单层MoS2的电子结构及光学性质

基于密度泛函理论框架下的第一性原理,采用平面波赝势方法计算和分析了单层MoS2的电子结构及其光学性质,得到了单层MoS2的能带结构、电子态密度、光吸收谱、反射谱、能量损失谱、光学常数谱和介电函数谱。计算结果显示：单层MoS2具有直接带隙能带结构,禁带宽度为1.726 eV;同时发现,单层MoS2对可见到紫外区域的光子具有很强的吸收,最大吸收系数为1.98′105 cm-1。分析表明,单层MoS2适合被用于制作微电子和光电子器件,尤其是在紫外探测器应用方面具有潜在的应用前景     

氮掺杂锐钛矿TiO2的电子结构与光学性质的第一性原理计算

用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算了氮掺杂锐钛矿TiO2的电子结构和光学性质。研究了氮掺杂对TiO2能带带隙的影响,计算结果表明,随着N的掺入,TiO2能带间隙减小,同时TiO2由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体,电子跃迁的几率增大。掺杂N之后,TiO2的静态介电常数变小,同时在介电函数中,虚部在低能量处就出现峰值。     

尖晶石结构磁介电材料的研究进展

随着通信技术的发展,对无限通信设备的集成度有了更高的要求,天线小型化成为目前重要的研究方向。等磁介电材料是一种既具有磁导率又具有介电常数,且磁导率和介电常数几乎相等的材料,使用等磁介电材料作为天线的基板,能有效的减小天线的尺寸,提高带宽,增加辐射效率。铁氧体是由Fe2O3和一种或多种金属氧化物复合而成,具有较高的磁导率和介电常数,由于其同时具有磁特性和介电特性,是一种潜在的等磁介电材料。综述了近几年尖晶石结构磁介电材料的国内外研究进展,着重讨论了掺杂改性对烧结温度、磁导率、介电常数、直流电阻等电磁特性的影响。最后指出目前研究中存在的问题,并展望了该材料在未来发展的方向。     

低温烧结SrBi4Ti4O15／Ag复合材料的制备及其介电特性

摘要：采用固相烧结工艺制备了SrBi4Ti4O15(SBTi)／Ag铁电复合材料，通过X射线衍射、光学金相显微镜和扫描电子显微镜对材料的组成和微观结构进行了研究，并测量样品的介电温度谱。结果表明：复合材料是由SBTi和Ag两相组成。微量金属Ag的加入使SBTi铁电陶瓷的烧结温度从1120℃降低到950℃以下：可以适当提高铁电陶瓷从室温到200℃的介电常数，但对材料的介电损耗影响很小。同时Ag的加入压抑了介电温度曲线上的介电常数的Curie峰。     

基于聚丙烯的介电复合材料研究进展与挑战EI北大核心CSCD

介电电容器因具有功率密度高、充放电速度快和循环寿命长等优点,在脉冲功率武器装备、输变电工程和5G通讯等方面具有广阔的应用前景。聚丙烯(PP)具有高抗击穿强度、低介电损耗和良好的可加工性,是目前商业应用最广泛的介电材料之一,但其介电常数低,储能密度难以提高,很大程度上限制其应用。基于PP的复合或者改性可以有效提高其储能密度,因而成为当前的研究热点。本文综述近年来介电复合材料的分类和存在的问题,将填料/聚合物复合材料和全有机复合材料两种合成策略与PP的储能性能提升联系起来,从无机陶瓷填料/PP、导电填料/PP、核-壳结构填料/PP、三元复合材料、交联、共混、多层结构设计等方面重点讨论PP基介电复合材料的研究进展。最后总结开发高性能PP基介电复合材料面临的挑战,对未来研究进行展望。     

Cu离子掺杂对Ni-Zn铁氧体结构和介电性能的影响（英文）

通过传统的陶瓷制备工艺制备了一系列Cu掺杂的Ni_(0.5-x)Cu_xZn_(0.5)Fe_2O_4(x=0.12,0.16,0.20,0.24,0.28)尖晶石铁氧体,研究Cu离子掺杂对其结构和介电性质的影响。XRD结果表明所有样品均生成了单一的立方尖晶石结构,并且晶格常数随着Cu掺入量的增加而增加。通过扫描电镜观察到位于晶界处的白色颗粒为富Cu相。介电常数随频率变化曲线显示出尖晶石铁氧体典型的介电行为。但介电损耗随频率变化曲线则表现异常,所有的Cu掺杂Ni-Zn铁氧体样品在某一频率下都表现出损耗峰。由于单位体积内Fe~(2+)/Fe~(3+)之间跃迁的电子数目减少,x=0.2的样品电阻率最大,而介电常数和介电损耗则最小。     

K掺杂正交相Ca2Si电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用第一性原理的平面波赝势方法和广义梯度近似(GGA),对K掺杂正交相Ca2Si前后的电子结构和光学性质进行比较分析。计算表明,掺K后正交相Ca2Si的能带向高能方向发生了偏移,形成直接带隙的p型半导体,禁带宽度为0.4318 eV,光学带隙变宽;掺杂K后价带主要是Si的3p态,Ca的3d、4s态以及K的3p、4s态的贡献。并利用计算的能带结构和态密度分析了K掺杂正交相Ca2Si前后的复介电函数、能量损失函数、反射光谱及吸收光谱,结果显示掺K增强了材料对太阳光谱中红外波段的能量利用。研究结果说明掺杂是改变材料电子结构和光电性能的有效手段,为Ca2Si材料光电性能的开发与应用提供了理论依据。     

三元Stannide相窄带隙半导体Na_2MgSn的第一性原理计算(英文)

利用基于密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似(GGA)研究Na_2MgSn的电子结构、化学键、弹性和光学性质。能带结构显示Na_2MgSn为间接带隙材料,带隙宽度为0.126 eV;态密度和分态密度计算结果表明,费米能级附近的态密度主要来自Na、Mg和Sn的p态电子;布居分析表明Na_2MgSn中的化学键具有以共价性为主的混合离子-共价特征。计算得到Na_2MgSn的晶格参数、体模量、剪切模量和单晶的弹性常数,由此导出弹性模量和泊松比。结果表明,Na_2MgSn是力学稳定的,且具有一定的脆性。光学函数表明Na_2MgSn是好的介电材料,反射谱在6.24~10.29 eV的能量范围内,Na_2MgSn是较好的被覆材料。     

纳米Al膜的微波介电特性研究

研究了不同厚度的纳米Al膜在2～18GHz频率的介电特性。结果表明：纳米Al膜的介电常数具有尺寸效应,并在33nn、时出现极值。薄膜的介电常数随电磁波频率的变化而变化。纳米Al膜直流电导率的实验结果,证明了薄膜结构变化是导致介电常数随厚度变化的直接原因。     

ZnRh_2O_4电子结构与光学性质的第一性原理计算

利用基于密度泛函第一性原理的GGA方法,研究ZnRh2O4的电子结构和光学性质。计算结果表明:ZnRh2O4具有明显的半导体能带结构特征,其带隙宽度为1.084eV,且在费米能级附近的态主要由Rh的4d态构成。ZnRh2O4的静态介电常数为8.215,静态折射率为2.866,介电函数吸收边位于1.0eV附近。在能量为0～8.44eV区域,ZnRh2O4的反射系数随着能量的升高而逐渐增大;随后随能量的增大而逐渐减小;在能量为11.98eV时,达到极小值,然后随能量的增大,再次逐渐增大;在能量为13.762eV时,再次达极大值,随后反射系数陡降;ZnRh2O4的吸收系数的数量级达105cm-1,且吸收主要发生在低能区,其电子能量损失谱的共振峰在14.226eV处,与此能量时反射系数的陡降相对应。     

空位缺陷对单层MoS_2电子结构的影响

为了研究单层Mo S2中的空位缺陷形成及其对电子结构的影响,基于密度泛函理论框架下的第一性原理,采用平面波赝势方法分别计算了单层Mo S2中Mo空位和S空位的形成能、空位附近的晶格畸变、Mo S2层中的电子分布以及态密度(DOS)和能带结构。计算结果显示,2种空位缺陷都具有点缺陷特征,其附近的电子分布呈现出明显的局域化特点,且S空位比Mo空位更容易形成。通过与本征态Mo S2电子结构的对比分析,发现2种空位缺陷的存在对单层Mo S2的电子结构、尤其是对导带高能量区域的能态密度会产生十分明显的影响,这些影响可能与空位缺陷引入的缺陷能级有关。     

Theoretical study of structural, electronic, lattice dynamical and dielectric properties of SrAl2O4

We investigate the structural, electronic, lattice dynamical, and dielectric properties of SrAl₂O₄ within density-function theory. The crystal structure is fully relaxed, and the structural parameters are found to be well consistent with the experimental data. The first pressure derivatives of the bulk modulus are predicted to be 2.5 and 4.3 for local density approximation (LDA) and generalized gradient approximation (GGA), respectively. The electronic band structure shows that the valence band maximum is comprised of O 2p states and a small amount of Al 3s and 3p states, and the conduction band minimum is comprised of Sr 5s and a small amount of O 2p, Al 3s and Al 3p states. The phonon frequencies at the center of the Brillouin zone and the dielectric permittivity tensors are calculated using density-function perturbation theory. The electronic (?_∞) and static (?₀) dielectric permittivity tensors are theoretically predicted by the calculations with both LDA and GGA formalisms. The results show that the electronic dielectric permittivity is isotropic, while the static dielectric permittivity exhibits to be somewhat anisotropic due to the dominant ionic contributions in static dielectric permittivity.     

Thermal Conductivity and Mechanical Properties of as-Cast Mg-3Zn-(0.5~3.5)Sn Alloys

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法对含氧空位单斜相HfO2的电子结构和光学性质进行了计算.计算结果表明,氧空位缺陷的存在使得HfO2带隙中出现了缺陷态,主要由最近邻Hf原子的5d态组成.随后,结合计算的电子态密度分析了氧空位对HfO2材料介电常数和吸收系数的影响.氧空位存在时,在380～220 nm的紫外波段内出现了较弱的吸收峰.     

First-Principles Calculations of Electronic Structure and Optical Properties of Si-doped Orthorhombic SrHfO3

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法研究了正交相SrHfO3和以Si替换Hf方式形成的掺杂态SrHfO3的形成能,几何结构,电子结构和光学性质。负的形成能表明在由单元素形成Si掺杂态的SrHfO3的反应中,Si占居Hf位置与Sr位置两种情况在能量上是有利的,并且Si原子更加倾向于占居Hf位置。纯的SrHfO3计算得到的晶格常数与文献报道的实验值和理论值是一致的,而Si占居Hf位置后会导致SrHfO3的晶格常数减小。能带结构显示在掺入Si原子后会使带隙变小。布居分析与电荷密度图一致,说明在Hf位置掺入Si后掺杂位置附近的Hf-O键以共价键为主,Sr-O键以离子键为主。最后,对Si掺杂后SrHfO3在(100)方向上的介电常数、反射率、吸收系数、折射率进行了计算与分析。     

Cu2ZnSnS4/Cu2ZnSnSe4电子结构与光学特性的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似(GGA)的PBE平面波超软赝势方法,计算Cu2ZnSnS4(CZTS)和Cu2ZnSnSe4(CZTSe)的电子结构和光学特性。计算并系统对比分析CZTS和CZTSe的态密度、吸收系数、复介电函数、复折射率、反射率、复电导率和能量损失函数随光子能量的变化关系。结果表明,锌黄锡矿型CZTS和CZTSe都是直接带隙半导体材料。CZTS和CZTSe的态密度和光学特性的曲线非常相似,但CZTS的禁带宽度比CZTSe的偏大,导致CZTS的各个光学特性曲线相对于CZTSe的略微向高能方向移动。     

First principles study on electronic structure and optical properties of novel Na-hP4 high pressure phase

The electronic structure and optical properties of novel Na-hP4 high pressure phase at different pressures (260, 320, 400 and 600 GPa) were investigated by the density functional theory (DFT) with the generalized gradient approximation (GGA) for the exchange and correlation energy. The band structure along the higher symmetry axes in the Brillouin zone, the density of states (DOS) and the partial density of states (PDOS) were presented. The band gap increases and the energy band expands to some extent with the pressure increasing. The dielectric function, reflectivity, energy-loss function, optical absorption coefficient, optical conductivity, refractive index and extinction coefficient were calculated for discussing the optical properties of Na-hP4 high pressure phase at different pressures.     

Electronic structure and optical properties of plutonium dioxide from first-principles calculations

The electronic structure and optical properties of plutonium dioxide were calculated using the generalized gradient approximation with a Hubbard parameter U(GGA+U) for considering the strong coulomb correlation between localized Pu 5f electrons based on the first-principles density functional theory. The calculated results show that PuO_2 is a semiconductor material with the band gap of 1.8 eV, which is in good agreement with the corresponding experimental data. Furthermore, the dielectric function, reflectivity, refractive index, and extinction coefficient were calculated and analyzed using the Kramers–Kronig relationship for PuO_2. The calculated results were compared with the experimental data from the published literature.     

二硫化钼含量对铜-镀铜石墨复合材料性能的影响

用传统的粉末冶金方法制备了二硫化钼-铜-镀铜石墨及二硫化钼-铜-石墨复合材料,对其电阻率、抗弯强度、硬度和耐磨性进行了测试,并用金相显微镜和SEM观察了该复合材料的显微组织和磨面形貌,分析了二硫化钼含量对这两种复合材料的组织与性能的影响,结果表明,随着二硫化钼含量的增加,铜-镀铜石墨复合材料的电阻率略微增高,抗弯强度和硬度值提高;二硫化钼-铜-镀铜石墨复合材料的各项性能指标均优于二硫化钼-铜-石墨复合材料的性能指标;在磨损实验中二硫化钼的加入增强了两种材料的机械磨损的耐磨性.