV处有一个较弱的吸收峰.     

MnHg(SCN)4晶体的能带结构和非线性光学性质的研究

用密度泛函微扰理论(DFPT)和GW近似方法计算了MnHg(SCN)4(MMTC)晶体的几何结构、能带结构和二阶非线性光学系数.计算得到MMTC晶体的禁带宽度为3.21 eV,结果接近实验值3.33 eV,其二阶菲线性系数为d14=3.09 pm/V、d15=6.02 pm/V.结果表明Mn-3d、Hg-5d态是价带的主要成分,C-2p、N-2p和S-3p态是价带顶和导带底的主要成分,而阴离子基团(SCN)-内部的电子跃迁是MnHg(SCN)4晶体中二阶非线性效应的主要来源.     

First Principles Study on the Electronic Properties of Zn(64)Sb(64-)Te Solid Solution (x = 0, 2, 3, 4)

The electronic properties of Te doped-ZnSb systems are investigated by first-principles calculations. We focus on the Zn(64)Sb(64-) (x)Te(x) systems (x = 0, 2, 3, 4), which respond to the 0, 1.56at%, 2.34at% and 3.12at% of Te doping concentration. We confirm that the amount of Te doping will change the conductivity type of ZnSb. In the cases of x = 2 and 3, we find that the Te element in ZnSb introduces some bands originating from Te s and p orbits and a donor energy level in the bottom of the conduction band, which induce the n-type conductivity of ZnSb. From these findings for the electronic structure and the conductivity mechanism, we predict that Te doping amounts such as 1.56at% and 2.34at% can be considered as suitable candidates for use as donor dopant.