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1.
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3C-SiC材料p型掺杂的第一性原理研究
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张云 邵晓红 王治强《物理学报》,2010年第59卷第8期
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采用基于第一性原理的密度泛函理论平面波超软赝势法,研究了SiC材料p型掺杂的晶体结构和电子结构性质,得到了优化后体系的结构参数,掺杂形成能,能带结构和电子态密度,计算得到掺杂B,Al,Ga在不同浓度下的禁带宽度.结果表明:随着掺杂B原子浓度的增大,禁带宽度随之减小;而随着掺杂Al,Ga原子浓度的增大,禁带宽度随之增大;在相同浓度下,掺杂Ga的禁带宽度大于掺杂Al,掺Al禁带宽度大于掺B.
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2.
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Si掺杂锐钛矿TiO2的第一性原理研究
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史卫梅 陈其凤 徐耀 吴东 霍春芳《原子与分子物理学报》,2011年第28卷第2期
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为了研究Si掺杂对锐钛矿TiO2的电子结构和光催化性能的影响，利用基于第一性原理的密度泛函理论计算了纯TiO2及Si掺杂TiO2的杂质形成能、能带结构及态密度。研究结果表明，Si的掺杂位置与制备条件有关，富钛和富氧条件下，Si最容易代替TiO2中Ti的位置。几何优化后Si掺杂TiO2超晶胞的晶格参数和晶胞体积都发生一定程度的畸变，有利于电子-空穴分离，促进光催化反应进行。Si代替Ti的位置时，禁带宽度减小，发生红移现象；另外两种掺杂状态下，禁带宽度增大，发生蓝移。掺杂位置不同，Si 3p和3s态分布范围不同，是引起电子结构发生不同变化的主要原因。
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3.
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Zn1-xTMxO (TM=Al,Ga, In)导电性能的模拟计算
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侯清玉 董红英 马文 赵春旺《物理学报》,2013年第62卷第15期
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基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法, 构建了未掺杂与相同掺杂浓度的Zn1-xTMxO (TM=Al, Ga, In) 超胞模型,分别对模型进行了几何结构优化、态密度分布和能带分布的计算. 结果表明, 分别高掺杂 (Al, Ga, In) 相同原子分数3.125 at%的条件下, In掺杂对ZnO导电性能最好的结果, 计算结果和实验结果相一致. 关键词： (Al,Ga,In) 高掺ZnO 导电性能 第一性原理
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4.
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B-Al共掺杂3C-SiC的第一性原理研究
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周鹏力 史茹倩 何静芳 郑树凯《物理学报》,2013年第62卷第23期
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采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法，计算了未掺杂，B，Al单掺杂和B-Al共掺杂的3C-SiC的晶格参数、能带结构、态密度、有效质量、载流子浓度和电阻率. 计算结果表明：掺杂后导带和价带都向高能端移动，价带移动速度更快一些，使得禁带宽度都有一定程度的减小，其中B-Al共掺杂的禁带宽度最窄，纯净3C-SiC的禁带宽度最宽；B掺杂会减小价带顶空穴的有效质量，Al掺杂则反之，B-Al共掺杂补偿了二者的差异，和未掺杂的3C-SiC价带顶空穴的有效质量很接近. B和Al作为受主杂质，会极大地提高价带顶空穴载流子的浓度，而且B-Al共掺杂的3C-SiC的价带空穴浓度是B，Al单掺杂时的3倍. 4种体系中，B-Al共掺杂得到的电阻率是最低的，同单掺杂相比具有明显的性能优势. 关键词： 3C-SiC B-Al共掺杂 电阻率 第一性原理
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5.
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Ac掺杂β-FeSi_2光电性质的第一性原理研究
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张春红 张忠政 闫万珺 周士芸 桂放 郭本华《光学学报》,2014年第11期
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基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理赝势平面波方法,对锕(Ac)掺杂β-FeSi2的几何结构,电子结构和光学性质进行了计算与分析。几何结构的计算表明:Ac掺杂后β-FeSi2晶格常数a、b及c都有所变化,晶胞体积增大。电子结构的计算表明:Ac掺入后导致费米面进入导带,能带结构仍为准直接带隙,但是带隙明显变窄;费米能级附近,总电子态密度主要由Fe的3d层和Si的3p层电子态密度决定,Ac的6d层电子态密度贡献很小。光学性质的计算表明:静态介电常数ε1(0)明显提高,介电函数的虚部ε2的峰值向低能方向移动并且减弱,折射率n0明显提高,消光系数k向低能方向有一微小的偏移,吸收峰增强,平均反射效应变化不大,计算结果为β-FeSi2材料掺杂改性的实验研究提供了理论依据。
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6.
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钙钛矿型氧化物BaBO3-δ （B=Fe、Co、Nb）电子结构和氧空位形成能的第一性原理研究
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于立安 金璐 韩敏芳《人工晶体学报》,2012年第41卷第3期
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基于第一性原理的密度泛函理论,分别对钙钛矿型氧化物BaFeO3、BaCoO3和BaNbO3的电子结构和氧空位形成能进行了理论模拟,经优化后得到的晶胞参数与实验文献值吻合良好。通过比较密度泛函理论计算得到的晶格能和氧空位形成能,发现体系稳定性表现为BaCoO3
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7.
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Al-N共掺杂3C-SiC介电性质的第一性原理计算
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周鹏力 郑树凯 田言 张朔铭 史茹倩 何静芳 闫小兵《物理学报》,2014年第63卷第5期
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采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法，建立了未掺杂，Al，N单掺杂和Al-N共掺杂3C-SiC的4种超晶胞模型，并分别对模型进行了几何结构优化，对比研究了其能带结构，态密度分布和介电常数. 计算结果表明：Al掺杂会增大SiC的晶格常数，而N对SiC的晶格影响很小. Al掺杂会导致费米能级进入价带，使3C-SiC成为p型半导体，且带隙宽度略为加宽.N掺杂后的SiC其导带和价带均向低能端发生移动，带隙稍有减小. 本征3C-SiC几乎不具备微波介电损耗性能. 但是可以通过进行Al掺杂或N掺杂加以改善，Al掺杂后的效果尤为突出. 计算发现Al-N共掺杂后的3C-SiC材料在8.2–12.4 GHz范围内其微波介电损耗性能急剧下降，与实验结果相符合，并对这一结果进行了讨论分析. 关键词： Al-N共掺杂 3C-SiC 介电性质 第一性原理
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8.
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Al和N共掺p型Zn1-xMgxO电子结构的第一性原理计算 被引次数：1
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刘强 程新路 杨向东 范勇恒《物理学报》,2009年第58卷第4期
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采用密度泛函理论下的第一性原理平面波超软赝势方法,对Zn1-xMgxO超晶胞和掺杂Al,N后的Zn1-xMgxO超晶胞分别进行了优化计算.结合广义梯度近似计算了Al和N共掺杂后Zn1-xMgxO的能带结构、电子态密度和Mulliken电荷布居分布.计算表明:掺入N原子的2p态电子为Zn1-xMgxO价带顶提供空穴载流子,使Zn1-xMgxO价带顶向高能方向移动;掺入Al原子的3p态电子则与N原子的2p态电子在费米能级附近发生轨道杂化,使费米能级处价带能级展宽,Al和N共掺杂可获得p型Zn1-xMgxO.
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9.
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Sn_(1-x)Sb_xO_2固溶体电极的形成能与电子结构
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梁镇海 丁永波 樊彩梅 郝晓刚 韩培德《物理化学学报》,2010年第26卷第3期
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为研究Sb掺杂对Ti/snO_2电极稳定性与导电性的影响,采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法对金红石型SnO_2及不同比例Sb掺杂SnO_2体系进行了第一性原理计算,用广义梯度近似方法优化了Sn_(1-x)Sb_xO_2固溶体电极的晶体结构,计算了掺杂前后体系的电子结构以及不同掺杂比例时的形成能.结果表明:Sb替代Sn后,晶格常数与晶胞体积均增加,但掺杂形成能随掺杂量变化不大,在掺杂量为0.083时掺杂形成能达到最低值5.08 eV,稳定性最好.掺杂Sb后,在费米能级至最低导带处存在Sb 5s电子态分布,产生施主能级;同时Sb掺杂后,在导带底形成的可填充电子数也从未掺杂的4增加到了掺杂后的19,导电性明显增强,且在掺杂量为0.063时导电性最强.本文的计算结果为钛基Sn_(1-x)Sb_xO_2氧化物电极的开发与应用提供了理论依据.
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10.
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Sn1-xSbxO2固溶体电极的形成能与电子结构
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梁镇海 丁永波 樊彩梅 郝晓刚 韩培德《物理化学学报》,2010年第26卷第3期
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为研究Sb掺杂对Ti/SnO2电极稳定性与导电性的影响, 采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法对金红石型SnO2及不同比例Sb掺杂SnO2体系进行了第一性原理计算, 用广义梯度近似方法优化了Sn1-xSbxO2固溶体电极的晶体结构, 计算了掺杂前后体系的电子结构以及不同掺杂比例时的形成能. 结果表明: Sb替代Sn后, 晶格常数与晶胞体积均增加, 但掺杂形成能随掺杂量变化不大, 在掺杂量为0.083时掺杂形成能达到最低值5.08 eV,稳定性最好. 掺杂Sb后, 在费米能级至最低导带处存在Sb 5s电子态分布, 产生施主能级; 同时Sb掺杂后, 在导带底形成的可填充电子数也从未掺杂的4增加到了掺杂后的19, 导电性明显增强, 且在掺杂量为0.063时导电性最强. 本文的计算结果为钛基Sn1-xSbxO2氧化物电极的开发与应用提供了理论依据.
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11.
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稀土元素La掺杂β-FeSi2的几何结构和电子结构的第一性原理研究
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张忠政 张春红 闫万珺 周士芸 桂放 郭本华 张在玉《原子与分子物理学报》,2014年第31卷第2期
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采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对稀土元素La掺杂β-FeSi2的几何结构、能带结构、态密度进行了理论计算.几何结构的计算表明:La掺杂后使β-FeSi2的晶格常数a、b、c都变大了,使得晶胞体积也相应增大;La掺杂β-FeSi2的置换位置为FeⅡ位.电子结构的计算表明:能带结构为直接带隙,禁带宽度变窄仅为0.013eV;费米面进入价带,能带数目增多,态密度峰值减小,费米面附近载流子浓度显著增大.这些结果为β-FeSi2光电材料掺杂改性的实验和理论研究提供理论依据.
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12.
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Ga高掺杂对ZnO的最小光学带隙和吸收带边影响的第一性原理研究
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侯清玉 董红英 马文 赵春旺《物理学报》,2013年第62卷第15期
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采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法, 建立了纯的和四种不同Ga掺杂量的ZnO超胞模型, 分别对模型进行了几何结构优化、能带结构分布、态密度分布和吸收光谱的计算. 结果表明, 在本文限定的Ga掺杂量2.08 at%–6.25 at%的范围内, 随着Ga掺杂量的增加, 掺杂后的ZnO体系体积变化不是很大, 但是, 掺杂体系ZnO的能量增加, 掺杂体系变得越来越不稳定, 同时, 掺杂体系ZnO的Burstein-Moss 效应越显著, 最小光学带隙变得越宽, 吸收带边越向高能方向移动. 计算结果和实验结果相一致. 关键词： Ga高掺杂ZnO 电子结构 吸收光谱 第一性原理
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13.
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Al-N共掺杂ZnO的第一性原理研究 被引次数：1
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张小超 樊彩梅 丁永波 梁镇海 韩培德《人工晶体学报》,2010年第39卷第6期
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为了研究p型ZnO的掺杂改性,本文运用第一性原理密度泛函理论研究了未掺杂,Al、N单掺杂和Al-N共掺杂ZnO晶体的几何结构、能带结构、电子态密度.计算结果表明:未掺杂,Al、N单掺杂和Al-N共掺杂ZnO的超晶胞体积分别为0.2043 nm3、0.2034 nm3、0.2027 nm3、0.1990 nm3,带隙分别为0.72 eV、0.71 eV、0.60 eV、0.55 eV;N是比较理想的p型掺杂受主,若在禁带中再引入激活施主Al后,可填充的电子数由原来的19个增加到24个,N原子接受从价带跃迁的电子使价带产生非局域化空穴载流子,从而提高了晶体的导电性.与未掺杂,Al、N单掺杂相比,Al-N共掺杂ZnO具有更稳定的结构,更窄的带隙,更好的导电性,更有利于实现p型化.
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14.
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Ga掺杂ZnO的电子结构与电性能的研究
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蒋志年 张飞鹏 张忻 路清梅 张久兴《原子与分子物理学报》,2015年第32卷第2期
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采用密度泛函理论广义梯度近似第一性原理计算的方法研究了n型Ga掺杂的纤锌矿结构氧化物ZnO的晶格结构、能带结构和态密度,在此基础上分析了其电性能.计算结果表明,掺杂ZnO氧化物晶格a,b轴增大,c轴略有减小;Ga掺杂ZnO氧化物两能带之间具有0.6eV的直接带隙,需要载流子(电子)跃迁的能隙宽度较未掺杂的ZnO氧化物减小;掺杂体系费米能级附近的态密度大大提高,其能带主要由Gas态、Zns态和Os态电子构成,且他们之间存在着强相互作用,其中Gas态电子对导带贡献最大.电输运性能分析结果表明,Ga掺杂ZnO氧化物导电机构由Znp-Op电子在价带与导带的跃迁转变为Gas-Znd-Os电子在价带与导带的跃迁,这也表明Gas态电子在导电过程中的重要作用;掺杂体系费米能级附近的载流子有效质量较未掺杂体系增大,且价带中的载流子有效质量较大,导带中的载流子有效质量较小.
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15.
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过渡金属TM(V,Cr,Mn)掺杂ZnS的电子结构和磁性
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牛毅君 杨聚宝 焦照勇 沈克胜 张现周《原子与分子物理学报》,2013年第30卷第3期
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采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理赝势平面波方法,对过渡金属V、Cr、Mn掺杂ZnS的超晶胞体系进行了几何结构优化,计算了晶格常数、电子结构与磁学性质.研究结果表明:掺入V,Cr后,ZnS表现出明显的半金属性,而掺入Mn后,半金属性不明显；掺入过渡金属TM(V,Cr,Mn)后系统产生的磁矩主要有杂质的3d态电子贡献,且磁矩的大小与过渡金属的电子排布有关.
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16.
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过渡金属TM(V,Cr,Mn)掺杂ZnS的电子结构和磁性
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牛毅君 杨聚宝 焦照勇 沈克胜 张现周《原子与分子物理学报》,2013年第30卷第6期
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采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理赝势平面波方法，对过渡金属V、Cr、Mn 掺杂ZnS的超晶胞体系进行了几何结构优化，计算了晶格常数、电子结构与磁学性质。研究结果表明：掺入V，Cr后，ZnS表现出明显的半金属性，而掺入Mn后，半金属性不明显；掺入过渡金属TM(V,Cr,Mn)后系统产生的磁矩主要有杂质的3d态电子贡献，且磁矩的大小与过渡金属的电子排布有关。
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17.
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Ti掺杂SnO2 半导体固溶体的第一性原理研究
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贾金乾 解学佳 梁镇海 张小超 樊彩梅 韩培德《高等学校化学学报》,2012年第33卷第5期
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Ti掺杂SnO2固溶体是钛基氧化物耐酸阳极的重要组成部分. 采用基于密度泛函理论的第一性原理对Sn1-xTixO2(x=0, 1/12, 1/8, 1/6, 1/4, 1/2, 3/4, 5/6)固溶体的电子结构进行计算, 分析了能带结构、 电子态密度和电荷密度以及晶格参数的变化. 结果表明, Ti掺入SnO2晶格后, 其晶格参数随组分增加近似呈直线降低, Ti-O键的共价性强于Sn-O键. 掺杂后带隙仍为直接带隙, 且随着掺杂比例的增加, 带隙逐渐减小. 当掺杂比例x=0.5时, 形成能达到最低值(-6.11 eV), 固溶体最稳定. 本文的计算结果为钛基氧化物电极材料的研究与开发提供了一定的理论依据.
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18.
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(Zn,Al)O电子结构第一性原理计算及电导率的分析
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刘建军《物理学报》,2011年第60卷第3期
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采用第一性原理平面波赝势方法和广义梯度近似计算了ZnO与(Zn,Al)O的电子结构.结合分子轨道理论,从原子布居、键布居、能带结构和态密度角度分析了掺Al前后ZnO的成键情况及对电子间相互作用的影响.利用第一性原理计算结果理论推导计算了(Zn,Al)O的载流子浓度并进一步分析了ZnO电导率的变化情况.与实验结果比较可知,掺Al后ZnO载流子浓度增加,并且ZnO的电导率比未掺杂时有了显著的提高.
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19.
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F掺杂SnO2电子结构的模拟计算 被引次数：2
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徐剑 黄水平 王占山 鲁大学 苑同锁《物理学报》,2007年第56卷第12期
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采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法对SnO2:F体系的电子结构进行了第一性原理模拟计算.用广义梯度近似方法优化SnO2:F体系的晶胞结构,计算了体系基态总能.通过确定F掺杂对O的优先替代位置,计算了SnO2:F的能带结构、态密度、分波态密度.分析了F掺杂对SnO2晶体的电子结构和晶体性质及光学吸收边的影响,从理论上得出光学吸收边发生蓝移.对不同掺杂量的体系电子结构进行了分析.
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20.
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稀土（Y、Ce）掺杂β-FeSi2光电性质的第一性原理研究
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张春红 张忠政 邓永荣 闫万珺 周士芸 桂放 郭本华《光学学报》,2015年第35卷第1期
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基于第一性原理赝势平面波方法，对稀土(Y、Ce)掺杂β-FeSi2的几何结构、电子结构和光学性质进行了计算与分析。几何结构的计算表明，Y 或Ce掺杂后β-FeSi2的晶格常数改变，晶胞体积减小。电子结构的计算表明，掺入稀土后β-FeSi2 费米面附近的能带结构变得复杂，带隙变窄；总电子态密度发生了变化，Y 的4d 轨道电子态密度和Ce的4f轨道电子态密度主要贡献给费米面附近。光学性质的计算结果表明，Y 或Ce 掺杂后β-FeSi2 的静态介电常数明显提高，介电函数虚部ε2 的峰值均向低能方向移动并且减弱，折射率n0 明显提高，消光系数k 的峰值减弱，计算结果为β-FeSi2材料掺杂稀土改性的实验研究提供了理论依据。
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