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。     

First-principles study of the electronic structures and optical properties of C-F-Be doped wurtzite ZnO

正The electronic structure and optical properties of pure,C-doped,C-F codoped and C-F-Be clusterdoped ZnO with a wurtzite structure were calculated by using the density functional theory with the plane-wave ultrasoft pseudopotentials method.The results indicate that p-type ZnO can be obtained by C incorporation,and the energy level of C_O above the valence band maximum is 0.36 eV.The ionization energy of the complex Zn_(16)O_(14)CF and Zn_(15)BeO_(14)CF can be reduced to 0.23 and 0.21 eV,individually.These results suggest that the defect complex of Zn_(15)BeO_(14)CF is a better candidate for p-type ZnO.To make the optical properties clear,we investigated the imaginary part of the complex dielectric function of undoped and C-F-Be doped ZnO.We found that there is strong absorption in the energy region lower than 2.7 eV for the C-F-Be doped system compared to pure ZnO.     

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。     

碱金属掺杂SnO2材料的电子结构和光学性质

文章基于第一性原理研究了碱金属掺杂的SnO2的能带结构以及态密度.研究结果表明:掺杂能够使能级增多,很好地调节带隙值.Li,Na,K,Rb掺杂的SnO2材料,价带顶有能级穿过费米线,材料呈现出半导体特性.其中Rb掺杂使材料在费米面附近产生杂质能级.而Cs,Fr掺杂的SnO2材料,价带顶向低能级方向移动,费米能级不再穿过价带,费米线附近出现轨道杂化,两者相比Fr掺杂使费米面附近能级分布更加离散.掺杂后SnO2的反射率变化主要体现在可见光以及紫外区域,吸收边发生了红移,对实现SnO2光催化起很大作用.     

自填隙原子对Si晶体性能影响的研究

运用第一性原理的超软赝势方法研究了Si晶体中自填隙形成的多种缺陷对体Si电子结构和光学性质的影响.理论计算表明,缺陷使体 Si 材料的晶格常数、体积、电学和光学性质等产生了不同程度的改变,空位缺陷导致Si晶体材料吸收光谱红移.     

用第一性原理研究n型Sn/F共掺杂β-Ga2O3

用第一性原理计算了Sn掺杂 β-Ga2O3、F掺杂β-Ga2O3和Sn/F共掺杂 β-Ga2O3的形成能、电子结构和光学性能。用LDA方法计算的本征β-Ga2O3和Sn掺杂 β-Ga2O3的晶格常数和电子结构与实验值吻合。形成能计算表明Sn掺杂 β-Ga2O3、F掺杂β-Ga2O3和Sn/F共掺杂 β-Ga2O3在富氧条件下比在富镓条件下容易形成。Sn掺杂 β-Ga2O3、F掺杂β-Ga2O3和Sn/F共掺杂 β-Ga2O3显示n型半导体特性。Sn/F共掺杂 β-Ga2O3具有最小的电子有效质量和最大的相对电子数,具有潜在的良好导电性。Sn/F共掺杂 β-Ga2O3在可见光区域显示强的光吸收。     

第一性原理研究N/V 和 C/Cr双掺杂锐钛矿型TiO2光催化剂的协同效应

非金属（C或N）和过渡金属（V或Cr）掺杂是一种能够有效地调整锐钛矿型TiO2的光电化学性能的补偿型掺杂方法。本文采用平面波超软赝势方法计算了不同物种掺杂的补偿型双掺杂TiO2的形成能和电子结构来研究其稳定性和在可见光区域的光敏性,计算结果表明采用过渡金属双掺杂有利于提高p型掺杂（N和C）的浓度。尤其是补偿型掺杂不仅可以通过减小能隙来提高光吸收性能,消除局域捕获来提高载流子的移动和转化效率,并且能够保持导带边缘的氧化还原势。这些结果有助于理解双掺杂提高TiO2光催化活性的协同作用机制。     

Cu掺杂对ZnO氧化物电子结构与电输运性能的影响

采用平面波超软赝势密度泛函理论计算的方法研究了p型Cu掺杂的纤锌矿结构氧化物ZnO的电子结构,在此基础上分析了其电输运性能。计算结果表明,Cu掺杂ZnO氧化物具有0.6eV的直接带隙,且为p型半导体,在导带和价带中都出现了由Cu电子能级形成的能带,体系费米能级附近的能带主要由Cup态、Cud态和Op态电子构成,且他们之间存在着强相互作用。电输运性能分析结果表明,Cu掺杂的ZnO氧化物价带中的载流子有效质量较大,导带中的载流子有效质量较小;其载流子输运主要由Cup态、Cud态、Op态电子完成,且需要载流子（空穴和电子）跃迁的能隙宽度较未掺杂的ZnO氧化物减小。