掺杂半导体β-FeSi2电子结构及几何结构第一性原理研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论全势线性缀加平面波法,使用广义梯度近似处理交换相关势能,首先计算了β-FeSi2的电子结构及其各元素各亚层电子的能态密度,β-FeSi2的电子能态密度主要由Fe的d层电子和Si的p层电子的能态密度确定;其次通过计算不同掺杂系统的总能量确定了掺杂原子在β-FeSi2中的置换位置,在β-FeSi2中,Co置换FeⅡ位置的Fe原子,Al置换SiⅠ位置的Si原子,这种择位置换与现有的计算结果完全一致;最后计算了Fe1-xCoxSi2和Fe(Si1-xAlx)2的电子结构,对它们的电子结构特征进行了分析,并探讨了电子结构对其热电性能(塞贝克系数、电传输及热传输性能)的影响.     

掺杂半导体β-FeSi2电子结构及几何结构第一性原理研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论全势线性缀加平面波法,使用广义梯度近似处理交换相关势能,首先计算了β-FeSi₂的电子结构及其各元素各亚层电子的能态密度,β-FeSi₂的电子能态密度主要由Fe的d层电子和Si的p层电子的能态密度确定;其次通过计算不同掺杂系统的总能量确定了掺杂原子在β-FeSi₂中的置换位置,在β-FeSi₂中,Co置换Fe_Ⅱ位置的Fe原子,Al置换Si_Ⅰ位置的Si原子,这种择位置换与现有的计算结果完全一致;最后计算了Fe_1-xCo_xSi₂和Fe(Si_1-xAl_x)₂的电子结构,对它们的电子结构特征进行了分析,并探讨了电子结构对其热电性能(塞贝克系数、电传输及热传输性能)的影响.关键词：第一性原理电子结构热电性能2')\" href=\"#\">FeSi₂     

第一性原理研究3C-SiC/Mg复合材料界面的电子结构

基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法对4种3C-SiC(111)/Mg(0001)界面模型进行研究.界面间距和粘附功的计算表明,结构优化之后的界面模型只在z轴方向发生了移动,界面间距发生了不同程度的缩短;中心型模型的稳定性强于顶位型模型,C终端结构的稳定性强于Si终端结构,中心型C终端的界面模型具有最大的粘附功(2.5834 J/m~2)和最小的界面间距(1.7193?),是4种模型中最稳定的结构. Mulliken电荷、电荷密度分布、差分电荷密度和态密度的计算表明,中心性结构的Si终端和C终端模型界面处存在共价键、离子键和金属键.     

第一性原理研究电场对BN纳米管电子结构的影响

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了电场对BN纳米管的电子结构的影响.首先对在不同电场强度下的纳米管几何结构进行了优化,可以看出纳米管沿轴方向层间距出现了不规则的变化.电子能带结构显示,在电场作用下,zigzag型和armchair型两种结构纳米管的能带向低能方向移动,并且导致纳米管的带隙有显著的减小.电场使得armchair型纳米管的带隙发生了从间接带隙向直接带隙的转变.在电场作用下,纳米管的两端态密度呈现出明显的差异,正负电荷沿轴向出现了沿轴向的空间分离,Mulliken电荷分布图揭示出最高占据轨道和最低未占据轨道分居在纳米管的两端.     

第一性原理研究硫化镉高压相变及其电子结构与弹性性质

采用第一性原理研究了CdS的六方纤锌矿(WZ), 立方闪锌矿(ZB) 和岩盐矿(RS)相在高压条件下的相稳定性、 相变点、电子结构以及弹性性能.WZ相与RS 相可以在相应的压强范围内稳定存在, 而ZB相不能稳定存在.压强大于2.18 GPa时, WZ相向RS相发生金属化相变.WZ相中S原子电负性大于Cd, 且电负性差值小于1.7, CdS的WZ相为共价晶体.高压作用下, S原子半径被强烈压缩, 有效核电荷增加, 对层外电子吸引能力提高, 电负性急剧增大, 导致S与Cd的电负性差值大于1.7, CdS的RS相以离子晶体存在. WZ相的C₄₄随压强增加呈下降趋势, 导致WZ相力学不稳定, 并向RS相转变.当压强大于2.18 GPa时, RS相C₁₁, C₁₂随压强增加而增大, 并且C₄₄保持稳定, 说明RS相具有良好的高压稳定性与力学性能.关键词：第一性原理相变电子结构弹性性质     

第一性原理研究BaTiO3(001)表面的电子结构

在密度泛函理论的基础上,采用平面波赝势方法计算了立方相BaTiO3(001)表面的电子结构.结构优化表明最表层原子都向体内弛豫,且金属原子弛豫幅度最大,同时各层层间距变化呈交错分布.对两种表面结构的总能计算发现TiO:表面稳定性比BaO表面弱,一方面是由于TiO2表向结构中存在O-2p表面态,使价带和导带中电子态向高能区域偏移.另一方面,TO2表面附近Tj-O共价键存在强弱差异,有利于发生表面吸附.而在BaO表面结构中,最表层BaO的存在消除了这种差异,因而其表面稳定性较强.     

第一性原理研究GaP的电子结构、光学性质及各向异性

利用基于密度泛函理论(DFT),采用赝势平面波方法和广义梯度近似法(GGA)研究了闪锌矿ZB结构和盐岩RS结构GaP的基态电子结构、光学性质,根据能带理论初步研究GaP基态能带结构、总态密度(DOS)和分波态密度(PDOS),并计算出吸收系数,反射率,复介电函数,复折射率及能量损失函数.还计算了闪锌矿结构的GaP的各向异性.     

第一性原理研究BiNbO4晶体的电子结构和光学性质

此文用密度泛函理论的平面波赝势方法研究BiNbO4的电子结构和光学性质．获得了BiNbO4是一种禁带宽度为2.74 eV的直接带隙半导体, 价带顶主要是由O-2p态与Bi-6s态杂化而成,而导带底主要是由Nb-4d态构成等有益结果; 还分析得出介电函数、复折射率、能量损失等光学性质与电子态密度、能带结构存在内在的联系．     

GdN,GdP和GdAs的电子结构：第一性原理研究

用从头计算第一性原理对Gd-V化合物进行了电子结构与磁性的理论研究.计算的理论基础是密度泛函理论和局域(自旋)密度近似,并应用了相对论性LMTO-ASA计算方法.结果表明Gd-V的非自旋极化能带均为半金属特征.在进行宽能带的自能修正后GdN的非自旋极化能带是半导体行为(E_{g≈019eV).自旋极化的LSDA计算结果表明Gd-V均为半金属性的能带结构,即空带与价带有微弱的交叠.在布里渊区的X点和Γ点,分别有n型和p型色散的能带穿过费米面.对于GdN而言,它的上自旋子带为半金属能带,而下自旋子带却关键词：}     

PrB6电子结构及光学性能的第一性原理研究

本文采用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法,系统研究了稀土PrB6的电子结构、自旋极化态密度和光学性质,并在此基础上预测了PrB6薄膜的太阳辐射屏蔽性能。研究发现：PrB6属于金属导体材料,其费米面附近的能带主要由B的2p和Pr的4f层的电子态构成;PrB6对近红外辐射具有较高的反射率和较强的吸收;PrB6薄膜的理论透过率曲线在可见光区呈“吊铃”型分布,其不仅具有较好的可见光透过率而且对紫外和近红外辐射具有较强的屏蔽性能。此研究结果将为PrB6光电材料的设计和应用提供理论依据。     

Ta掺杂对ZnO光电材料性能影响的研究

采用基于密度泛函理论第一性原理的方法, 研究了Ta掺杂ZnO的电子结构和光学性质. 计算结果表明: 掺入Ta原子后, 费米能级进入导带, 随着掺杂浓度的增加, 带隙逐渐变窄, 介电函数虚部、吸收系数、反射率和折射率均发生明显变化, 介电函数虚部和反射率均向高能方向移动, 吸收边发生红移, 从理论上指出了光学性质和电子结构的内在联系.     

Zn空位及Cu掺杂对ZnTe电子结构及光学性质的影响

利用基于密度泛函理论框架下的平面波赝势法和广义梯度近似,计算分析了ZnTe结构本体、掺入杂质Cu(Zn_0.875Cu_0.125Te)及Zn空位(Zn_0.875Te)体系的晶格常数及缺陷形成能,得到了不同体系的态密度、能带结构、集居数、介电函数、损失函数、吸收光谱、光电导率、复折射率及反射率。结果表明,掺杂Cu和Zn空位对ZnTe的晶胞参数、能带结构以及光学性质都产生了一定程度的影响。由于空位及杂质能级的引入,缺陷体系体积减小,晶胞参数也产生了一定的改变,同时缺陷体系禁带宽度减小并给受主能级价带顶提供n型电导性;此外,缺陷体系吸收光谱产生红移,电子在可见光区的跃迁明显增强并出现介电峰,改善了ZnTe的光学性质。     

BxGa1-xAs合金电子结构与光学性质的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理和特殊准随机近似方法,建立64原子的超胞并且对结构进行几何优化.计算和讨论具有闪锌矿结构的三元合金B_xGa_1-xAs的结构参数、电子结构和光学性质.结果表明：B_xGa_1-xAs的晶格常数与使用Vegard定理计算得到的值有微弱的偏离,键长存在明显的弛豫;计算得到的合金带隙弯曲参数变化较小（2.57 eV-5.01 eV）而且对组分变化的依赖很弱;最后分析硼的并入对GaAs光学参数包括介电函数、反射率、折射率、吸收系数和能量耗散函数的影响.     

BiTiO3电子结构及光学性质的第一性原理研究

采用基于第一性原理的赝势平面波方法, 对BiTiO₃的多种结构进行了计算. 计算结果表明, C1C1结构最为稳定, 对应晶格参数为a=b=5.606 Å, c=9.954 Å; α=β=105.1°, γ=61.2°. 进一步对C1C1结构的BiTiO₃的能带结构、电子性质和光学性质进行了研究, 发现BiTiO₃是间接带隙半导体, 其费米面附近的能带主要由Ti-3d和O-2p层的电子态构成. 通过介电函数、复折射率和反射率等的研究, 发现BiTiO₃的光学性质为近各向同性.     

Mn、Zn、Sn掺杂CsPbI3的稳定性和光电性质研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理,计算了本征CsPbI3和Mn、Zn、Sn掺杂体系的形成能、电子结构和光学性质.研究结果表明：Mn、Zn、Sn的掺入减小了材料晶格常数,Mn原子掺入CsPbI3晶体结构使得体系的磁矩由0变为5.00μB,丰富了材料磁性.与Zn掺杂体系相比,Mn、Sn掺杂体系更为稳定.Mn掺杂体系增大了材料带隙,Zn、Sn的掺入使材料带隙分别减小了30.2％和16.2％,有利于电子极化跃迁,但Zn掺入使CsPbI3材料转变为间接带隙半导体.在可见光区域中Mn、Zn、Sn掺杂体均表现出优异的光学性能,Sn掺杂体系效果最佳.这些研究结果为实验方面CsPbI3材料的掺杂改性提供了数据支持,有利于CsPbI3钙钛矿在光电领域的应用.     

铬和镍的添加对Fe3Al合金力学性能影响的DFT研究

利用第一原理研究了过渡金属元素 Cr 或 Ni 在 Fe₃Al合金中的优先占位行为及其合金化效应. 计算结果表明: Cr 或 Ni 的取代有助于Fe₃Al 合金体系更稳定, Cr 优先占据 Fe_I 位, Ni 优先占据 Fe_II位. Fe₂NiAl-II 具有最小的剪切模量G, 杨氏模量E和G/B值, 因此Fe₂NiAl-II合金的韧性、延展性最佳. 态密度和电荷密度图表明, 过渡金属元素的取代提高了它们与近邻基体原子之间的相互作用, 削弱了Al和Fe的相互作用.     

镧铱硅电子结构与成键机理的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究了镧铱硅（La-Ir-Si）体系四种异构体的电子结构与成键机理．通过对能带结构、态密度的系统分析,发现：La-Ir-Si体系的超导属性与该体系中过渡元素Ir-d态和Si-p态的p-d轨道耦合强度有关．为了定量描述p-d轨道耦合的强度,采用了分子中的原子方法,针对La-Ir-Si体系成键过程中的电荷迁移进行了定量的分析,结果表明,超导的转变温度与体系中Ir原子basin中的电荷量成近线性关系．关键词：La-Ir-Si电子结构超导属性第一原理     

Ca3Co2O6及其掺镍体系的电子结构计算

用离散变分密度泛函方法(DFT-DVM)计算了钴酸盐Ca3Co2O6及其掺镍体系,讨论了电子结构,化学键等与热电性能之间的关系．结果表明,价带和导带主要由Co3d,Ni3d和O2p原子轨道贡献．价带和导带之间的能隙宽度表现出了半导体电子结构特征,且掺镍体系的能隙比不掺镍体系窄．掺镍体系的共价键和离子键都比不掺镍体系弱．由此得到,掺镍后体系的热电性能将有所改善．