一维无序二元固体中电子局域性质的研究

从单电子紧束缚模型的哈密顿量出发，格点能量随机取ε_A和ε_B，只计及格点之间的近程跳跃积分，建立了一维无序二元固体模型. 利用负本征值理论及无限阶微扰理论，对系统电子的本征值和本征态进行了数值计算. 结果表明与一定能量本征值对应的电子波函数只分布在系统的一定范围内，显示了其局域性. 借助传输矩阵方法，计算出电子的局域长度，讨论了局域长度随本征能量和无序度的变化关系，并研究了计入不同范围跳跃积分下，局域长度的变化特征. 关键词： 无序 二元固体 电子态 局域长度     

DNA分子链电子结构特性研究

在单电子紧束缚近似下，建立了一维无序二元DNA分子链模型，计算了链长为2×10⁴个碱基对的DNA分子链的电子态密度、局域化特性，并探讨了碱基对的不同组分、格点能量无序度对电子局域态的影响.结果表明：由于DNA分子链中格点能量无序及碱基对的不同组分的存在，其电子波函数呈现出局域化的特性，而局域长度作为衡量电子局域化程度的一个尺度，受碱基对的组分及格点能量无序度的影响. 关键词： DNA分子链 电子结构 电子局域态 局域长度     

准二维无序系统的电子结构

对形如N_t×N_l型准二维无序系统，只考虑格点之间的最近邻跳跃积分，采用特殊的格点编号方案，在单电子近似下，系统的哈密顿量可表示为简明对称矩阵，借助豪斯荷尔德变换将其约化为对称三对角矩阵，再利用负本征值理论及传输矩阵等方法,对系统态密度、局域长度及电导等电子结构特性进行数值计算. 重点研究了准一维四平行链和五平行链无序系统， 将结果与一维单链、准一维双链及三链系统进行对比，发现随维度的增加，系统的能带有所展宽，能态密度分布发生很大的变化，其峰值数量呈偶数规律增加. 并且在能带中心处存在有局域长度大于系统大小的扩展态，处于这些态下的系统具有较大电导. 从单链到多链，相当于扩大了系统的关联范围，使系统出现了类似非对角长程关联的行为. 关键词： 准二维无序系统 态密度 局域长度 电导     

DNA分子链的电子局域性质及电导的研究

将一维随机二元固体模型应用于DNA分子链，利用传输矩阵方法来研究系统电子态的局域性质并进而讨论系统的导电性质.对一个链长为50000个碱基对的DNA序列，数值分析了局域长度和电导随碱基对的摩尔百分数、本征能量和无序度的变化关系.结果表明，系统的局域长度和电导强烈地依赖于能量，在能带中心部分局域长度大于边沿部分.无序度也在一定程度上影响着局域长度，双方成反向变化的关系.对有限长度的DNA分子链，局域长度体现出明显的对碱基对摩尔百分数的依赖关系，对正常成分比例的随机DNA序列，在所有能量范围内系统的态都是局域的，系统的电导很小，系统呈现绝缘体行为.仅当一种碱基对在序列中所占比例很小时，系统中可以发现与特定分立能量值相对应的“扩展态”存在，处在这些态下的系统有较大的电导，但这些扩展态是不稳定的，在热力学极限之下会消失. 关键词： DNA分子链 电子局域 局域长度 电导     

缺陷对准周期磁超晶格输运性质的影响

研究了缺陷结构的Fibonacci磁超晶格的输运性质.结果表明,缺陷结构对纳米准周期链的电子输运性质有重要影响,特别是低能区电子输运 关键词： 缺陷 Fibonacci链 磁纳米结构 输运性质     

金刚石晶格上的对角无序与非对角无序非晶量子点

报道金刚石晶格上对角无序与非对角无序非晶量子点的理论研究，用简单的紧束缚哈密顿量描述模型的电子结构，用ｒｅｃｕｒｓｉｏｎ方法求解哈密顿方程，用边界条件对本征值的影响判断局域化，研究发现，带边为扩展态时，带宽的变化趋势与晶态量子点类似；带边为局域态时，尺寸超过某一临界长度后，带宽不变，但带边态密度随尺寸增大而增大。还研究了非晶量子点的介电函数虚部ε₂（?ω）。与扩展态对应的ε₂（?ω），对尺寸变化较敏感。与局域态对应的ε₂（?ω），当尺寸大于 关键词：     

晶界对庞磁电阻颗粒薄膜的磁学和输运性能的影响

采用脉冲电子束沉积技术，在Si(100)单晶衬底上沉积庞磁电阻La_0.67Ca_0.33MnO₃颗粒薄膜，并对它的磁学性能和电学输运性能进行了表征.研究晶界对庞磁电阻薄膜的物理性能的影响，结果表明，晶界的存在使得晶粒之间的耦合变弱，在变温磁化过程中表现出团簇玻璃态行为，金属—绝缘体转变温度(T_p)远远低于铁磁—顺磁转变温度(T_c).低温下电子输运具有弱局域化行为.在低磁场下，晶界的存在掩盖了La_0.67Ca_0.33MnO₃的本征磁电阻行为. 关键词： 脉冲电子束沉积 晶界 磁学和电学输运性能 庞磁电阻     

锂离子电池正极材料Li2FeSiO4的电子结构与输运特性

采用基于密度泛函理论第一性原理方法, 研究了对称性为Pmn2₁的正交结构聚阴离子型硅酸盐Li₂FeSiO₄及其相关脱锂相LiFeSiO₄的电子结构, 并进一步采用玻尔兹曼理论对其输运性质进行计算. 电荷密度分析表明, 由于强Si–O共价键的存在使Li₂FeSiO₄晶体结构在嵌脱锂过程中始终保持稳定, 体积变化率只有2.7%. 能带结构与态密度计算结果表明, 费米能级附近的电子结构主要受Fe-d轨道中电子的影响, Li₂FeSiO₄ 的带隙宽度明显小于LiFeSiO₄, 说明前者的电子输运能力优于后者. 输运性质计算表明, 电导率在300–800 K时对温度的变化并不敏感, 同时也证明了Li₂FeSiO₄晶体的电导率大于LiFeSiO₄晶体, 与能带和态密度分析结论一致.     

Fibonacci序列的统计属性和电子输运系数

对按膨胀规律A→AB和B→A生成的Fibonacci序列,采用一维随机行走模型数值计算了序列的自相关函数以及自行定义的准标准偏差.利用Hurst分析法研究了序列的再标度范围函数及其Hurst指数,并将结果与一维随机二元序列进行了对比.发现这些统计量有奇特的准周期振荡行为以及小于05的Hurst指数,直接论证了Fibonacci序列具有关联、标度不变及自相似等性质.从Anderson紧束缚模型出发,采用传输矩阵方法研究了Fibonacci序列的电子输运特性,讨论了输运系数对能量及其序列长度的依赖关系.研究 关键词： Fibonacci序列 统计属性 电子输运系数     

Debye屏蔽自洽势下Au50+离子的能级与振子强度

以惯性约束聚变实验中感兴趣的金的类铜离子(Au⁵⁰⁺)为例，讨论了等离子体中自由电子对复杂原子中电子行为的影响.采用受Debye屏蔽的Hartree-Fock-Slater自洽势，计算了Au⁵⁰⁺离子的主量子数n从1到7的28个本征态，得到了对应于一系列Debye长度Λ的能量本征值E_nl，即轨道束缚能，和能级之间的光学振子强度.与类氢情况相似：自由电子的屏蔽作用使所有能级均从无屏蔽时的位置向连续态移动，即电离限下移；对于每个能量本征态(n, 关键词：     

一维长程关联无序系统中的电子态

利用傅里叶滤波法在一维Anderson无序系统中产生了具有幂律谱密度公式s(q)∝q^-p形式的长程关联随机能量序列，并利用传输矩阵方法计算了系统中引入了长程关联后的局域长度，同时应用负本征值理论对系统中的电子态密度进行了分析，并分别把计算结果与系统中不具有长程关联时的局域长度与电子态密度进行了比较.结果表明，长程幂律关联的引入对电子态的性质产生了很大的影响，当关联指数p≥2.0时，在系统能带中心范围内发生了部分局域态向退局域态的转变，而同时电子态密度也发生了很大的变化，出现了六个范霍夫奇点，系统的能带范围也相应地得到展宽. 关键词： 无序系统 长程关联 局域长度 电子态密度     

Electronic properties of quasiperiodic Fibonacci chain including second-neighbor hopping in the tight-binding model

We present an exact real-space renormalization group (RSRG) scheme for the electronic Green's functions of one-dimensional tight-binding systems having both nearest-neighbor and next-nearest-neighbor hopping integrals, and determine the electronic density of states for the quasiperiodic Fibonacci chain. This RSRG method also gives the Lyapunov exponents for the eigenstates. The Lyapunov exponents and the analysis of the flow pattern of hopping integrals under renormalization provide information about the nature of the eigenstates. Next we develop a transfer matrix formalism for this generalized tight-binding system, which enables us to determine the wave function amplitudes. Interestingly, we observe that like the nearest-neighbor tight-binding Fibonacci chain, the present generalized tight-binding system also have critical eigenstates, Cantor-set energy spectrum and highly fragmented density of states. It indicates that these exotic physical properties are really the characteristics of the underlying quasiperiodic structure. Received 5 April 1999     

A multifractal study of wave functions in 1-D quasicrystals

Using multifractal analysis we study extended, self-similar and non-self-similar type of wave functions in the Fibonacci model. Extended states arising due to commutation of transfer matrices for certain blocks of atoms in quasiperiodic systems are shown to have the same signature as the Bloch states in terms of the singularity spectrum withf(α)=α=1. Numerically, however, the extended states show a typical multifractal behaviour for finite chain lengths. Finite size scaling corrections yield results consistent with that obtained analytically. The self-similar states at the band edges show a multifractal behaviour and they are energy dependent in the case of blocks of atoms arranged in a Fibonacci sequence. For non-self-similar states we obtain a non-monotonic behaviour off(α) as a function of the chain length. We also show that in cases where extended states exist, the cross-over from extended to non-self-similar states in gradual.     

硼烯纳米带能带结构和态密度的第一性原理研究

基于密度泛函理论,采用第一性原理的方法计算H修饰边缘不同宽度硼稀纳米带的电荷密度、电子能带结构、总态密度和分波态密度。结果表明,硼烯纳米带的宽度大小影响着材料的导电性能,宽度5的硼烯纳米带是间接带隙简并半导体,带隙值为0.674 eV,而宽度7的硼烯纳米带却具有金属材料的性质。分波态密度表明,宽度5的硼烯纳米带的费米能级附近主要是由B-2s、2p电子态贡献,H-1s主要贡献于下价带且具有局域性,消除了材料边缘的不稳定性。宽度7的B-2p和H-1s电子态贡献的导带和价带处于主导地位,费米能级附近B-2p和H-1s电子态的杂化效应影响材料的整体发光性能。     

一维压电Fibonacci类准周期声子晶体传输特性

基于传输矩阵法研究了一维压电Fibonacci类准周期声子晶体的传输特性, 比较了一维Fibonacci序列压电准周期声子晶体与非压电准周期声子晶体以及压电周期性声子晶体的透射性. 计算结果表明:弹性波通过一维准周期结构压电声子晶体时与周期性声子晶体一样会有带隙的出现, 且发现具有压电性的Fibonacci序列准周期声子晶体禁带宽度发生了展宽. 进一步讨论了入射角度对固定频率下声子透射系数的影响,结果表明一维压电Fibonacci序列准周期结构声子透射性依赖于入射角度的选取.     

弹性波通过一维复合材料系统的透射性质

提出了不同结构的一维弹性波复合材料系统模型,包括一维周期结构声子晶体、标准Fibonacci准周期结构声子晶体、广义Fibonacci准周期结构声子晶体以及完全无序结构的复合材料系统. 采用模式匹配理论法,数值计算了弹性波通过一维复合材料系统的透射系数. 计算结果表明,利用特殊的准周期结构声子晶体可获得比周期结构声子晶体更宽的带隙范围,准周期结构排列的复合材料系统相当于在周期结构中引入了缺陷体一样,带隙内出现了丰富的局域模式. 对弹性波/声波在复合材料系统中局域态性质的研究有助于弹性波/声波滤波器、导波器 关键词： 弹性波复合材料 局域化     

Electronic structures and edge effects of Ga_2S_2 nanoribbons

Ab initio density functional theory calculations are carried out to predict the electronic properties and relative stability of gallium sulfide nanoribbons(Ga_2S_2-NRs) with either zigzag- or armchair-terminated edges. It is found that the electronic properties of the nanoribbons are very sensitive to the edge structure. The zigzag nanoribbons(Ga_2S_2-ZNRs)are ferromagnetic(FM) metallic with spin-polarized edge states regardless of the H-passivation, whereas the bare armchair ones(Ga_2S_2-ANRs) are semiconducting with an indirect band gap. This band gap exhibits an oscillation behavior as the width increases and finally converges to a constant value. Similar behavior is also found in H-saturated Ga_2S_2-ANRs,although the band gap converges to a larger value. The relative stabilities of the bare ANRs and ZNRs are investigated by calculating their binding energies. It is found that for a similar width the ANRs are more stable than the ZNRs, and both are more stable than some Ga_2S_2 nanoclusters with stable configurations.     

广义Fibonacci准周期结构声子晶体透射性质的研究

提出了一维广义Fibonacci准周期结构的声子晶体模型. 对弹性波通过该一维准周期结构声子晶体的透射系数进行数值计算,并与周期结构和标准Fibonacci准周期结构声子晶体的透射系数进行比较. 结果表明,利用一维广义Fibonacci准周期结构的声子晶体可获得比周期结构和标准Fibonacci准周期结构声子晶体更大的带隙范围,同时在带隙内有更丰富的局域模式存在. 对局域模性质的研究有助于声波或弹性波滤波器的制作. 关键词： 广义Fibonacci准周期结构 声子晶体 局域化     

Extended State to Localization in Random Aperiodic Chains

The electronic states in Thus-Morse chain （TMC） and generalized Fibonacci chain （GFC） are studied by solving eigenequation and using transfer matrix method. Two model Hamiltonians are studied. One contains the nearest neighbor （n.n.） hopping terms only and the other has additionally next nearest neighbor （n.n.n.） hopping terms. Based on the transfer matrix method, a criterion of transition from the extended to the localized states is suggested for CFC and TMC. The numerical calculation shows the existence of both extended and localized states in pure aperiodic system. A random potential is introduced to the diagonal term of the Hamiltonian and then the extended states are always changed to be localized. The exponents related to the localization length as a function of randomness are calculated. For different kinds of aperiodic chain, the critical value of randomness for the transition from extended to the localized states are found to be zero, consistent with the case of ordinary one-dimensional systems.