木堆结构三维光子晶体带隙特性

基于平面波展开法研究木堆结构三维光子晶体带隙特性.用硅材料构成木堆结构三维光子晶体,改变结构中木条的宽度和长度,得到当木堆条宽度为5μm,高度为7μm时形成的带隙结构较宽,在0.2899-0.3804Hz,带隙宽度为0.0905Hz.改变构成木堆结构三维光子晶体的材料,得到锗材料构成木堆结构三维光子晶体带隙结构在0.2585-0.3500Hz,带隙宽度为0.0915Hz,带隙相比硅材料和碳化硅材料较宽.研究结论为三维光子晶体的制备提供参考.     

缺陷态对4340钢-环氧树脂二维声子晶体带隙的影响

采用平面波展开法及平面波超元胞法研究缺陷态对4340钢-环氧树脂二维声子晶体带隙的影响. 以环氧树脂作为基底,把正方形结构排列的4340钢均匀的插入基底中,计算完整晶体、45°线缺陷态晶体、90°线缺陷态晶体、135°线缺陷态晶体、180°线缺陷态晶体的带隙. 结果表明,缺陷态的带隙宽度与完整晶体的带隙宽度相比最大可增大约31倍;对于不同的缺陷结构在F=0.1-0.9的范围内均有带隙出现且随着缺陷态角度的增大. 同时讨论带隙数目N,最低带隙相对宽度Δω/ω_g与填充率F之间的关系. 关键词： 缺陷态 带隙宽度 带隙数目     

微晶硅薄膜带隙态及微结构的研究

研究了氢化微晶硅薄膜费米能级以上的带隙态密度分布与薄膜微结构关系.采用拉曼谱和红外谱表征不同H稀释比制备的微晶硅薄膜的微结构.薄膜带隙态密度分布由调制光电流的相移分析技术测得.采用三相模型（非晶相、晶相和界面相）分析了薄膜带隙态密度与薄膜微结构的关系.结果表明,材料的带隙态密度随着界面相的增加而增加,当界面体积分数达到最大时,薄膜的带隙态密度也最大,即材料的带隙态密度与界面体积分数正相关. 关键词： 带隙态 界面相 微晶硅 调制光电流     

94MeV Xe离子辐照引起的薄膜硅光学带隙变化研究

室温下,用94MeV的Xe离子辐照纳米晶和非晶硅薄膜以及单晶硅样品,辐照量分别为1.0×1011,1.0×1012和1.0×1013ions/cm2。所有样品均在室温下用UV/VIS/NIR光谱仪进行检测分析。通过对比研究了纳米晶、非晶、单晶硅样品的光学带隙随Xe离子辐照量的变化。结果表明,不同结构的硅材料中Xe离子辐照引起的光学带隙变化规律差异显著:随着Xe离子辐照量的增加,单晶硅的光学带隙基本不变,非晶硅薄膜的光学带隙由初始的约1.78eV逐渐减小到约1.54eV,而纳米晶硅薄膜的光学带隙则由初始的约1.50eV快速增大至约1.81eV,然后再减小至约1.67eV。对硅材料结构影响辐照效应的机理进行了初步探讨。     

a-C:F薄膜的热稳定性与光学带隙的关联

以CF4和C6H6的混合气体作为气源,在微波电子回旋共振化学气相沉积(ECRCVD)装置中制备了氟化非晶碳薄膜(aC:F),并在N2气氛中作了退火处理以考察其热稳定性.通过傅里叶变换红外吸收谱和紫外可见光谱获得了薄膜中CC双键的相对含量和光学带隙,发现膜中CC键含量与光学带隙之间存在着密切的关联,在高微波功率下沉积的氟化非晶碳膜具有低的光学带隙和较好的热稳定性. 关键词： 氟化非晶碳膜 光学带隙 退火温度 热稳定性     

氟化非晶碳薄膜的光学带隙分析

研究了CHF3C6H6沉积的氟化非晶碳(αC∶F)薄膜的光学带隙.发现αC∶F薄膜光学带隙的大小取决于薄膜中C—F,CC的相对含量.这是由于CC形成的窄带隙π键和C—F形成的宽带隙σ键含量的相对变化,改变了带边态密度分布的结果.在微波功率为140—700W、沉积气压为01—10Pa、源气体CHF3∶C6H6流量比为1∶1—10∶1条件下沉积的αC∶F薄膜,光学带隙在176—398eV之间 关键词： 氟化非晶碳(αC∶F)薄膜 光学带隙 键结构     

立方氮化硼薄膜的光学带隙

用射频溅射法在p型Si(100)衬底上沉积立方氮化硼(c-BN)薄膜,薄膜的成分由傅里叶变换红外谱标识,用紫外-可见分光光度计测量了c-BN薄膜的反射光谱,利用K-K(Kramers-Kroning)关系从反射谱计算出c-BN薄膜的光吸收系数,进而确定c-BN薄膜的光学带隙.对于立方相含量为55.4%的c-BN薄膜,光学带隙为5.38eV. 关键词： 立方氮化硼薄膜 光学带隙 K-K关系     

点缺陷对单层MoS_2电子结构及光学性质的影响研究

采用基于第一性原理的贋势平面波方法,对不同类型点缺陷单层Mo S2电子结构、能带结构、态密度和光学性质进行计算.计算结果表明:单层Mo S2属于直接带隙半导体,禁带宽度为1.749e V,Mo空位缺陷V-Mo的存在使得单层Mo S2转化为间接带隙Eg=0.660e V的p型半导体,S空位缺陷V-S使得Mo S2带隙变窄为Eg=0.985e V半导体,S原子替换Mo原子S-Mo反位缺陷的存在使得Mo S2转化为带隙Eg=0.374e V半导体;Mo原子替换S原子Mo-S反位缺陷形成Eg=0.118e V直接带隙半导体.费米能级附近的电子态密度主要由Mo的4d态和s的3p态电子贡献.光学性质计算表明:空位缺陷对Mo S2的光学性质影响最为显著,可以增大Mo S2的静态介电常数、折射率n0和反射率,降低吸收系数和能量损失.     

含氮氟化类金刚石(FN-DLC)薄膜的研究：(Ⅱ)射频功率对薄膜光学带隙的影响

以CF₄,CH₄和N₂为源气体，采用射频等离子体增强化学气相沉积法，在不同射频功率下制备了含氮氟化类金刚石薄膜样品.原子力显微形貌显示，低功率下沉积样品表面致密均匀.拉曼及傅里叶变换红外光谱分析显示，随着射频功率的改变，薄膜的结构和组分也随之变化.紫外-可见光透射光谱证明薄膜具有紫外强吸收特性，通过计算得到其光学带隙在1.89—2.29 eV之间.结果表明，射频功率增加，薄膜内sp²C含量增加，或者说C=C交联相对浓度增加、F的相对浓度降低，导致薄膜内π-π^*带边态密度增大，光学带隙减小. 关键词： 含氮氟化类金刚石薄膜 射频功率 光学带隙     

用SCLC法研究低k多孔SiO2:F薄膜的隙态密度

用溶胶-凝胶法制备了低k多孔SiO2:F薄膜,用空间电荷限制电流法(SCLC)研究了多孔SiO2:F薄膜中的隙态密度以及掺F量对隙态密度的影响,得到了平衡费米能级附近的隙态密度约为7×1015 cm-3·eV-1,以及带隙中隙态随能量的分布.并对造成隙态的主要原因也进行了讨论.     

电子密度对等离子体光子晶体禁带特性的影响

从Maxwell方程出发,采用类似于量子力学Kronig-Penney模型求解周期势的方法,结合双水电极介质阻挡放电的实验结果,研究了电子密度ne对一维等离子体光子晶体禁带特性的影响。研究发现:电子密度对等离子体光子晶体光子禁带的位置和宽度均有重要的影响;等离子体光子晶体的禁带宽度随电子密度的增加而增大,增长速率为电子密度的函数;等离子体光子晶体的截止频率、光子禁带边缘频率随电子密度的增大而增大。给出了当等离子体光子晶体具有显著禁带宽度时的电子密度的理论临界值。     

Optical band gap of Si nanoclusters

We discuss the nature of the optical transitions in porous silicon and in Si nanoclusters in the light of recent theoretical calculations. The accuracy of the different techniques used to calculate the band gap of Si nanoclusters is analyzed. We calculate the electronic structure of crystallites in the Si-III (BC8) crystalline phase which is known to have a direct gap and we examine the effect of quantum confinement on clusters of SiGe alloy and amorphous silicon. The comparison with the experiments for all the systems suggests the possibility of different channels for the radiative recombination.     

渐变带隙氢化非晶硅锗薄膜太阳能电池的优化设计

利用一维微电子-光电子结构分析软件(AMPS-1D)在AM1.5G(100 mW/cm2)、室温条件下模拟和比较了有、无渐变带隙氢化非晶硅锗(a-SiGe:H)薄膜太阳能电池的各项性能.计算结果表明:渐变带隙结构电池具有较高的开路电压(V oc)和较好的填充因子(FF),转换效率(E ff)比非渐变带隙电池提高了0.477%.研究了氢化非晶硅(a-Si:H)、氢化非晶碳化硅(a-SiC:H)和氢化纳米晶硅(nc-Si:H)三种不同材料的窗口层对a-SiGe:H薄膜太阳能电池性能的影响.结果显示:在以nc-Si:H为窗口层的电池能带中,费米能级E F已经进入价带,使得窗口层电导率及电池开路电压有所提高,又由于ITO与p-nc-Si:H的接触势垒较低,使得接触处的电场降低,更有利于载流子的收集.另一方面,窗口层与a-SiGe:H薄膜之间存在较大的带隙差,在p/i界面由于能带补偿作用形成了价带势垒(带阶)?E v,阻碍了空穴的迁移,因此我们在p/i界面引入缓冲层,使得能带补偿作用得到释放,更有利于空穴的迁移和收集,得到优化后单结渐变带隙a-SiGe:H薄膜结构太阳能电池的转换效率达到了9.104%.     

Electronic structure tuning and band gap opening of graphene by hole/electron codoping

A pathway to open the band gap of graphene by p-n codoping is presented according to the first principles study. Two models are used: Lithium adsorbed on Boron-doped graphene (BG) and Boron-Nitrogen (B/N) codoping into graphene. The stability of Lithium adsorbed on BG is firstly analyzed, showing that the hollow site is the most stable configuration, and there is no energy barrier from some metastable configurations to a stable one. After the p-n codoping, the electronic structures of graphene are modulated to open a band gap with width from 0.0 eV to 0.49 eV, depending on the codoping configurations. The intrinsic physical mechanism responsible for the gap opening is the combination of the Boron atom acting as hole doping and Nitrogen (Lithium) as electron doping.     

有限深抛物势量子盘中极化子的激发态性质

量子点作为一种重要的低维纳米结构, 近年来在单光子光源和新型量子点单光子探测器的研究引起了人们的广泛关注, 对各种势阱中量子点性质的研究已取得了重要成果. 但是大多理论研究都局限于无限深势阱, 而有限深势阱更具有实际意义. 利用平面波展开、幺正变换和变分相结合的方法研究了有限深势阱中极化子激发态能量及激发能随势阱形状和量子盘大小的变化规律. 数值计算结果表明: 极化子的激发态能量、激发能随势垒高度或宽度的增大而增大, 原因是势垒愈高、愈宽, 电子穿透势垒的可能性愈小, 电子在阱内运动的可能性愈大, 进而导致极化子的激发态能量和激发能均随势垒高度和宽度的增大而增大; 极化子的激发态能量和激发能随量子盘半径的增大而减小, 表明量子盘具有显著的量子尺寸效应; 极化子的激发态能量随有效受限长度的增加而减小, 原因是有效受限长度愈大, 有效受限强度愈小, 电子受到的束缚愈弱、振动愈慢、势能愈小, 进而导致基态能量、激发态能量减小; 同时由于激发态能量较基态能量减小慢, 使得激发能随之增加. 研究结果对量子点的应用具有一定的理论指导意义.     

有限深势阱里量子盘中极化子的基态性质

采用平面波展开、幺正变换和变分相结合的方法推导出有限深势阱里量子盘中极化子的基态能量公式.采用极化子单位进行数值计算,结果表明极化子的基态能量随势垒高度和势垒宽度的增大而增大,原因是势垒愈高、愈宽,电子穿透势垒的可能性愈小,导致电子能量增大,进而导致极化子基态能量增大.数值计算结果还表明极化子的基态能量随量子盘有效受限长度和量子盘半径的增大而减小;声子效应导致极化子能量较电子能量低.     

线性多烯分子的共振拉曼光谱

线性多烯分子是重要的光电材料,它还具有光采集、 光防护、 防癌、 抗癌功能,也是物理学、 化学理论研究的理想分子。 共振拉曼光谱是研究线性多烯分子最有力的工具。 本文总结了线性多烯分子共振拉曼光谱的特征及其与分子结构的关系,包括：电子光谱(紫外-可见吸收光谱)、 拉曼光谱的性质及与外场的关系;电子能隙对碳碳原子振动的调制作用;给出几个实验结果：温度降低、 溶剂密度增加、 溶液浓度降低等会使线性多烯分子结构有序增加,π电子能隙减小,使紫外-可见吸收光谱红移;π电子离域扩展,有效共轭长度增加,拉曼活性提高,拉曼光谱红移,拉曼截面增加。 振幅模型是研究线性多烯分子较理想的模型。     

Band gap engineering in silicene: A theoretical study of density functional tight-binding theory

In this work, we performed first principles calculations based on self-consistent charge density functional tight-binding to investigate different mechanisms of band gap tuning of silicene. We optimized structures of silicene sheet, functionalized silicene with H, CH₃ and F groups and nanoribbons with the edge of zigzag and armchair. Then we calculated electronic properties of silicene, functionalized silicene under uniaxial elastic strain, silicene nanoribbons and silicene under external electrical fields. It is found that the bond length and buckling value for relaxed silicene is agreeable with experimental and other theoretical values. Our results show that the band gap opens by functionalization of silicene. Also, we found that the direct band gap at K point for silicene changed to the direct band gap at the gamma point. Also, the functionalized silicene band gap decrease with increasing of the strain. For all sizes of the zigzag silicene nanoribbons, the band gap is near zero, while an oscillating decay occurs for the band gap of the armchair nanoribbons with increasing the nanoribbons width. At finally, it can be seen that the external electric field can open the band gap of silicene. We found that by increasing the electric field magnitude the band gap increases.     

含羟基结构熔石英光电性质的第一性原理研究

熔石英是高功率激光装置中广泛使用的激光透镜材料,采用第一性原理结合平面波赝势方法,研究了熔石英材料中羟基结构的生成模式,系统计算了材料的电子态密度、差分电荷密度、原子电荷布居分布,分析了包含羟基熔石英材料的光学跃迁模式,研究结果表明:熔石英中的三配位硅原子缺陷在禁带中生成了两条缺陷能级,分别位于7.8和8.8 eV;研究还发现氢原子与五配位硅原子发生相互作用生成羟基结构,该反应还使三配位硅原子的杂化方式由sp~2变为sp~3,这种羟基结构会影响体系的电子结构,使原有的7.8和8.8ev缺陷能级消失,并在费米面上生成一条半占据态缺陷能级,引起激发能为6.2 eV的光学跃迁。     

Photo-absorption spectra of small hydrogenated silicon clusters using the time-dependent density functional theory

We present a systematic study of the photo-absorption spectra of various Si_nH_m clusters using the time-dependent density functional theory (TDDFT). The method uses a real-time, real-space implementation of TDDFT involving full propagation of the time dependent Kohn-Sham equations. Our results for SiH₄ and Si₂H₆ show good agreement with the earlier calculations and experimental data. We study the photo-absorption spectra of silicon clusters as a function of hydrogenation. For single hydrogenation, we find that in general, the absorption optical gap decreases showing a significant red shift for small sized clusters and as the number of silicon atoms increases the effect of a single hydrogen atom on the optical gap diminishes. For further hydrogenation the optical gap increases and for the fully hydrogenated clusters the optical gap is larger compared to corresponding pure silicon clusters corresponding to a blue shifted spectra.