|
1.
|
Co-Cr共掺杂金红石型TiO_2电子结构和光学性质的第一性原理研究 被引次数：1
|
|
|
|
|
|
|
杨志怀 张云鹏 康翠萍 张蓉 张美光《光子学报》,2014年第43卷第8期
|
|
|
基于密度泛函理论,采用第一性原理赝势平面波方法计算了Co、Cr单掺杂以及Co-Cr共掺杂金红石型TiO2的能带结构、态密度和光学性质.计算结果表明:纯金红石的禁带宽度为3.0eV,Co掺杂金红石型TiO2的带隙为1.21eV,导带顶和价带底都位于G点处,仍为直接带隙,在价带与导带之间出现了由Co 3d和Ti 3d轨道杂化形成的杂质能级;Cr掺杂金红石型TiO2的直接带隙为0.85eV,在价带与导带之间的杂质能级由Cr 3d和Ti 3d轨道杂化轨道构成,导带和价带都向低能级方向移动;Co-Cr共掺杂,由于电子的强烈杂化,使O-2p态和Ti-3d态向Co-3d和Cr-3d态移动,使价带顶能级向高能级移动而导带底能级向低能方向移动,极大地减小了禁带的宽度,也是共掺杂改性的离子选择依据.掺杂金红石型TiO2的介电峰、折射率和吸收系数峰都向低能方向移动;在E2.029eV的范围内,纯金红石的ε2、k和吸收系数为零,掺杂后的跃迁强度都大于未掺杂时的跃迁强度,Co-Cr共掺杂的跃迁强度大于Co掺杂及Cr掺杂,说明Co、Cr共掺杂更能增强电子在低能端的光学跃迁,具有更佳的可见光催化性能.
|
|
2.
|
ZnO能带及态密度的密度泛函理论研究
|
|
|
|
|
|
|
郭连权 武鹤楠 刘嘉慧 马贺 宋开颜 李大业《人工晶体学报》,2009年第38卷第2期
|
|
|
本文采用基于密度泛函理论框架下第一性原理的平面波赝势方法,并采用局域密度近似(LDA)理论和ABINIT软件对ZnO电子结构进行了计算.得到了ZnO的能带和态密度曲线.研究表明,ZnO的价带基本上可以分为三个区域,即下价带区、上价带区和位于-18.1 eV处的宽度为1.1 eV的价带;导带部分主要是由Zn的4s态贡献的,O的2p态在该区域内具有微弱的贡献;ZnO是一种直接宽禁带半导体,导带底和价带顶位于布里渊区中心处,带隙为0.9 eV,相对比较该结果优于一些文献给出的计算值.
|
|
3.
|
纳米ZnO薄膜的光致发光性质 被引次数：14
|
|
|
|
|
|
|
宋国利 孙凯霞《光子学报》,2005年第34卷第4期
|
|
|
利用溶胶－凝胶法制备了纳米ZnO薄膜，室温下测量了样品的光致发光谱(PL)、吸收谱(ABS)、X射线衍射谱(XRD)．X射线衍射(XRD)的结果表明：纳米ZnO薄膜呈多晶状态，具有六角纤锌矿晶体结构和良好的C轴取向．观察到二个荧光发射带，中心波长分别位于395 nm的紫带、524 nm的绿带和450 nm附近的蓝带．证实了纳米ZnO薄膜绿光可见发射带来自氧空位(VO)形成的浅施主能级和锌空位(VZn)形成的浅受主能级之间的复合;450 nm附近的蓝带来自电子从VO的浅施主能级到价带顶或锌填隙(Zni) 到价带顶或导带底到VZn的浅受主能级的复合．
|
|
4.
|
CuI晶体及其缺陷态电子结构的模拟
|
|
|
|
|
|
|
顾牡 刘峰松 张睿《发光学报》,2004年第25卷第4期
|
|
|
利用相对论密度泛函理论和嵌入分子团簇方法，模拟计算了具有闪锌矿结构的γ态CuI晶体及其缺陷态的电子结构。结果显示晶体的本征能级结构：价带顶主要由I5p和Cu3d轨道杂化组成，导带底由Cu4s轨道组成，禁带宽度为3．1eV，该结果与实验相符。在不同缺陷态的计算中，四面体间隙铜缺陷相对其他间隙缺陷更易于在晶体中形成，其中Cu3d→4s跃迁能量为3．2eV，推测与CuI晶体发光密切相关。
|
|
5.
|
CdS/ZnO纳米复合结构制备及荧光特性研究
|
|
|
|
|
|
|
黄杰 胡陈力 毛建敏 沈为民 王乐 余静《光谱学与光谱分析》,2017年第37卷第9期
|
|
|
为增强CdS纳米粒子的荧光强度,以及稳定性,研究了Cd,S不同质量比,有无稳定剂等条件下CdS纳米粒子的制备及荧光特性.在碱性条件下,利用水热法合成了CdS/ZnO的纳米复合结构,并对所有样品进行了XRD、荧光光谱和SEM表征.测试结果表明所制备的CdS纳米粒子和CdS/ZnO的纳米复合结构粒子成分单一且纯净;ZnO复合在CdS表面;在紫外光(328.5 nm)激发下,CdS/ZnO纳米复合结构的发射峰位于463 nm处,峰形窄而对称,CdS/ZnO纳米复合结构的荧光强度比CdS纳米粒子的荧光强度有显著增强,且CdS和ZnO物质量之比为1:1条件下,荧光强度最高,其荧光效率比单一CdS纳米粒子高出11%.通过第一性原理计算结果表明,CdS能带结构中,Cd-4d,S-3p和Cd-5s能带分别由5条、3条和1条能级构成,对比不同轨道的分态密度强度,看出CdS的导带边主要由Cd-5s轨道贡献,而价带边主要由S-3p轨道贡献,能量在-7 eV附近的电子态主要由Cd-4d轨道贡献.而ZnO上价带主要由O-2p电子构成,靠近费米能级的价带区域则主要由Zn-3 d电子贡献,在导带部分,主要来源于Zn-4s和O-2p电子.由于在两种材料的复合结构中Zn-3d电子的能级和S-3p电子的能级接近,存在着二型带阶结构使能带变窄,容易形成跃迁,减小电子-空穴的复合,从而促进复合结构荧光效率的提高.
|
|
6.
|
氧化锌量子点浅施主能级增强绿色光致发光光谱的实验证明
|
|
|
|
|
|
|
周晓云 耶红刚 黄鳌 卢志鹏《光谱学与光谱分析》,2017年第37卷第2期
|
|
|
利用溶胶-凝胶法制备了粒径在5 nm左右的氧化锌量子点,通过测量氧化锌量子点光致发光光谱、吸收光谱以及荧光寿命得到氧化锌量子点绿光光谱可分为两种且对应不同发光机理.较高能量的绿光光谱是电子由导带底跃迁至氧空穴辐射产生的,而较低能量的则归因于电子由浅施主能级跃迁到氧空位,这种浅施主能级能够增强绿光发射且激发光能量稍小于带隙时绿光光谱相对强度达到最大.其次,实验得到氧化锌量子点的蓝光光谱是由于激发电子从锌间隙能级跃迁至价带产生.该研究提出并分析了氧化锌量子点绿光光谱的两种发光机制,可为其在光学方面的应用提供参考.
|
|
7.
|
退火处理对ZnO薄膜发光特性的影响 被引次数：4
|
|
|
|
|
|
|
苏凤莲 彭观良 邹军 宋词 杭寅 徐军 周圣明《人工晶体学报》,2005年第34卷第1期
|
|
|
用脉冲激光沉积法(PLD)在MgO(100)、a-Al2O3(0001)和MgAl2O4(111)衬底上沉积了ZnO薄膜，测量了它们的发射光谱，观察到430nm的蓝光发射，并研究了退火、衬底和激发波长对ZnO薄膜这一蓝光发射的影响。指出ZnO薄膜中430nm的蓝光发射是由锌填隙原子缺陷能级到价带顶能级间的跃迁以及电子从氧空位浅施主能级到价带顶能级间的跃迁两种机理共同作用的结果。在MgO衬底上沉积的ZnO薄膜在350nm光激发下蓝光发射峰最强。
|
|
8.
|
内在缺陷与Cu掺杂共存对ZnO电磁光学性质影响的第一性原理研究
|
|
|
|
|
|
|
张梅玲 陈玉红 张材荣 李公平《物理学报》,2019年第68卷第8期
|
|
|
采用基于自旋密度泛函理论的平面波超软赝势方法，研究了Cu掺杂ZnO （简称CuZn）与内在缺陷共存对ZnO电磁光性质的影响. 结果表明，Cu是以替位受主的形式掺入的；制备条件对CuZn及内在缺陷的形成起至关重要的作用，富氧条件下Cu掺杂有利于内在缺陷的形成，且CuZn-Oi最易形成；相反在缺氧条件下，Cu掺杂不利于内在缺陷的形成. 替位Cu的3d电子在价带顶形成未占据受主能级，产生p导电类型. 与CuZn体系相比，CuZn-VO体系中载流子浓度降低，导电性变差；CuZn-VZn体系中载流子浓度几乎不变，对导电性没影响；CuZn-Oi体系中载流子浓度升高，导电性增强. 纯ZnO体系无磁性；而Cu掺杂ZnO体系，与Cu原子相连的O原子，电负性越小，键长越短，对磁矩贡献越大；CuZn与CuZn-Oi体系中的磁矩主要是Cu的3d电子与Z轴上O的2p电子耦合产生的；CuZn中存在空位缺陷（VO，VZn）时，磁矩主要是Cu 3d电子与XY平面内O的2p电子强烈耦合所致；CuZn中存在VZn时，磁性还包含VZn周围O（5，6）号原子2p轨道自旋极化的贡献；所有体系中Zn原子自旋对称，不产生磁性. CuZn-VZn和CuZn-Oi缺陷能态中，深能级中产生的诱导态是O-O 2s电子相互作用产生的. CuZn模型的光学带隙减小，导致吸收边红移；CuZn-VZn模型中吸收和反射都增强，使得透射率降低.
|
|
9.
|
TiO2缺陷结构电子性质的第一性原理计算
|
|
|
|
|
|
|
周虹君《原子与分子物理学报》,2017年第34卷第4期
|
|
|
本文采用第一性原理研究了O空位缺陷，Ti空位缺陷TiO2的能带结构、总态密度、吸收谱. 结果发现：与TiO2超胞结构的能带相比，O空位缺陷体系的价带与导带能量均向低能区域移动，费米能级与导带底交错，呈现出n型半导体； Ti空位缺陷的TiO2的费米能级与价带顶部的能级交错，为p型半导体材料. 对于O空位缺陷TiO2总态密度与分波态密度在低能区的态密度则主要由O的3s、3p轨道贡献的能量，而在费米能附近的态密度则主要由Ti的4d轨道贡献能量； Ti空位缺陷的态密度总态密度仍然由O的3s、 3p和Ti的4d轨道贡献的能量；同时分析吸收光谱发现峰值下移较多的是钛缺陷体系，其原因在于Ti 缺陷结构中未成键电子的相互作用.
|
|
10.
|
Ag掺杂P型ZnO薄膜及其同质结的光电性质
|
|
|
|
|
|
|
孙利杰 钟声 张伟英 王筝 林碧霞 傅竹西《发光学报》,2008年第29卷第2期
|
|
|
采用磁控溅射技术在Si基片上生长了Ag掺杂的ZnO薄膜,XRD测试表明所得薄膜结晶性质良好,未出现Ag的分相。未掺杂和Ag掺杂氧化锌薄膜的低温(10K)光致发光(PL)谱显示:Ag的掺入使得中性施主束缚激子发射(D0X)显著减弱,并且在3.315eV处观测到了与Ag有关的施主-受主对(DAP)发射,受主缺陷的形成归因于掺入的Ag替位Zn。计算得到受主能级离价带顶约110meV。霍尔效应测得电阻率约0.1Ω.cm,迁移率约36cm2/V.s,空穴浓度约1.7×1018cm-3。在此基础上制备了ZnO∶Ag/ZnO的同质结,I-V测试显示了明显的整流特性,且反向漏电流很小。所有结果表明Ag掺杂的氧化锌薄膜已经转化为p型。
|
|
11.
|
金红石型TiO2点缺陷性质的第一性原理研究 被引次数：7
|
|
|
|
|
|
|
冯庆 王新强 刘高斌《原子与分子物理学报》,2008年第25卷第5期
|
|
|
本文运用基于局域密度泛函和赝势的第一性原理方法研究了金红石相TiO2点缺陷的电子性质,结果表明氧空位缺陷使晶体的费米能量升高,在能隙中没有产生杂质能级.钛空位缺陷使晶体的费米能量降低,并在价带顶部产生了一个杂质能级,与价带顶能量相差约0.4 eV.本文还计算了金红石相TiO2在具有氧空位和钛空位点缺陷情况下的键长变化、态密度和电荷布居状况.
|
|
12.
|
B掺杂锐钛矿型(101)面的电子结构和光学性质研究
|
|
|
|
|
|
|
张理嫩《原子与分子物理学报》,2012年第29卷第6期
|
|
|
采用平面波超软赝势方法计算了B掺杂锐钛矿型TiO2(101)面的几何结构、缺陷形成能、电子结构和光学性质.分析B掺杂后的几何结构,发现氧化气氛下B易于掺杂间隙1处,还原气氛下易于替位掺杂O3C2.计算了掺杂前后的氧空位VO形成能和替位形成能,得出B掺杂和氧空位相互促进的结论.B掺杂在导带底引入了杂质能级,B的2p态和Ti的3d态发生强烈关联而使带隙变窄,发生红移现象.O空位也使带隙变窄,但未发现红移现象.B掺杂和O空位同时存在则使吸收光谱扩展至整个可见光区.
|
|
13.
|
B掺杂锐钛矿型(101)面的电子结构和光学性质研究
|
|
|
|
|
|
|
张理嫩《原子与分子物理学报》,2011年第28卷第5期
|
|
|
采用平面波超软赝势方法计算了B掺杂锐钛矿型TiO2(101)面的几何结构、缺陷形成能、电子结构和光学性质.分析B掺杂后的几何结构,发现氧化气氛下B易于掺杂间隙1处,还原气氛下易于替位掺杂O3C2.计算了掺杂前后的氧空位VO形成能和替位形成能,得出B掺杂和氧空位相互促进的结论.B掺杂在导带底引入了杂质能级,B的2p态和Ti的3d态发生强烈关联而使带隙变窄,发生红移现象.O空位也使带隙变窄,但未发现红移现象.B掺杂和O空位同时存在则使吸收光谱扩展至整个可见光区.
|
|
14.
|
掺铁铌酸锂晶体第一性原理研究
|
|
|
|
|
|
|
雷晓蔚 林竹 赵辉《原子与分子物理学报》,2011年第28卷第5期
|
|
|
利用第一性原理研究了Mn:LiNbO3晶体的电子结构和光学性质。结果表明，Mn掺杂产生了杂质能级，主要由Mn的d态轨道贡献。杂质能级与导带之间的带隙小于理想LiNbO3晶体导带与价带之间宽度，降低了电子跃迁所需能量。同时，掺杂也降低了各原子的电子轨道能量。晶体中最高占据轨道不再是O的2p轨道，而是Mn的d 轨道。掺杂离子在晶体中同时充当电子的施主与受主。静态介电常数在掺杂后有明显的增大。Mn的掺杂使晶体在可见光区域的光学性质产生变化，并使晶体的吸收谱在可见光区域产生吸收峰。
|
|
15.
|
掺锰铌酸锂晶体第一性原理研究 被引次数：2
|
|
|
|
|
|
|
雷晓蔚 林竹 赵辉《原子与分子物理学报》,2010年第27卷第5期
|
|
|
利用第一性原理研究了Mn:LiNbO3晶体的电子结构和光学性质。结果表明，Mn掺杂产生了杂质能级，主要由Mn的d态轨道贡献。杂质能级与导带之间的带隙小于理想LiNbO3晶体导带与价带之间宽度，降低了电子跃迁所需能量。同时，掺杂也降低了各原子的电子轨道能量。晶体中最高占据轨道不再是O的2p轨道，而是Mn的d 轨道。掺杂离子在晶体中同时充当电子的施主与受主。静态介电常数在掺杂后有明显的增大。Mn的掺杂使晶体在可见光区域的光学性质产生变化，并使晶体的吸收谱在可见光区域产生吸收峰。
|
|
16.
|
水热合成ZnO：Cd纳米棒的微结构及光致发光特性
|
|
|
|
|
|
|
王长远 杨晓红 马勇 冯媛媛 熊金龙 王维《物理学报》,2014年第63卷第15期
|
|
|
采用水热法制备了ZnO和不同掺杂浓度的ZnO：Cd纳米棒，通过SEM，XRD、拉曼光谱等的分析，研究了ZnO和ZnO：Cd的微结构并测试分析了其光致发光特性. 结果表明，ZnO和ZnO：Cd纳米棒呈六角纤锌矿结构，Cd掺杂使得纳米棒体积更小. 由于内部张应力的影响，Cd掺杂使得材料光学带隙减少. 当掺杂浓度为2%时，合成的材料光致发光谱中出现了位于2.67 eV处，由导带底和Zn空位（VZn）缺陷能级跃迁造成的蓝光发射峰，并且Cd的掺入使得位于2.90 eV附近的紫光发射峰强度增强，对于研究ZnO蓝紫发光器件具有重要的意义. 关键词： 水热法 ZnO：Cd纳米棒 微结构 光致发光
|
|
17.
|
点缺陷对单层MoS2电子结构及光学性质的影响研究
|
|
|
|
|
|
|
范梦慧 谢泉 蔡勋明 岑伟富 骆最芬 郭笑天 闫万珺《原子与分子物理学报》,2015年第32卷第6期
|
|
|
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MoS2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MoS2属于直接带隙半导体，禁带宽度为1.749ev,V-Mo缺陷的存在使得MoS2转化为间接带隙Eg=0.671eV的p型半导体，V-S缺陷MoS2的带隙变窄为Eg=0.974eV，S-Mo缺陷的存在使得MoS2转化为间接带隙Eg=0.482eV； Mo-S缺陷形成Eg=0.969eV直接带隙半导体，费米能级上移靠近价带。 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MoS2的光学性质影响最为显著，可以增大MoS2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。
|
|
18.
|
PbWO4晶体电子结构的理论计算 被引次数：9
|
|
|
|
|
|
|
叶小玲 杨啸宇 施朝淑 郭常新《物理学报》,1999年第48卷第10期
|
|
|
采用相对论性的离散变分DV-Xα方法模拟计算了具有复杂晶体结构的PbWO4晶体的本征能级结构，其价带顶主要由O 2p轨道组成，导带底主要由W 5d轨道构成；Pb 6s电子的绝大部分分布在距价带底～2eV处的窄带中，同时也有少量分布在价带；禁带宽度大约是4.4eV,计算结果与实验数据符合得较好.
|
|
19.
|
第一性原理的广义梯度近似+U方法的纤锌矿Zn1-xMgxO极化特性与Zn0.75Mg0.25O/ZnO 界面能带偏差研究
|
|
|
|
|
|
|
吴孔平 齐剑 彭波 汤琨 叶建东 朱顺明 顾书林《物理学报》,2015年第64卷第18期
|
|
|
在纤锌矿结构Zn1-xMgxO/ZnO异质结构中发现了高迁移率的二维电子气(2DEG), 2DEG 的产生很可能是由于界面上存在不连续极化, 而且2DEG通常也被认为是由极化电荷产生的结果. 为了探索2DEG的形成机理及其产生的根源, 研究Zn1-xMgxO合金的极化特性与ZnO/Zn1-xMgxO超晶格的能带排列是非常必要的. 基于第一性原理广义梯度近似+U方法研究了Zn1-xMgxO合金的自发极化随Mg组分x的变化关系, 其中极化特性的计算采用Berry-phase方法. 由于ZnO与Zn1-xMgxO 面内晶格参数大小相当, ZnO 与Zn1-xMgxO 的界面匹配度优良, 所以ZnO/Zn1-xMgxO 超晶格模型较容易建立. 计算了Mg0.25Zn0.75O/ZnO超晶格静电势的面内平均及其沿着Z(0001)方向上的宏观平均. (5+3)Mg0.25Zn0.75O/ZnO超晶格拥有较大的尺寸, 确保远离界面的Mg0.25Zn0.75O与ZnO区域与块体计算情况一致. 除此之外, 基于宏观平均为能量参考, 计算得到Mg0.25Zn0.75O/ZnO超晶格界面处价带偏差为0.26 eV, 并且导带偏差与价带偏差的比值处于合理区间, 这与近来实验上报道的结果相符. 除了ZnO在[0001]方向上产生自发极化外, 由于在ZnO中引入Mg杂质会产生应变应力, 导致MgxZn1-xO层产生额外的极化值. 这样必然会在Mg0.25Zn0.75O/Zn界面处产生非连续极化现象, 促使单极性电荷在界面处积累, 从而在Mg0.25Zn0.75O/Zn超晶格中产生内在电场. 此外, 计算了Mg0.25Zn0.75O/ZnO超晶格的能带排列, 由于价带偏差Δ EV=0.26 eV与导带偏差ΔEC=0.33 eV, 表明能带遵循I型排列. Mg0.25Zn0.75O/ZnO 的这种能带排列方式足以让电子与空穴在势阱中产生禁闭作用. 2DEG在电子学与光电子学领域都有重要应用, 本文的研究结果将对Mg0.25Zn0.75O/ZnO 界面2DEG的设计与优化中起到重要作用, 并且可以作为研究其他Mg组分的MgxZn1-xO/ZnO超晶格界面电子气特性的参考依据.
|
|
20.
|
ZnLaxSn-x（x=4，8）半导体材料光电性质的第一性原理计算
|
|
|
|
|
|
|
周虹君《原子与分子物理学报》,2017年第34卷第6期
|
|
|
本文采用第一性原理研究了ZnS，Zn La4Sn-4，ZnLa8Sn-8三个体系的能带结构、分态密度、总态密度以及复介电函数.研究结果显示: ZnS体系的价带顶和导带底都在G点处，为直接带隙材料；ZnLa4Sn-4，Zn La8Sn-8两体系的导带向价带移动，费米能级处有多条能级穿过，费米能级处附近的态密度则由S 3p ，Zn 3p和La 5d以及5p 轨道组成；对比分析ZnS，ZnLa4Sn-4，ZnLa8Sn-8三个体系的复介电函数的虚部发现Zn La4Sn-4、ZnLa8Sn-8体系在0-10eV区域内的介电峰都少于本征结构，而在10到20eV的高能量区间内，ZnLa4Sn-4、ZnLa8Sn-8体系介电峰的相应幅度较ZnS增强.
|
