Ti和Al共掺杂ZnS的电子结构和光学性质

基于密度泛函理论的第一性原理研究Ti和Al单掺杂和(Ti,Al)共掺杂ZnS的能带结构、电子态密度分布、介电函数、光学吸收系数,分析了掺杂后电子结构与光学性质的变化.计算结果表明:掺杂后禁带中引入了新的杂质能级,费米能级进入导带.掺杂改变了ZnS晶体的导电特性,使它表现出金属特性,导电性能增强;与纯净ZnS相比,Ti单掺杂和(Ti,Al)共掺杂ZnS的吸收边均出现明显的红移,且在1.79eV左右出现了一个新峰;而Al单掺杂ZnS的吸收边则发生明显的蓝移,且不产生新的吸收峰.     

CdS掺Mg和Ni电子结构和光学性质的密度泛函理论研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对闪锌矿结构CdS和CdS∶M(M=Mg,Ni)几何结构、能带结构、电子态密度和光学性质进行了系统的研究。几何结构研究对掺杂后体系晶格常量进行了优化计算,结果表明Mg和Ni原子掺入CdS后晶格常量均减小,晶格发生局部畸变。进一步研究了掺杂对体系电子结构的影响,能带结构和电子态密度分析表明由于Ni 3d电子的引入使CdS∶Ni成为半金属铁磁半导体,而Mg 3s电子的引入CdS∶Mg带隙变宽。另外,体系掺杂后,吸收系数分析表明掺杂导致吸收峰在可见光波长区域变化显著,且掺Ni导致吸收峰进一步向长波方向移动。     

Cr1-xNbxSi2固溶体弹性性质、电子结构和光学性质的理论研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,对Nb掺杂CrSi2的晶格结构、弹性性质,电子结构和光学性质进行了系统的研究. 研究结果表明：随着Nb掺杂浓度增加,弹性常数、体变模量、剪切模量、杨氏模量均减小,而且能带间隙也逐渐减小,表现为p型掺杂特点. 基于电子结构计算结果以及已知的实验结果, 讨论了Nb掺杂CrSi2后对其复介电函数、折射率、消光系数、反射率和吸收谱等光学性质的影响.     

PrB_6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PrB_6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PrB_6薄膜的太阳辐射屏蔽性能.研究发现:PrB_6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;PrB_6对近红外辐射具有较高的反射率和较强的吸收;PrB_6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PrB_6光电材料的设计和应用提供理论依据.     

Cr_(1-x)Nb_xSi_2固溶体弹性性质、电子结构和光学性质的第一性能计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,对Nb掺杂CrSi_2的晶格结构、弹性性质,电子结构和光学性质进行了系统的研究.研究结果表明:随着Nb掺杂浓度增加,弹性常数、体变模量、剪切模量、杨氏模量均减小,而且能带间隙也逐渐减小,表现为p型掺杂特点.基于电子结构计算结果以及已知的实验结果,讨论了Nb掺杂CrSi_2后对其复介电函数、折射率、消光系数、反射率和吸收谱等光学性质的影响.     

Fe,Ni掺杂CdS的电子结构和光学性质

基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理研究了Fe,Ni单掺杂和（Fe,Ni）共掺杂CdS的能带结构、电子态密度分布、介电常数和光学吸收系数,分析了掺杂后电子结构和光学性质的变化.计算结果表明:掺杂体系的CdS晶格常量均减少,能带宽度减小,介电函数虚部ε₂（ω）都在0.53 eV左右出现了一个新峰,吸收光谱发生明显的红移,它们均在1.35 eV处出现较强吸收峰.     

Cu,O共掺杂AlN晶体电子结构与光学性质研究

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法对纯Al N,Cu单掺杂以及Cu与O共掺杂Al N超胞进行了几何结构优化,计算了掺杂前后体系的晶格常数、能带结构、态密度与光学性质.结果表明:掺杂后晶格体积增大,系统能量下降;Cu掺入后Cu 3d电子与N 2p电子间有强烈的轨道杂化效应,Cu与O共掺后Cu和O之间的吸引作用克服了Cu原子之间的排斥作用,能够明显提高掺杂浓度和体系的稳定性.光学性质分析中,介电函数计算结果表明Cu与O共掺杂能改善Al N电子在低能区的光学跃迁特性,增强电子在可见光区的光学跃迁;复折射率计算结果显示Cu与O掺入后由于电磁波穿过不同的介质,导致折射率发生变化,体系对低频电磁波吸收增加.     

P掺杂正交相Ca_2Si电子结构及光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论第一性原理超软贋势平面波方法系统计算了Ca2Si及P掺杂Ca2Si的电子结构、光学性质,分析了P掺杂对Ca2Si的能带结构、电子态密度、光学性质的影响.计算结果表明:掺入P后Ca2Si的能带向低能方向偏移,禁带宽带为0.557 95eV,价带主要由Si的3p,P的3p以及Ca的4s、3d电子构成,导带主要由Ca的3d电子贡献.通过能带结构和态密度分析了P掺杂正交相Ca2Si的复介电函数、折射率、反射谱、吸收谱和能量损失函数,结果表明P掺杂增强了Ca2Si的光利用率,说明掺杂能够有效改变材料电子结构和光电性能,为Ca2Si材料光电性能的开发、应用提供理论依据.     

剪切形变对硼氮掺杂碳纳米管超晶格电子结构和光学性能的影响

碳纳米管作为最先进的纳米材料之一, 在电子和光学器件领域有潜在的应用前景, 因此引起了广泛关注. 掺杂、变形及形成超晶格为调制纳米管电子、光学性质提供了有效途径. 为了理解相关机理, 利用第一性原理方法研究了不同剪切形变下扶手椅型硼氮交替环状掺杂碳纳米管超晶格的空间结构、电子结构和光学性质. 研究发现, 剪切形变会改变碳纳米管的几何结构, 当剪切形变大于12%后, 其几何结构有较大畸变. 结合能计算表明, 剪切形变改变了掺杂碳纳米管超晶格的稳定性, 剪切形变越大, 稳定性越低. 电荷布居分析表明, 硼氮掺杂碳纳米管超晶格中离子键和共价键共存. 能带和态密度分析发现硼氮交替环状掺杂使碳纳米管超晶格从金属转变为半导体. 随着剪切形变加剧, 纳米管超晶格能隙逐渐减小, 当剪切形变大于12%后, 碳纳米管又从半导体变为金属. 在光学性能中, 剪切形变的硼氮掺杂碳纳米管超晶格的光吸收系数及反射率峰值较未受剪切形变的均减小, 且均出现了红移.     

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。     

First principles investigation on Li or Sn codoped hexagonal tungsten bronzes as the near-infrared shielding material

The 52% energy of the solar radiation is contributed by near-infrared radiation (NIR, 780-2500 nm). Therefore, the material design for the energy-saving smart window, which can effectively shield NIR and has acceptable visible transmittance, is vital to save the energy consumed on the temperature control system. It is important to find a non-toxic stable material with excellent NIR-shielding ability and acceptable visible transmittance. The systematic first-principles study on Li_xSn_yWO₃ (x=0, 0.33, 0.66, and y=0, 0.33) exhibits that the chemical stability is a positive correlation with the doping concentration. After doping, the Fermi-energy upshifts into the conduction band, and the material shows metal-like characteristics. Therefore, these structures Li_xSn_yWO₃ (except the structure with x=0.33 and y=0) show pronounced improvement of NIR shielding ability. Our results indicate that when x=0 and y=0.33, the material exhibits the strongest NIR-shielding ability, satisfying chemical stability, wide NIR-shielding range (780-2500 nm), and acceptable visible transmittance. This work provides a good choice for experimental study on NIR shielding material for the energy-saving window.     

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。     

溶剂对Bi2WO6形貌及其γ射线屏蔽性能的影响

通过简单的溶剂热法,在不添加任何表面活性剂的情况下,系统地研究吡啶、甘露醇、聚乙二醇和乙二醇四种溶剂对Bi2WO6辐射防护材料的影响。并利用XRD,SEM,TEM,HRTEM和DRS等分析技术对Bi2WO6晶体的组成、形貌、比表面积和禁带宽度等进行了表征。实验结果表明,溶剂对防护材料的形貌、光致发光性能和辐射防护性能有较大影响。选用吡啶作为溶剂,有利于材料形成不规则纳米球,提高其结晶度、光致发光强度及射线屏蔽率。该形貌下PS/Bi2WO6材料对155Eu和22Na混合点源的105.310 keV的射线屏蔽率达54.17%,已高于传统防护材料PbWO4。     

Si掺杂锐钛矿TiO2的第一性原理研究

为了研究Si掺杂对锐钛矿TiO2的电子蛄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.研究蛄果表明,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...     

GGA+U方法研究不同浓度Cr掺杂对TiO2的磁性和光学性质的影响

本文采用基于第一性原理的GGA+U方法,计算研究了本征态锐钛矿TiO2和不同浓度Cr掺杂锐钛矿TiO2(1/8、1/16、1/32)的电子结构、磁性及光学性质。计算结果表明：所有掺杂体系中Ti0.9375Cr0.0625O2的结合能最小,因此Ti0.9375Cr0.0625O2体系的稳定性要高于Ti0.875Cr0.125O2、Ti0.96875Cr0.03125O2体系;Cr元素的掺入导致掺杂后体系发生晶格畸变,这有利于光生空穴和电子对的分离,提高其光催化性能;同时,由于Cr-3d和O-2p电子相互作用,使得掺杂体系呈现出铁磁性质,并且随着掺杂浓度的增加会使体系具有更好的铁磁性质;掺杂体系与本征TiO2相比,掺杂后吸收带边均发生红移,光谱响应范围变大;并且随掺杂浓度的增加,光响应范围也在增大,从而有效增强了体系对于可见光的吸收能力。     

磁控溅射法制备钛掺杂WO3薄膜结构和性能的研究

采用中频孪生非平衡磁控溅射技术制备钛掺杂WO_3薄膜。运用X射线衍射(XRD),拉曼光谱、紫外分光光度计、计时安培分析仪和原子力显微镜(AFM)等测试手段分析了钛掺杂WO_3薄膜的结构和光学性能。实验结果表明,掺杂后的薄膜在相同的热处理条件下晶化程度降低,晶粒细化,离子抽出和注入的通道大大增多,钛掺杂原子数分数0．051的着色响应速度提高,循环寿命提高了4倍以上,但着色后透射率下降。     

Doping investigations of the spin-Peierls-system CuGeO3

We investigated the effect of doping CuGeO₃ with Zn, Ni, Mn and Mg on the Cu-site, and Al, Si, Ga, As, In, Sn, Sb and Ti on the Ge-site. The lattice parameters show a linear dependence on doping. The spin-Peierls (SP) transition temperature T_SP decreases linearly with increasing substitution, the slope depending on the dopant. For increasing Zn-content, a Néel-like groundstate which exhibits spin-flop-behaviour appears after the disappearence of the SP-ground-state. Si-and Ti-doped samples exhibit a similar phase in co-existence with the SP-groundstate.     

Near-infrared quantum cutting in transparent nanostructured glass ceramics

Quantum cutting downconversion involving the emission of two near-infrared photons for each blue photon absorbed is realized in transparent glass ceramics with embedded Pr3+/Yb3+: beta-YF3 nanocrystals. On excitation of Pr3+ ions with a visible photon at 482 nm, Yb3+ ions emit two near-infrared photons at 976 nm through an efficient cooperative energy transfer from Pr3+ to Yb3+, with optimal quantum efficiency close to 200%. The development of the near-infrared quantum cutting transparent glass ceramic could open a route to enhance the energy efficiency of the silicon solar cell by converting one blue solar photon to two near-infrared ones.     

In掺杂h-LuFeO3光吸收及极化性能的第一性原理计算

h-LuFeO3是一种窄带隙铁电半导体材料,已被证明在铁电光伏领域有较好的应用前景.然而,较低的极化强度使光生电子-空穴对复合率大,限制了h-LuFeO3基铁电光伏电池效率的提高.为改善h-LuFeO3的极化强度,提高光吸收性质,本文利用第一性原理计算方法研究了In原子在h-LuFeO3不同位置的掺杂形成能,得到最稳定的掺杂位置,比较了h-Lu1-xInxFeO3(x=0,0.167,0.333,0.667)的带隙、光吸收性能及极化强度等性质.计算结果表明,随着In掺杂比例的增加,h-LuFeO3的晶格常数c/a比不断增大,铁电极化强度得到提高.当In:Lu=2:1时,材料杂质能级出现,Fe-O轨道杂化得到增强,提高了h-LuFeO3的光吸收性能.此工作证明了In掺杂是改善h-LuFeO3极化强度和光吸收系数的有效方法,对铁电光伏性能的提高提供一种新途径.