Si掺杂正交相SrHfO_3电子结构与光学性质的第一性原理计算（英文）

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。     

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。     

Bi2Se3薄膜及Pb掺杂电子结构变化的第一性原理研究

采用第一性原理平面波赝势方法,研究Bi2Se3从块体到薄膜的电子结构变化特性. 通过分析材料的原子位置以及电子间相互作用,具体探讨块体、双层和单层薄膜及单层Pb掺杂薄膜的能带结构、态密度等.计算结果表明,这几种材料的价带和导带主要由原子的p态构成,同时由于Bi（Pb）的6s轨道态对价带顶的影响,它们的带隙类型随着材料结构的变化,发生从直接带隙到间接带隙的转变,此外Pb掺杂单层薄膜后产生的Se(1／)层对其电子结构的变化有重要影响.     

Bi_2Se_3薄膜及Pb掺杂电子结构变化的第一性原理（英文）

利用第一性原理平面波赝势方法,研究Bi_2Se_3从块体到薄膜的电子结构变化特性。通过分析材料的原子位置以及电子间相互作用,具体探讨块体、双层和单层薄膜及单层Pb掺杂薄膜的能带结构、态密度等。计算结果表明,这几种材料的价带和导带主要由原子的p态构成,同时由于Bi(Pb)的6s轨道态对价带顶的影响,它们的带隙类型随着材料结构的变化,发生从直接带隙到间接带隙的转变,此外Pb掺杂单层薄膜后产生的Se(1’)层对其电子结构的变化有重要影响。     

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。     

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。     

Effects of Nonmetal Doping on Electronic Structures and Optical Property of Anatase TiO2 from First-Principles Calculations

采用基于密度泛函理论超软赝势平面波方法的第一性原理计算了纯锐钛相TiO2和非金属(B, C, N, F, P, S, Cl)掺杂体系的晶体结构、电子结构和光学性质。计算结果表明,非金属掺杂后由于晶格常数、键长、原子电荷分布的变化导致TiO2的八面体偶极矩增大,这对光生电子-空穴对的分离是十分有利的。由掺杂物的p电子态与O的2p电子态、Ti的3d电子杂化而形成的杂质能级的存在使大多数掺杂体系的带隙减小,从而使TiO2的基本吸收带边红移到可见光区。根据理论结果,系统分析和比较了非金属对锐钛矿相TiO2电子结构和光学性质的掺杂效应,同时非金属掺杂对TiO2光催化材料在可见光激发下的作用也得到了分析。计算结果解释了部分非金属掺杂可以使锐钛矿相TiO2在可见光激发下具有较高光催化活性的原因。     

非金属对锐钛矿相TiO_2电子结构和光学性质掺杂效应的第一性原理计算（英文）

采用基于密度泛函理论超软赝势平面波方法的第一性原理计算了纯锐钛相Ti O2和非金属(B,C,N,F,P,S,Cl)掺杂体系的晶体结构、电子结构和光学性质。计算结果表明,非金属掺杂后由于晶格常数、键长、原子电荷分布的变化导致Ti O2的八面体偶极矩增大,这对光生电子-空穴对的分离是十分有利的。由掺杂物的p电子态与O的2p电子态、Ti的3d电子杂化而形成的杂质能级的存在使大多数掺杂体系的带隙减小,从而使Ti O2的基本吸收带边红移到可见光区。根据理论结果,系统分析和比较了非金属对锐钛矿相Ti O2电子结构和光学性质的掺杂效应,同时非金属掺杂对Ti O2光催化材料在可见光激发下的作用也得到了分析。计算结果解释了部分非金属掺杂可以使锐钛矿相Ti O2在可见光激发下具有较高光催化活性的原因。     

Sr-F共掺杂对AgSnO_2电性能影响的仿真分析

采用第一性原理下的密度泛函理论,通过Materials Studio中的CASTEP模块计算Sr-F共掺杂SnO_2能带结构、态密度、差分电荷密度及电荷布居数,以研究共掺杂对改善AgSnO_2导电性能的影响。结果表明,共掺杂后的材料仍为直接带隙半导体材料;Sr的3d态与F的2p态共同作用于费米能级附近的价带部分,同时F的2p态作用于导带;使得价带顶穿过费米能级,导带底向费米能级处靠近,即禁带宽度减小,载流子由价带激发到导带所需的能量减小,使SnO_2的导电性能得到提高。     

稀土元素掺杂AgSnO2 触头材料的第一性原理理论研究

AgSnO2触头材料中Ag具有良好的导电性,SnO2具有较高的热稳定性.但是,SnO2是惊种宽禁带半导体,近乎绝缘,使得AgSnO2触头材料的电阻较大.通过对SnO2进行掺杂,使SnO2由绝缘改性为导电,能有效改善AgSnO2的电性能.采用第惊性原理研究了稀土元素La、Ce、Nd掺杂后的电子结构,对纯SnO2和掺杂SnO2的晶体结构、能带结构、态密度进行了分析对比.晶格数据表明,稀土元素掺杂SnO2愌起的晶格畸变与掺杂原子的共价半径大小有关.能带结构表明,稀土掺杂可使SnO2的导带向低能端惕动,带隙变窄,即导电性提高,且La掺杂时的带隙最小.电子态密度表明,稀土元素特有的f态电子对费米能级处的导带贡献很大,即稀土元素掺杂能提高AgSnO2触头材料的导电性,且La掺时的费米能级处的态密度值最大.     

Electronic structure and linear optical property of BaSi2N2O2 crystal

The electronic structure and linear optical property of BaSi₂N₂O₂ (BSNO) have been calculated by density functional method with the local density approximation. A direct band gap of 5.17 eV at G is obtained for BSNO. The calculated total and partial densities of states indicate that the top valence band is mainly constructed from the N 2p and O 2p states, the low conduction band mostly originates from Ba 4d and Si 3p states. The calculated linear optical property of BSNO is in good agreement with the experimental measurement.     

First principle study of electronic and optical properties of planar GeC,SnC and SiC nanosheets

The electronic structures and optical properties of XC (X = Ge, Sn, Si) nanosheets are investigated in the present study using the full potential linearized augment plane wave (FP-LAPW) technique based on the first principles density-functional theory (DFT). Using the calculated dielectric function within the random phase approximation (RPA), the reflectivity, absorption coefficient, energy-loss function and refraction index of these nanosheets for parallel and perpendicular electric field polarizations are well described. Our electronic structure calculations for XC (X = Ge, Sn, Si) nanosheets confirmed the semiconductor property of these compounds. To ensure the accuracy of our work, we have also calculated the energy gap and optical constants of XC (X = Ge, Sn, Si) bulks in Zinc-blende structure and compared our obtained results with the previous works. The results of our comparison study show that the values of static refractive index and static dielectric constant for XC (X = Ge, Sn, Si) nanosheets in a parallel electric field polarization are greater than those in a perpendicular electric field polarization.     

Ca3Co4O9及其掺Zn体系的电子结构

用离散变分密度泛函方法（DFT—DVM）计算了Ca3Co4O9及其掺Zn体系的电子态密度,讨论了电子结构、化学键等与热电性能之间的关系。研究结果显示,价带和导带主要由Co3d,Zn3d和O2p原子轨道贡献,价带和导带之间的能隙宽度表现出半导体电子结构特征。掺Zn体系的能隙比不掺Zn的窄,掺Zn体系的共价键和离子键都比不掺Zn的弱。     

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.     

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.     

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.     

Ga1-ＸTiＸSb(Ｘ= 0.25, 0.50, 0.75)电学、磁学及光学性质的第一性原理研究

直接带隙半导体锑化镓（GaSb）凭借其优异的性能在光纤通信、光电器件等领域具有应用价值。为了探索GaSb在光电器件中及新的自旋电子学材料的潜在应用,采用第一性原理计算了不同Ti掺杂浓度的GaSb（Ga1-xTixSb,其中X为Ti原子的掺杂浓度百分比）的电学、磁学及光学性质。计算结果表明：Ga1-xTixSb的能带结构和态密度在费米能级附近产生自旋劈裂并形成净磁矩,使Ga1-xTixSb(X=0.25, 0.50, 0.75)分别表现为半金属铁磁体、稀磁半导体、磁性金属。Ga1-xTixSb优化后晶格常数变大;Ga1-xTixSb的折射率、反射率、吸收系数发生红移且在中远红外波段光吸收系数高于GaSb;Ga1-xTixSb随着Ti掺杂浓度的增加对中远红外波段光子的吸收效果变得更好。计算结果为拓展GaSb基半导体材料在红外探测器、红外半导体激光器等领域的应用以及新的自旋电子学材料的发现提供理论参考。     

n型掺杂BaSnO3的电子结构和光学性能的第一性原理研究

基于密度泛函理论,从头计算了La以及Nb掺杂BaSnO3的稳定性、电子结构和光学性质。结果表明La以及Nb掺杂BaSnO3体系结构稳定,均为n型导电材料,在可见光区透过率大于80%,且La以及Nb掺杂BaSnO3明显改善了体系的导电性。计算结果为实验制备n型BaSnO3基透明导电材料提供了理论指导。