V掺杂ZnO性质的第一性原理研究

采用第一性原理平面波超软赝势,计算了纤锌矿ZnO和不同浓度的V掺杂ZnO晶体的能带结构、态密度和分波态密度.计算表明,V的掺杂导致ZnO晶格发生了微小膨胀,禁带宽度变窄,体系引入的杂质能级靠近导带底,费米能级进入了导带并且穿插在杂质能级中,自旋态密度分布具有不对称性,自旋向上的电子数比自旋向下的电子数多,对态密度进行积分后发现V掺杂ZnO体系表现出净磁矩,具有磁性.当V掺杂后,V-3d态电子与O-2p态电子的态密度分布大部分重合,形成了pd杂化.     

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．     

ZnS电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法对ZnS的电子结构进行了研究.研究结果表明:理论预测ZnS是一种直接宽禁带半导体材料,直接带隙宽度为2.20eV,这个结果比实验值要小1.5eV左右;ZnS的下价带主要由Zn的3d电子贡献,上价带主要由S的3p电子形成,导带主要来源于Zn的4s电子和S的3p电子的贡献;在ZnS晶体中Zn原子失去电子,S原子得到电子,Zn—S键是共价键.     

P掺杂ZnO的第一性原理研究

用第一性原理的赝势方法计算了纯ZnO和P掺杂ZnO的原子和电子结构,计算结构表明,ZnO为直接带隙半导体;P掺杂后晶胞膨胀,晶格常数变大;单独的P掺杂不利于p型ZnO的获得。     

Ni/BiFeO_3超晶格磁电效应的第一性原理计算

为了探究铁磁/铁电超晶格材料的磁电耦合效应,采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Ni/BiFeO_3超晶格的电子结构和磁矩.结果表明,Ni/BiFeO_3超晶格界面处Ni-3d轨道与O-2p轨道发生了强烈的电子杂化作用,Ni和BiFeO_3界面主要通过以O原子为中间媒介的电荷转移进行相互影响.在外加电场作用下,由于铁电极化的存在,超晶格结构上下两个界面存在磁化差异,原子成键和电荷转移重新分布能够引起较强的磁电耦合效应. Ni/BiFeO_3超晶格界面磁电耦合系数约为3. 509×10-~(14)T·cm~2/V.     

纤锌矿型氧化锌电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下局域密度近似平面波超软赝势法,计算了纤锌矿型ZnO的能带结构、态密度和复介电常数,计算结果与其他文献结果吻合较好,并从理论上分析了它们之间的关系。结果表明,纤锌矿型ZnO在(100)和(001)方向上具有光学各向异性,为纤锌矿型ZnO的应用提供了理论依据。     

Cu（111）表面原子和电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似平面波超软赝势法,优化了体相铜的晶格参数,计算了体相铜的能带和态密度,在此基础上计算并分析了Cu(111)表面原子和电子的结构.计算得到Cu(111)面的表面能为1.387 J/m2,得到的结果和其他计算结果及实验值均能较好吻合.     

碳纳米管超晶格结构的第一性原理

针对掺杂N、B、Si的碳纳米管超晶格的电子结构及拉伸性能,运用第一性原理进行了相关研究.结果表明,碳纳米管超晶格会形成类似管状结构.不同掺杂元素导致碳纳米管超晶格的结构稳定性有所不同.碳纳米管经掺杂后,能带中的能隙由半导体性转变为金属性,且费米能级处的态密度值增大,表明碳纳米管超晶格的物理化学活性增强,而结构稳定性降低.对于碳纳米管超晶格而言,结构稳定性从高至低依次为3×1碳氮、1×1碳硼和3×1碳硼纳米管超晶格.     

Fe-N共掺ZnO电子结构理论的研究

应用第一性原理,电子密度泛函理论作为研究的理论基础,通过计算来研究Fe-N共掺ZnO晶体的几何结构、电子内部结构和光学性质.由结构图、能带图、光吸收曲线相互分析其几何结构、电子内部结构和光学性质的形成原因.对图形进行分析,结果表明Fe-N共掺ZnO后价带上移,禁带宽度小于纯ZnO,其光吸收曲线发生红移,提高了ZnO对可见光的利用率,这一结果可为进一步研究Fe-N共掺ZnO实验奠定基础.     

镧系掺杂ZnO的电子结构和光学性质

通过第一性原理计算研究了镧系元素掺杂ZnO的电子结构和光学性质.结果表明:单层ZnO中掺杂形成能低于体ZnO的形成能.较Zn原子而言,具有更大原子半径的镧系原子的引入使得掺杂后的ZnO的晶格常数变大.镧系元素的4f电子与O的2s和Zn的3p、4s轨道电子的杂化使非磁性的ZnO在掺入单个镧系原子后呈现出一定的铁磁性.镧系...     

Co、Ni-锯齿型石墨烯纳米带体系的磁性与电子结构研究

采用自旋极化的密度泛函理论计算方法研究Co、Ni吸附的锯齿型石墨烯纳米带（n=6,8,10）的几何构型、电子结构与磁性。在真空环境里,吸附过渡金属面后,锯齿型石墨烯纳米带发生弯曲,金属面大多不平整,且在n=8,10的锯齿型石墨烯纳米带上Co、Ni原子倾向于团聚成立体团簇。所有的Co、Ni-锯齿型石墨烯纳米带体系都是金属性的。计算结果表明,石墨烯纳米带的类一维性和边界形状将影响多个金属原子吸附后的堆积构型,同时锯齿型石墨烯纳米带作为吸附底物使吸附的过渡金属产生与无基底支持的二维、三维金属体系和石墨基底上吸附的过渡金属不同的磁性。     

立方相WO_3电子结构及其(001)活性表面吸附性能

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法探讨了WO3的电子结构和表面性能,进行了能带结构、态密度和有效电子质量的模拟计算,对WO3吸附12种原子后的吸附体系进行了理论分析。结果表明,WO3价带顶主要是由O的2p态电子构成,导带底主要是由W的5d态电子构成。当价带顶上的O-2p电子吸收能量后可跃迁至导带底的W的5d轨道上,同时在O-2p上产生空穴。其电子迁移率为1.35,表明其电子-空穴的分离率较高,光催化活性较强。探讨了WO3的(001)洁净表面对12种非金属原子的吸附情况,WO3吸附F原子后表面能最小。     

Si掺杂立方HfO_2的电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似平面波超软赝势法,计算了Si掺杂立方HfO2的电子结构及光学性质。计算结果表明,掺杂后立方HfO2的电子结构发生了变化,费米面进入了杂质带,同时由态密度图可知掺杂能级的形成主要是Si的3p轨道的贡献。经带隙校正后,计算了Si掺杂立方HfO2的光学线性响应函数随光子能量的变化关系,包括吸收光谱、复介电函数、复折射率、反射光谱、损失函数及复光电导谱。结果表明,由于掺杂能级的出现,导致了立方HfO2吸收带边的红移。     

ZnO薄膜的制备及发光研究进展

ZnO作为一种新型的宽禁带半导体材料,具有优良的光电性能,在光电器件、压电器件、表面声波器件等领域具有广泛的应用前景。介绍了ZnO薄膜的制备方法及影响薄膜光致发光效果的不同因素。     

CdS电子结构和光学性质的研究

理论计算CdS晶格常数为0．5832nm与实验值0．5818nm比较,误差小于1％．理论预测CdS是一种直接宽禁带半导体材料,导带底和价带顶都位于布里渊区中心G点处,直接带隙为1．25eV,比实验值2．42eV小,这是由于密度泛函理论框架决定的．CdS的下价带主要由Cd的4d电子贡献,上价带主要由S的3p电子形成,CdS的导带主要来源于Cd的5S电子和S的3P电子的贡献．CdS晶体中Cd原子失去电子,为电子的给予体,S原子得到电子,是电子受主,且Cd--S键是共价键．Cd—S距离为2．52533A,与实验值0．253nm相比更加精确．其介电函数虚部与吸收光谱以及介电函数实部与折射率的峰值位置十分接近,说明它们之间存在内在联系,都与电子态密度分布直接相关．     

密度泛函理论的基本计算方法研究进展

密度泛函理论(DFT)作为处理多粒子体系的近似方法已经在凝聚态物理、材料科学和量子化学等领域取得了巨大成功并获得广泛应用。综述了密度泛函理论及其数值方法的发展历程和最新进展,重点对基本理论和各类交换关联泛函进行分析,并对DFT的发展趋势做出了展望。     

原子簇电子结构的理论与实验研究

本文从理论和实验两方面讨论了与原子簇大小密切相关的电子结构,尽管已有许多的理论方法用来研究原子簇电子结构,但是对更大的原子簇的结构仍无能为力,这对理论本身是有力的挑战。