Mn掺杂GaN稀磁半导体的电磁特性研究

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不同浓度Mn掺杂GaN(Ga1-xMnxN,x=0.0625和0.1250)的晶格常数、能带结构和态密度,分析比较了掺杂前后GaN的电子结构和磁性.结果表明:Mn掺入后体系仍为直接带隙半导体,带隙宽度随Mn含量的增加逐步增大.Mn掺杂GaN均使得N2p与Mn3d轨道杂化,产生自旋极化杂质带,自旋向上的能带占据费米面,掺杂后的Ga1-xMnxN表现为半金属铁磁性,适合自旋注入;随着Mn掺杂浓度的增加,体系的半金属性有所增强.     

Mn掺杂GaN稀磁半导体的电磁特性研究

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不同浓度Mn掺杂GaN（Ga1-xMnxN, x=0.0625和0.1250）的晶格常数、能带结构和态密度,分析比较了掺杂前后GaN的电子结构和磁性。结果表明：Mn掺入后体系仍为直接带隙半导体,带隙宽度随Mn含量的增加逐步增大。Mn掺杂GaN均使得N 2p与Mn 3d轨道杂化,产生自旋极化杂质带,自旋向上的能带占据费米面,掺杂后的Ga1-xMnxN表现为半金属铁磁性,适合自旋注入;随着Mn掺杂浓度的增加,体系的半金属性有所增强。     

第一性原理研究Mg，Si和Mn共掺GaN

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波赝势法(PWP)计算Mg,Si和Mn共掺GaN电子结构和光学性质,分析比较计算结果.计算表明：掺杂后体系均在能隙深处产生自旋极化杂质带,具有半金属性,能产生自旋注入.与Mn掺杂GaN比较,Mg共掺后能使居里温度(T_C)升高,并在1.0eV出现源于Mn⁴⁺离子基态⁴T₁(F)到⁴T_{2关键词： Mg Si和Mn共掺GaN 电子结构 TC)')" href="#">居里温度(TC) 光学性质}     

Al，Mg掺杂GaN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,采用广义梯度近似方法,计算了Al,Mg掺杂的闪锌矿型GaN的电子结构和光学性质,分析了其电子态分布与结构的关系,给出了掺杂前后GaN体系的介电函数和复折射率函数.计算结果表明掺有Mg的GaN晶体空穴浓度增大,会明显提高材料的电导率,而Al掺杂GaN晶体的载流子浓度不变,只是光学带隙变宽;通过分析掺杂前后GaN晶体的介电函数和复折射率函数,解释了体系的发光机理,为GaN材料光电性能的进一步开发与应用提供了理论依据.通过比较可知,所得出的计算结果与现有文献符合得很好. 关键词： GaN晶体 电子结构 光学性质 掺杂     

p，n型掺杂剂与Mn共掺杂GaN的电磁性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法计算Mg,Zn,Si,O和Mn共掺GaN,分析比较共掺杂后的电子结构和磁学性质,并分别用平均场近似的海森伯模型和Zener理论估算共掺杂后体系的居里温度（T_C）.计算表明：共掺杂后体系均在能隙深处产生自旋极化杂质带,具有半金属性,能产生自旋注入.p型共掺杂（GaN：Mn-Mg＼Zn）后体系具有较GaN：Mn更稳定的FM态且能使T_C升高;而n型共掺杂（GaN：Mn-Si＼O）后体系FM态稳定性 关键词： Mg Zn Si O和Mn共掺GaN 第一性原理 T_C）')" href="#">居里温度（T_C）     

空位缺陷及Mg替位对纤锌矿(Ga,Mn)N电子结构和磁光性能的影响

采用自旋密度泛函理论框架下的广义梯度近似(GGA+U)平面波超软赝势方法,构建了未掺杂纤锌矿GaN超胞、三种不同有序占位Mn双掺GaN,(Mn,Mg)共掺杂GaN以及存在空位缺陷的Mn掺杂GaN超胞模型,分别对所有模型的能带结构、电子态密度、能量以及光学性质进行了计算.计算结果表明:与纯的GaN相比,Mn掺杂GaN体系的体积略有增大,掺杂体系居里温度能够达到室温以上;随着双掺杂Mn-Mn间距的增大,体系总能量和形成能升高、稳定性下降、掺杂越难;(Mn,Mg)共掺杂并不能有效增大掺杂体系磁矩,也不能达到提高掺杂体系居里温度的作用;Ga空位缺陷和N空位缺陷的存在不利于Mn掺杂GaN形成稳定的铁磁有序.此外,Mn离子的掺入在费米能级附近引入自旋极化杂质带,正是由于费米能级附近自旋极化杂质带中不同电子态间的跃迁,介电函数虚部在0.6868eV附近、光吸收谱在1.25eV附近分别出现了一个较强的新峰.     

过渡金属掺杂GaN的电子结构和光学性质理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势法计算不同过渡金属（V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni）掺杂GaN的电子结构及光学性质,分析掺杂对电子结构及光学性质的影响.结果表明,过渡金属掺杂在GaN的禁带中引入杂质能带,除掺Fe体系外其它掺杂体系都表现为半金属性.除掺Fe和Ni体系在低能区没有出现光吸收外,其它体系均在低能区杂质能级处出现光吸收.     

新型稀磁半导体Mn掺杂LiZnP的电子结构和光学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对纯LiZnP、Mn掺杂LiZnP、Li过量和不足时Mn掺杂LiZnP体系进行了几何结构优化,计算并分析了体系的电子结构、半金属性、态密度及光学性质.结果表明:LiZnP新型稀磁半导体可以实现自旋和电荷注入机制的分离.Mn的掺入使体系产生自旋极化杂质带,自旋极化率达到100%,表现出半金属铁磁性,且体系性质受Li计量数的影响.当Li不足时杂质带宽度增大,半金属性增强,居里温度提高,形成能最低.进一步比较光学性质发现:Mn掺入后体系光学性质没有明显变化,但随Li的化学计量数的改变,介电函数虚部会在低能区中出现新的介电峰,同时复折射率函数对低频电磁波吸收明显加强,且能量损失在Li过量时最小.     

Mn掺杂6H-SiC的第一性原理研究

本文通过密度泛函理论第一性原理平面波超软赝势计算方法计算了Mn掺杂6H-SiC的电子结构与光学性质。计算结果显示掺杂Mn后的6H-SiC为间接带隙p型半导体,且带隙较本征体有所降低,带隙由2.022 eV降为0.602 eV,电子从价带跃迁所需能量减少。掺杂后的Mn的3d能级在能带结构中以杂质能级出现,提高了载流子浓度,导电性增强。光学性质研究中,掺杂Mn后的介电函数虚部在低能处增加,电子激发态数量增多,跃迁概率增大。掺杂后的光吸收谱能量初值也较未掺杂的3.1 eV扩展到0 eV,反射谱发生红移。由于禁带宽度的降低使得光电导率起始范围得到扩展。     

过渡金属原子X(X=Mn,Tc,Re)掺杂二维WS2第一性原理研究

二维材料由于具有独特的电子结构和量子效应、丰富的可调控特性而受到凝聚态物理和材料科学的广泛关注,其中通过过渡金属掺杂二维WS2形成的半金属铁磁性材料在自旋电子学领域中发挥着重要的作用.采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法计算了过渡金属原子X (X=Mn, Tc, Re)掺杂二维WS~2的电子结构、磁性和光学性质.研究表明:被过渡金属原子X掺杂的WS~2体系在S-rich条件下比在W-rich条件下更稳定.在Mn掺杂后,自旋向上通道中出现杂质能级,导致WS~2体系从自旋向上和自旋向下态密度完全对称的非磁性半导体转变为磁矩1.001μB的铁磁性半金属.在Tc, Re掺杂后,体系均转变为非磁性N型半导体.所有掺杂体系杂质态均发生自旋劈裂现象,且自旋劈裂程度逐渐减小.同时发现Mn, Tc, Re掺杂后,表现出优异的光学性质,它们的介电常数和折射系数与未掺杂WS~2的体系相比明显增强,吸收系数在低能量区域(0—2.0 eV)均出现红移现象.     

共轭低聚物中光生分子间电荷转移态的第一性原理研究

本文基于第一性原理中的Heyd-Scuseria-Ernzerh方法研究了单层In_1-xGa_xN的电子结构和光学性质.计算得到单层In_1-xGa_xN的能带结构和态密度（DOS）,发现随着掺杂比例的变化,体系带隙的变化范围是1.8~3.8 eV,表明通过Ga的掺杂可以实现体系带隙值的调节.并且还研究了单层In_1-xGa_xN的介电函数,折射率和吸收系数等光学性质,结果表明随着Ga掺杂浓度的增加,介电函数谱的主峰和吸收谱发生了显著的蓝移.此外,基于能带结构和态密度图谱,对单层In_1-xGa_xN的光学性质进行分析,预测这种材料独特的光学性质在纳米电子学和光学器件中会有广泛的应用.     

Al和N共掺p型Zn1-xMgxO电子结构的第一性原理计算

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Zn_1-xMg_xO超晶胞和掺杂Al,N后的Zn_1-xMg_xO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Zn_1-xMg_xO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Zn_1-xMg_xO价带顶提供空穴载流子,使Zn_1-xMg_xO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Zn_1-xMg_xO. 关键词： 密度泛函理论 1-xMg_xO')" href="#">Zn_1-xMg_xO 电子结构 共掺杂     

Pb1－xMnxSe薄膜的光学特性

采用分子束外延的方法在BaF₂(111)衬底上制备出了高质量的Pb_1-xMn_xSe(0≤x≤0.0681)薄膜.X射线衍射结果表明，Pb₁-xMn_xSe薄膜为立方相NaCl型结构，没有观察到MnSe相分离现象，薄膜的取向为平行于衬底(111)晶面.晶格常数随着Mn含量的增加逐渐减小，Mn含量由Vegard公式得到.通 关键词： 1-xMn_xSe外延薄膜')" href="#">Pb_1-xMn_xSe外延薄膜 透射光谱 带隙 折射率     

MnxSi1-x磁性薄膜的结构研究

利用X射线衍射(XRD)和X射线吸收近边结构(XANES)方法研究了在Si(100)衬底上及600℃温度条件下用分子束外延(MBE)共蒸发方法生长的Mn_xSi_1-x磁性薄膜的结构.由XRD结果表明,只有在高Mn含量(8％和17％)样品中存在着Mn₄Si₇化合物物相.而XANES结果则显示,对于Mn浓度在0.7%到17%之间的Mn_xSi_1-x样品,其Mn原子的XANES谱表现出了一致的谱线特征.基于多重散射的XANES理论计算进一步表明,只有根据Mn₄Si₇模型计算出的理论XANES谱才能够很好的重构出Mn_xSi_1-x样品的实验XANES谱.这些研究结果说明在Mn_xSi_1-x样品中,Mn原子主要是以镶嵌式的Mn₄Si₇化合物纳米晶颗粒存在于Si薄膜介质中,几乎不存在间隙位和替代位的Mn原子. 关键词： xSi_1-x磁性薄膜')" href="#">Mn_xSi_1-x磁性薄膜 分子束外延 XRD XANES     

纤锌矿BeO掺Cd的电子结构与能带特性研究

采用基于密度泛函理论平面波赝势方法, 对纤锌矿BeO掺Cd的Be_1-xCd_xO合金进行电子结构与能带特性研究. 结果表明: Be_1-xCd_xO的价带顶始终由O 2p电子态决定, 而导带底由Be 2s和Cd 5s的电子态决定.随着Be_1-xCd_xO合金的Cd掺杂量增加, Cd 4d与O 2p的排斥效应逐渐加强, 同时Be_1-xCd_xO的带隙逐渐变小, 出现"直接-间接-直接"的带隙转变. 为了使理论值与实验值相一致, 对Be_1-xCd_xO带隙进行修正, 并分析了纤锌矿BeO-ZnO-CdO三元合金的带隙和弯曲系数与晶格常数的关系.     

Tb2AlFe16-xMnx化合物的结构、磁性及正电子湮没谱研究

通过X射线衍射、磁测量及正电子湮没谱等手段研究了Tb₂AlFe_16-xMn_x（x=1—8）化合物的结构和磁性.X射线衍射研究结果表明Tb₂AlFe_16-xMn_x化合物具有六角相的Th₂Ni₁₇型结构.室温下的正电子湮没实验研究表明,Mn对Fe的替代导致化合物中的铁磁相互作用减弱,并且化合物中存在着较强烈的磁弹耦合效应.磁测量研究结果表明,Mn的替代导致Tb₂AlFe_16-xMn_x化合物的居里温度及自发磁化强度急剧下降. 关键词： 2AlFe_16-xMn_x化合物')" href="#">Tb₂AlFe_16-xMn_x化合物 磁弹耦合效应 居里温度     

X-ray photoelectron spectroscopy study of the electronic structure of La<Subscript>1–<Emphasis Type="Italic">x</Emphasis></Subscript>Ca<Subscript><Emphasis Type="Italic">x</Emphasis></Subscript>MnO<Subscript>3+δ</Subscript> solid solutions

The electronic structure of La_1–x Ga _x MnO_3+δ. solid solutions is studied by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The valence state of the manganese is estimated by various methods: by analyzing the difference in the binding energies of the Mn2p_3/2 and O1s electronic levels, analyzing exchange splitting in the spectrum of Mn3s, and from the dependence of the binding energy of the XPS spectrum of Mn2p_3/2 on the calcium concentration. The state of oxidation of the manganese in the compositions containing calcium lies between Mn³⁺ and Mn⁴⁺. The efficacies of these methods are compared. A correlation is found between the type of crystalline structure of La_1–x Ga _x MnO_3+δ. (0 ≤ x < 1) and the binding energy of the Mn2p_3/2 peak. Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 76, No. 3, pp. 419–427, May–June, 2009.     

Bi2Te3-xSex(x≤3)同晶化合物电子结构的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理全势能线性缀加平面波方法(FLAPW),分析了Bi₂Te_3-xSe_x体系中各原子自旋轨道耦合(SOI)的p_1/2修正对体系性质的影响,并对Bi₂Te_3-xSe_x(x≤3)同晶化合物的电子特性进行系统的理论研究,首次计算出Bi₂S 关键词： 2Te_3-xSe_x(x≤3)同晶化合物')" href="#">Bi₂Te_3-xSe_x(x≤3)同晶化合物 第一性原理 电子结构 自旋轨道耦合     

Structural and optical properties of Ba(Ti1−x,Nix)O3 thin films prepared by sol–gel process

Ba(Ti_1−x,Ni_x)O₃ thin films were prepared on fused quartz substrates by a sol–gel process. X-ray diffraction and Raman scattering measurements showed that the films are of pseudo-cubic perovskite structure with random orientation and the change of lattice constant caused by Ni-doping with different concentrations is very small. Optical transmittance spectra indicated that Ni-doping has an obvious effect on the energy band structure. The energy gap of Ba(Ti_1−x,Ni_x)O₃ decreased linearly with the increase of Ni concentration. It indicates that the adjusting of band gap can be achieved by controlling the Ni-doping content accurately in Ba(Ti_1−x,Ni_x)O₃ thin films. This has potential application in devices based on ferroelectric thin films.     

Be-composition effect on structure, electronic and optical properties of BexZn1-xO alloys

This paper carries out first principles calculation of the structure,electronic and optical properties of Be x Zn 1 x O alloys based on the density-functional theory for the compositions x = 0.0,0.25,0.5,0.75,1.0.The lattice constants deviations of alloys obey Vegard’s law well.The Be x Zn 1 x O alloys have the direct band gap(Γ-Γ) character,and the bowing coefficients are less than the available theoretical values.Moreover,it investigates in detail the optical properties(dielectric functions,absorption spectrum and refractive index) of these ternary mixed crystals.The obtained results agree well with the available theoretical and experimental values.