外压调制对Cr-Se共掺杂单层MoS2光电特性的影响

采用基于第一性原理的贋势平面波方法,对比研究了Cr-Se共掺杂单层MoS2未施应变和(0001)面施加应变的光电特性。计算结果表明:未施加应变体系属直接带隙半导体,张应变下体系的带隙值随应变增加而减小,压应变下带隙值随应变增加先增加后减小,在应变为-6%时转化为Γ-M间接带隙半导体,带隙值达到极大值1.595eV;介电函数和折射率随张应变的增加而增加,随压应变增加先减小后增大,在压应变为-6%时达到极小值3.627和1.905;光电导率和能量损失函数随张应变增加而减小,随压应变增加先增加后减小,应变分别为-5%和-2%时达到极大值2.588和9.428。可见,应变能更精细地调制Cr-Se共掺杂单层MoS2的光电特性。     

Mo掺杂SnO2光电特性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,研究了不同掺杂浓度下钼(Mo)掺杂SnO₂的能带结构、电导率、吸收和反射率。建立了MoxSn1-xO₂的三种掺杂模型(x=0.0625,0.125,0.1875),掺杂体系具有高电导率、高载流子密度和宽带隙的n型金属特征。随着掺杂浓度的增加,掺杂体系的带隙增加,电导率降低。Mo掺杂后,可见光区域的高透射性得以保留。特别地,在x=0.0625时实现了Mo掺杂SnO₂的最佳电导率和光学性能。     

Nb掺杂浓度对单层MoS_2电子能带结构的影响

运用密度泛函理论的第一性原理方法,研究了本征和不同浓度Nb掺杂单层MoS_2的晶体几何结构、能带结构、态密度、电荷局域密度函数以及形成能。计算结果发现,本征单层MoS_2为直接带隙,禁带宽度为1.67 e V。随着Nb掺杂浓度的增加,单层MoS_2价带顶会越过费米能级向高能区方向移动,导带底则向低能区方向移动,致使其禁带宽度大幅度减小。当掺杂浓度为8.33%时,其禁带宽度减小至1.30 e V。带隙值的大幅减小,电子从价带激发到导带变得更容易,应用在以晶体管为代表的逻辑器件等领域,将使其电流开关比、导电性等电学性能得到显著提升。此外,掺杂前后成键类型均是离子键与共价键的混合键,形成能较低,说明掺杂体系的热力学稳定性良好,易于实现。研究结果为单层MoS_2在半导体器件的实际应用提供了理论指导。     

掺杂β-FeSi2的电子结构及光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的赝势平面波方法,对掺入Mn,Cr,Co,Ni的β-FeSi2的几何结构、能带结构和光学性质进行了研究.计算结果表明:(1)杂质的掺入改变了晶胞体积及原子位置,掺杂足调制材料电子结构的有效方式;(2)系统总能量的计算表明Mn掺杂时倾向于置换Fel位的Fe原子,而Cr,Co,Ni倾向于取代Fell位的Fe原子;能带结构的计算表明掺Mn,Cr使得β-FeSi2的费米面向价带移动,形成了P型半导体;而掺Co,Ni则使得β-FeSi2的费米面向导带移动,形成了n型半导体;(3)杂质原子的掺入在费米面附近提供了大量的载流子,改变了电子在带间的跃迁,对β-FeSi2的光学性质造成影响.     

掺杂β-FeSi2的电子结构及光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的赝势平面波方法,对掺入Mn,Cr,Co,Ni的β-FeSi2的几何结构、能带结构和光学性质进行了研究.计算结果表明:(1)杂质的掺入改变了晶胞体积及原子位置,掺杂足调制材料电子结构的有效方式;(2)系统总能量的计算表明Mn掺杂时倾向于置换Fel位的Fe原子,而Cr,Co,Ni倾向于取代Fell位的Fe原子;能带结构的计算表明掺Mn,Cr使得β-FeSi2的费米面向价带移动,形成了P型半导体;而掺Co,Ni则使得β-FeSi2的费米面向导带移动,形成了n型半导体;(3)杂质原子的掺入在费米面附近提供了大量的载流子,改变了电子在带间的跃迁,对β-FeSi2的光学性质造成影响.     

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.     

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.     

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。     

掺杂 β-FeSi2光电特性研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对B,N,Al,P掺杂的β-FeSi2的几何结构,电子结构和光学性质进行了计算和分析。结果表明,几何结构不仅受掺杂原子种类的影响,还和掺杂的位置有关;Al和P倾向于置换SiI位的Si原子,而B和N则倾向于置换SiII的Si原子;B和Al的掺入使β-FeSi2成为p型半导体,而N和P的掺入使它成为n型半导体;光学性质计算表明：N掺杂对β-FeSi2的复介电函数影响很小,B,N,Al和P的掺入能够在低能区增强电子跃迁,提高折射率和反射作用,并在反射率的最大值处削弱反射作用。这些结果为光电子材料β-FeSi2的设计和应用提供了理论指导。     

二氧化钛掺杂系统的电子结构和光学性质的研究

采用总能量平面波赝势方法研究了Sc掺杂、含氧空位、氧空位与Sc掺杂共存时的锐钛矿TiO2系统的电子结构和光学性质。结果表明,Sc掺杂对系统的主要贡献在价带区,在可见光区有明显的光吸收;氧空位可以使系统发生莫特相变,系统在可见光区也有较强的吸收;氧空位与Sc掺杂共存时系统在可见光区的吸收相干加强。     

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。     

含空位缺陷碳化硅纳米管的电子结构和光学性质

Based on first-principle calculations,the electronic structures and optical properties of a single-walled (7,0) SiC nanotube(SiCNT) with a carbon vacancy defect or a silicon vacancy defect are investigated.In the three silicon atoms around the carbon vacancy,two atoms form a stable bond and the other is a dangling bond.A similar structure is found in the nanotube with a silicon vacancy.A carbon vacancy results in a defect level near the top of the valence band,while a silicon vacancy leads to the formation of three defect levels in the band gap of the nanotube.Transitions between defect levels and energy levels near the bottom of the conduction band have a close relationship with the formation of the novel dielectric peaks in the lower energy range of the dielectric function.     

Cu2ZnSnS4四种晶型的电子结构、光学性质和力学性质

本文采用密度泛函理论详细计算了Cu₂ZnSnS₄四种晶型的晶体结构、电子结构、光学性质和力学性质。结果表明它们之间在光学性质和力学性质方面没有非常明显的差异,计算结果与文献报道的实验数据基本一致。根据计算结果,Cu2ZnSnS4的基本带隙是由孤立导带的带宽来决定。Cu₂ZnSnS₄的载流子有效质量非常小,尤其是闪锌矿衍生的Cu₂ZnSnS₄在导带底具有极小的电子有效质量。根据所计算的力学常数矩阵可知,四种晶型的Cu₂ZnSnS₄; 均符合Born稳定性条件,而且较高的B/G比例表明Cu2ZnSnS4的四种晶型都具有突出可塑性。