高压下AlN的电子结构和光学性质

运用密度泛函理论体系下的平面波赝势(PWP)和广义梯度近似(GGA)方法，利用第一性原理计算了不同压强下六方纤锌矿结构AlN晶体的晶格常数、总能量、电子态密度、能带结构、光反射系数与吸收系数。通过比较能带结构的变化行为，得出 AlN在16.7Gpa附近存在等结构相变，即由直接带隙结构转变为间接带隙结构。同时，结合高压下的态密度分布图和能级移动情况，分析了AlN在高压下的光学性质，吸收谱有向高能端移动(蓝移) 的趋势。     

闪锌矿结构AlN、AlP、AlAs和AlSb电子结构和光学性质的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论下的第一性原理平面波赝势从头算量子力学方法,对闪锌矿结构AlN、AlP、AlAs和AlSb的电子结构和光学性质进行了研究.分析比较了这些化合物的能带结构、态密度、介电函数及折射率等性质,总结Al与不同V族元素形成化合物时的性质变化规律.结果表明,四种材料有着相似的能带结构,都是间接带隙宽禁带半导体,但是在导带底AlN的能态结构与其它三种材料明显不同.随着从AlN到AlSb的变化,光学性质曲线向低能端移动(红移趋势).     

Cr掺杂浓度对AlN半金属性影响的第一性原理研究

本文基于密度泛函理论的第一性原理方法, 在广义梯度近似(GGA)下计算了掺杂过渡金属Cr原子后AlN晶体自旋极化的能带结构、分态密度等性质. 结果表明, 半金属能隙随着掺杂浓度的增大而减小. 文中以掺杂浓度为12.5%的Cr-AlN(2×2×1)为例, 分析了其自旋极化的能带结构、分态密度和磁矩等性质, 发现Cr-3d电子对自旋向下子带导带底的能量位置起决定作用. 随着掺杂浓度的增大, Cr原子间相互作用增强, Cr-3d能带向两边展宽, 导致自旋向下子带导带底的能量位置下降, 从而半金属能隙变窄.     

Cr掺杂浓度对AlN半金属性影响的第一性原理研究

本文基于密度泛函理论的第一性原理方法, 在广义梯度近似(GGA)下计算了掺杂过渡金属Cr原子后AlN晶体自旋极化的能带结构、分态密度等性质. 结果表明, 半金属能隙随着掺杂浓度的增大而减小. 文中以掺杂浓度为12.5%的Cr-AlN(2×2×1)为例, 分析了其自旋极化的能带结构、分态密度和磁矩等性质, 发现Cr-3d电子对自旋向下子带导带底的能量位置起决定作用. 随着掺杂浓度的增大, Cr原子间相互作用增强, Cr-3d能带向两边展宽, 导致自旋向下子带导带底的能量位置下降, 从而半金属能隙变窄.     

闪锌矿结构AlN、AlP、AlAs和AlSb电子结构和光学性质的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论下的第一性原理平面波赝势从头算量子力学方法,对闪锌矿结构AlN、AlP、AlAs和AlSb的电子结构和光学性质进行了研究。分析比较了这些化合物的能带结构、态密度、介电函数及折射率等性质,总结Al与不同Ⅴ族元素形成化合物时的性质变化规律。结果表明,四种材料有着相似的能带结构,都是间接带隙宽禁带半导体,但是在导带底AlN的能态结构与其它三种材料明显不同。随着从AlN到AlSb的变化,光学性质曲线发生红移。     

压力效应对CdS电子结构和光学性质的影响

基于密度泛函理论体系下的广义梯度近似(GGA)方法,利用第一性原理计算了不同压强下CdS晶体闪锌矿结构,得到其晶格常数、总能量、电子态密度分布、能带结构、光反射与吸收系数等性质,通过比较能带结构的变化行为,得出CdS在116.8 GPa附近还存在等结构相变,即由直接带隙结构变为间接带隙结构.结合电子结构系统分析了压力效...     

AlN_(1-x)P_x合金电子结构及光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论第一性原理的平面波超软赝势,采用广义梯度近似及Heyd-Scuseria-Ernzerhof 03(HSE03)方法对能带及态密度进行修正,研究了AlN_(1-x)P_x(x=0,0.25,0.50,0.75,1)合金的晶体结构、电子结构和光学性质。结果表明,随P含量的增加,AlN_(1-x)P_x晶格常数呈线性递增趋势,AlN_(1-x)P_x(x=0,0.25,0.75,1)属于立方晶系,而AlN0.50P0.50属于四方晶系。AlN_(1-x)P_x带隙随P含量的增加呈先减后增趋势,AlN和AlP是间接带隙半导体,而AlN_(1-x)P_x(x=0.25,0.50,0.75)属于直接带隙半导体。P的存在破坏了AlN原本的本征值和简并态,改变了电子能带结构。随P含量的增加,AlN_(1-x)P_x的光学性质曲线向低能区移动,介电函数虚部的次强峰逐渐消失。AlN_(1-x)P_x合金对紫外光具有较强吸收,P的存在拓宽了可见光吸收范围。     

高压下ZnS的电子结构和性质

运用密度泛函理论体系下的平面波赝势(PWP)和广义梯度近似(GGA)方法，计算研究了闪锌矿结构的ZnS晶体在不同的外界压强下的电子结构. 通过分析发现，随着外界压强的增大，晶格常数和键长在不断缩小，从S原子向Zn原子转移的电荷越来越少，Zn—S键的共价性逐渐增强，Zn原子和S原子的态密度都有不同程度的变化，而且还有向低能量移动的趋势. 当外界压强达到24GPA时，ZnS从直接带隙半导体变成间接带隙半导体，而且随着压强的增大，间接带隙逐渐变小，直接带隙逐渐增大. 关键词： 闪锌矿结构 态密度 能带结构 密度泛函理论     

压力下氮化铝相转变及结构性质的第一性原理研究

利用密度泛函理论(DFT)研究了AlN的六角纤锌矿结构(B4),岩盐矿结构(B1),过渡态中间相六方结构(Hexa)和过渡态中间相四方结构(Tetra),计算了AlN在不同压力下B4和B1结构和过渡态中间相六方结构和四方结构的焓值,计算发现B4和B1相的转变压力是17.27 GPa,低压区中间相六方结构稳定,高压区中间相四方结构更稳定,AlN的常见的B4结构是直接带隙结构,带隙宽度是4.095 eV,带隙宽度与外压力之间关系符合二次函数方程,与其它理论研究结果一致.     

Be, O共掺杂实现p型AlN的第一性原理研究

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,研究了掺杂和非掺杂AlN体系的晶格参数、 能带结构、总体态密度、分波态密度、差分电荷分布及电荷集居数.计算结果表明: Be掺杂AlN晶体能够在能隙中形成深受主能级,空穴载流子局域于价带顶, 而引入了激活施主O原子的Be, O共掺杂方法,能使受主能带变宽、非局域化特征明显. 同时,受主能级向低能方向移动,形成了浅受主能级, 从而提高了Be原子的掺杂浓度和系统的稳定性. Be, O共掺杂更有利于获得p型AlN.     

高压下ZnSe的电子结构和光学性质

运用密度泛函理论体系下的平面波赝势(PWP)和广义梯度近似(GGA)方法,利用第一性原理计算了不同的压强下ZnSe晶体闪锌矿结构,得到了它的平衡晶格常数、总能量、电子态密度分布、能带结构、光反射与吸收系数等性质,详细讨论了高压下ZnSe的电子结构,并且结合实验结果定性地分析了高压下的光学性质. 关键词： 闪锌矿结构 态密度 能带结构 密度泛函理论     

Theoretical investigation of the elastic,electronic, thermodynamic and optical properties of the zinc-blende structure AlN under high pressure

The elastic, electronic, thermodynamic and optical properties of the zinc-blende structure aluminum nitride (AlN) under high pressure have been investigated using first-principles calculations. The dependencies of the elastic constants, the bulk modulus, the shear modulus and energy gaps on the applied pressure are presented, and the results are in good agreement with comparable experimental and theoretical values. Also, the energy band structure and density of states under high pressure have been analysed. Furthermore, the optical constants, including the dielectric function, optical reflectivity, refractive index and electron energy loss, are discussed for radiation up to 50 eV.     

Electronic and Optical Properties of Rock-Salt AlN under High Pressure via First-Principles Analysis

Electronic and optical properties of rock-salt AlN under high pressure are investigated by first-principles method based on the plane-wave basis set. Analysis of band structures suggests that the rock-salt AlN has an indirect gap of 4.53 eV, which is in good agreement with other results. By investigating the effects of pressure on the energy gap, the different movement of conduction band at X point below and above 22.5 GPa is predicted. The optical properties including dielectric function, absorption, reflectivity, and refractive index are also calculated and analyzed. It is found that the rock-salt AlN is transparent from the partially ultra-violet to the visible light area and hardly does the transparence affected by the pressure. Furthermore, the curve of optical spectrum will shift to high energy area (blue shift) with increasing pressure.     

高压下MgS的弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(density functional theory)基础上的第一性原理赝势平面波方法, 计算研究了MgS晶体B2构型在不同压强下的几何结构、弹性性质、电子结构和光学性质. 计算结果表明, 在高压作用下, 该结构的导带能级有向高能级移动的趋势, 而价带能级有向低能级移动的趋势. 同时, 对照态密度分布图及高压下能级的移动情况, 分析了MgS B2构型在高压作用下的光学性质, 发现高压作用下, 吸收光谱发生了明显的蓝移.     

第一性原理计算Cu-Cr共掺AlN稀磁半导体

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,结合广义梯度（GGA）近似对Cr单掺AlN和Cu-Cr共掺AlN的32原子超原胞体系进行几何结构优化,计算它们的晶格常数,能带结构,电子态密度以及光学性质.结果表明Cr单掺AlN和Cu-Cr共掺AlN均表现为半金属性质,带隙变窄,且Cu-Cr共掺体系自旋极化作用较Cr单掺强,材料表现出良好的铁磁性.共掺杂后,光吸收的范围增宽,体系对长波吸收加强,能量损失明显减小.     

高压下固态Kr弹性性质、电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用密度泛函理论中平面波基矢,模守恒赝势结合局域密度近似以及广义梯度近似对固态Kr在高压下的结构以及弹性性质进行了研究, 通过计算发现弹性常数,Debye温度以及声速都随压力的增大而增大,所计算的弹性常数与实验和其他的理论符合的很好. 利用Debye模型得到了固态Kr的热力学性质, 熵随压力的增大而减小,随温度升高而升高;而定容热容C_v,定压热容C_p则随温度升高而升高,而且C_v在达到一定温度时趋于定值,所得的热力学性质和实验值是相符的．最后还预测了固态Kr在高压下的电子结构和光学性质, 计算结果表明随压力的增加固态Kr的前沿能带变窄,光吸收系数增大,吸收峰增宽,电子更容易发生跃迁,固态Kr有可能转化为半导体． 关键词： Kr 第一性原理 弹性常数 光学性质     

Cu掺杂的AlN铁磁性和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论（DFT）的总体能量平面波超软赝势方法,结合广义梯度近似（GGA）,对Cu掺杂AlN 32原子超原胞体系进行了几何结构优化,计算了Cu掺杂AlN的晶格常数,能带结构,电子态密度和光学性质.结果表明,Cu掺杂AlN会产生自旋极化状态,能带结构显示半金属性质,掺杂后带隙变窄,长波吸收加强,能量损失明显减小.同传统的稀磁半导体（DMS）相比,Cu掺杂AlN不会有铁磁性沉淀物的问题,因为Cu本身不具有磁性.因而,Cu掺杂的AlN也许是一种非常有前途的稀磁半导体. 关键词： AlN 第一性原理 铁磁性 光学性质     

高压下LiNbO3晶体电子结构与光学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理超软赝势平面方法研究了外界压强对LiNbO3晶体波态密度,能带结构,电荷密度以及光学性质的影响.能带结构计算表明,价带顶主要由O-2p和Nb-4d态电子贡献,导带底主要由Nb-4d态电子贡献,且带隙随着压强的增加而线性增大.利用复介电函数计算了LiNbO3晶体在不同压强下光学性质的折射率、反射率、吸收系数,能量损失函数以及光电导率. 研究发现：外界压强大于10Gpa时,静态折射率保持不变,随外界压强的增加,反射率、吸收函数以及光电导率区间有一定程度的拓宽,损失函数峰发生“蓝移”.研究表明,高压可以有效调控LiNbO3晶体的电子结构和光学性质,为LiNbO3晶体的高压应用提供了有益的理论依据.     

高压下LiNbO_3晶体电子结构与光学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理超软赝势平面方法研究了外界压强对LiNbO_3晶体态密度,能带结构,电荷密度以及光学性质的影响.能带结构计算表明,价带顶主要由O-2p和Nb-4d态电子贡献,导带底主要由Nb-4d态电子贡献,且带隙随着压强的增加而线性增大.利用复介电函数计算了LiNbO_3晶体在不同压强下光学性质的折射率、反射率、吸收函数,能量损失函数以及光电导率.研究发现:外界压强大于10GPa时,静态折射率保持不变,随外界压强的增加,反射率、吸收函数以及光电导率区间有一定程度的拓宽,损失函数峰发生"蓝移".研究表明,外界高压可以有效调控LiNbO_3晶体的电子结构和光学性质,为LiNbO_3晶体的高压应用提供了有益的理论依据.