扶手椅型硅纳米管电子结构的研究

在本文中,我们使用密度泛函理论的第一性原理方法来研究手性指数m=n=K(K为3～15的整数)的扶手型硅纳米管的能带结构和态密度.计算结果表明,扶手型(3,3)硅纳米管为间接带隙结构,其余均为直接带隙结构;随着手性指数增加,硅纳米管的直径增大,硅纳米管的禁带宽度逐渐减小,导带逐渐向下移动,并且总态密度图峰值强度增加;扶手型(3,3)硅纳米管的禁带宽度最大化;扶手型(13,13)硅纳米管的禁带宽度最小,说明其导电性优于其他手性指数的扶手椅型硅纳米管;同时,扶手型(4,4)硅纳米管的导带和价带重叠,表明扶手型(4,4)硅纳米管是金属纳米管;态密度图显示扶手型(9,9)硅纳米管的价带顶部主要由Si-3p电子态组成,导带的底部由Si-3s态电子和Si-3p态电子组成.     

扶手椅型硅纳米管电子结构的研究

在本文中，我们使用密度泛函理论的第一性原理方法来研究手性指数m=n=K(K为3～15的整数)的扶手型硅纳米管的能带结构和态密度.计算结果表明，扶手型(3,3)硅纳米管为间接带隙结构，其余均为直接带隙结构;随着手性指数增加，硅纳米管的直径增大，硅纳米管的禁带宽度逐渐减小，导带逐渐向下移动，并且总态密度图峰值强度增加;扶手型(3,3)硅纳米管的禁带宽度最大化;扶手型(13,13)硅纳米管的禁带宽度最小，说明其导电性优于其他手性指数的扶手椅型硅纳米管;同时，扶手型(4,4)硅纳米管的导带和价带重叠，表明扶手型(4,4)硅纳米管是金属纳米管;态密度图显示扶手型(9,9)硅纳米管的价带顶部主要由Si-3p电子态组成，导带的底部由Si-3s态电子和Si-3p态电子组成.     

P掺杂硅纳米管电子结构与光学性质的研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了P掺杂对单壁扶手型硅纳米管电子结构和光学性质的影响.结果表明:经过P掺杂,单壁扶手型硅纳米管的能带结构从间接带隙变为直接带隙,其价带顶主要由Si-3p态电子构成,导带底主要由Si-3p态电子和Si-3s态电子共同决定;同时通过P掺杂,使单壁扶手型硅纳米管的禁带宽度变窄,导电性增强,吸收光谱产生红移.研究结果为硅纳米管在光电器件方面的应用提供了理论基础.     

W掺杂对β-Ga_2O_3导电性能影响的理论研究

采用密度泛函理论的平面波超软赝势计算方法,对不同W掺杂浓度下β-Ga2O3的导电性能进行研究.计算了β-Ga2(1-x)W2x O3(x=0,0.0625,0.125)的优化参数、总态密度和能带结构.结果表明,W掺入β-Ga2O3使Ga2(1-x)W2x O3材料的体积增大,总能量升高,稳定性降低.当W的掺杂量较小时,其电子迁移率较大,导电性能也很强.当增加W的掺杂量,Ga2(1-x)W2x O3材料的平均电子有效质量就略有增大,能隙变得越窄,这与实验的变化趋势相一致.     

Te掺杂单层MoS2的电子结构与光电性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了Te掺杂对单层MoS₂能带结构、电子态密度和光电性质的影响。结果表明,本征单层MoS₂属于直接带隙半导体材料,其禁带宽度为1.64 eV。本征单层MoS₂的价带顶主要由S-3p态电子和Mo-4d态电子构成,而其导带底则主要由Mo-4d态电子和S-3p态电子共同决定;Te掺杂单层MoS₂为间接带隙半导体材料,其禁带宽度为1.47 eV。同时通过Te掺杂,使单层MoS₂的静态介电常数增大,禁带宽度变窄,吸收光谱产生红移,研究结果为单层MoS₂在光电器件方面的应用提供了理论基础。     

扶手椅型硅纳米管的电学性质研究

本文采用密度泛函理论的第一性原理方法，对手性指数m=n=K（K为3～15的整数）的扶手型硅纳米管的能带结构和态密度进行了研究。计算结果表明，扶手型（3，3）硅纳米管为间接带隙结构，其余均为直接带隙结构；随着手性指数的增加，硅纳米管的直径增大，硅纳米管的禁带宽度逐渐减小，且导带逐渐下移，总态密度图峰值强度增大；扶手型（3，3）硅纳米管的禁带宽度最大；扶手型（13，13）硅纳米管的禁带宽度最小，说明其导电性优于其他手性指数的扶手椅型硅纳米管；同时，扶手型（4，4）硅纳米管的导带和价带出现重叠，说明扶手型（4，4）硅纳米管为金属性纳米管；态密度图表明扶手型（9，9）硅纳米管的价带顶主要由Si-3p电子态构成，导带底由Si-3p态电子和Si-3s态电子共同构成。     

点缺陷对单层MoS2电子结构及光学性质的影响研究

采用基于第一性原理的贋势平面波方法,对不同类型点缺陷单层MoS2电子结构、能带结构、态密度和光学性质进行计算。计算结果表明：单层MoS2属于直接带隙半导体,禁带宽度为1.749ev,V-Mo缺陷的存在使得MoS2转化为间接带隙Eg=0.671eV的p型半导体,V-S缺陷MoS2的带隙变窄为Eg=0.974eV,S-Mo缺陷的存在使得MoS2转化为间接带隙Eg=0.482eV; Mo-S缺陷形成Eg=0.969eV直接带隙半导体,费米能级上移靠近价带。 费米能级附近的电子态密度主要由Mo的4d态和s的3p态电子贡献。光学性质计算表明：空位缺陷对MoS2的光学性质影响最为显著,可以增大MoS2的静态介电常数、折射率n0和反射率,降低吸收系数和能量损失。     

Co掺杂β-FeSi2电子结构及光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对不同Co含量的β-FeSi2的能带结构,态密度、分态密度和光学性质进行了计算和比较.几何结构和电子结构的计算结果表明,Co掺杂使得β-FeSi2的晶格常数a增大,b和c变化不大,晶格体积增大.Fe1-xCoxSi2的能带结构变为直接带隙,禁带宽度从0.74 eV减小到0...     

C掺杂β-FeSi2的电子结构和光学特性研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对C掺杂p-FeSi2的几何结构、能带结构、态密度和光学性质进行了理论计算.几何结构和电子结构的计算表明:C掺杂后使得β-FeSi2的晶格常数a和b减少,c变化不大,晶格体积减小;C掺杂后的 β-FeSi2能带结构仍为准直接带隙,禁带宽度变窄,直接带隙与间接带隙的能量差值不变,C的掺杂消弱了Fe的3d态电子,费米能级附近的电子态密度主要由Fe的3d态电子贡献.光学性质的计算表明:与未掺杂时相比,介电函数的实部ε1减少,虚部ε2的峰值减少并向高能方向有一微小的偏移,吸收系数有所降低.计算结果为β-FeSi2光电材料的应用和设计提供了理论指导.     

点缺陷对单层MoS_2电子结构及光学性质的影响研究

采用基于第一性原理的贋势平面波方法,对不同类型点缺陷单层Mo S2电子结构、能带结构、态密度和光学性质进行计算.计算结果表明:单层Mo S2属于直接带隙半导体,禁带宽度为1.749e V,Mo空位缺陷V-Mo的存在使得单层Mo S2转化为间接带隙Eg=0.660e V的p型半导体,S空位缺陷V-S使得Mo S2带隙变窄为Eg=0.985e V半导体,S原子替换Mo原子S-Mo反位缺陷的存在使得Mo S2转化为带隙Eg=0.374e V半导体;Mo原子替换S原子Mo-S反位缺陷形成Eg=0.118e V直接带隙半导体.费米能级附近的电子态密度主要由Mo的4d态和s的3p态电子贡献.光学性质计算表明:空位缺陷对Mo S2的光学性质影响最为显著,可以增大Mo S2的静态介电常数、折射率n0和反射率,降低吸收系数和能量损失.     

Possible ferrimagnetism and ferroelectricity of half-substituted rare-earth titanate: A first-principles study on Y0.5La0.5TiO3

Titanates with the perovskite structure, including ferroelectrics (e.g., BaTiO₃) and ferromagnetic ones (e.g., YTiO₃), are important functional materials. Recent theoretical studies predicted multiferroic states in strained EuTiO₃ and titanate superlattices, the former of which has already been experimental confirmed. Here, a first-principles calculation is performed to investigate the structural, magnetic, and electronic properties of Y half-substituted LaTiO₃. Our results reveal that the magnetism of Y_0.5La_0.5TiO₃ sensitively depends on its structural details because of the inherent phase competition. The lowest energy state is the ferromagnetic state, resulting in 0.25 μB/Ti. Furthermore, some configurations of Y_0.5La_0.5TiO₃ exhibit hybrid improper polarizations, which can be significantly affected by magnetism, resulting in the multiferroic properties. Because of the quenching disorder of substitution, the real Y_0.5La_0.5TiO₃ material with random A-site ions may exhibit interesting relaxor behaviors.     

铁电单晶(KxNa1-x)0.4(SryBa1-y)0.8Nb2O6的光学性质和线性电光效应

本文介绍铁电单晶(K_xNa_1-x)_0.4(Sr_yBa_1-y)_0.8Nb₂O₆的光学性质和线性电光效应的测量。实验结果表明,这种晶体具有较大的光学双折射,透光范围由4000?到5.6μm。晶体具有低的线性电光调制的半波电压,其电光调制价值指数n₀³·γ_c高达730×10 关键词：     

Zn,Cd对CaTiO3：Pr3+的发光性质的影响

采用高温固相反应合成CaTiO₃:Pr³⁺、Zn₂TiO₄、Ca_0.7Zn_0.3-xCd_xTiO₃:Pr³⁺(x=0.01,0.03,0.05,0.07,0.09,0.1)红色系列粉末状发光材料。经X射线衍射检测其结构,CaTiO₃结构为正交晶系,其结果与JCPDS标准卡(42-423)相符。Zn₂TiO₄结构属立方晶系,结果与JCPDS标准卡(25-1164)一致。Ca_0.7Zn_0.3-xCd_xTiO₃:Pr³⁺(x=0.01,0.03,0.05,0.07,0.09,0.1)由两种物相组成,一种为CaTiO₃,另一种为Zn₂TiO₄。检测了材料的激发光谱和发射光谱。发现,在CaTiO₃:Pr³⁺中加入适量Zn可形成Zn₂TiO₄相,使材料的激发光谱在324nm附近的吸收增强。少量Cd可进入Zn₂TiO₄晶格,增强激发光谱在324nm附近的吸收,同时提高发射光谱的强度;但过量的Cd的加入会导致发射光谱强度下降。     

LaxBa1-xFe12-xZnxO19铁氧体磁性与穆斯堡尔谱的研究

采用草酸盐共沉淀工艺制备了La_xBa_1-xFe_12-xZn_xO₁₉六角铁氧体,当x<0.8时生成磁铅石型六角铁氧体,随x值增大,比磁化强度σ值增加,居里温度下降,磁晶各向导性降低,由穆斯堡尔谱分析推断锌离子从尤过于4f₂晶位。 关键词：     

立方相Na_(1/2)Bi_(1/2)TiO_3和K_(1/2)Bi_(1/2)TiO_3的电子结构和结构不稳定性的第一性原理比较研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法比较研究了Na1/2Bi1/2TiO3和K1/2Bi1/2TiO3的电子结构、离子位移势能面和Γ声子等性质.结果表明,Na1/2Bi1/2TiO3和K1/2Bi1/2TiO3的电子结构很相似,价带由O 2p电子态主导并包含部分Ti 3d和Bi 6p电子态,导带低能部分由Ti 3d空轨道构成;K取代Na后其Ti—O和Bi—O键的键强略有增加.两者的离子位移势能面也很接近,O离子的偏心位移对结构不稳定性起主导作用,且K取代Na后其作用增强.Γ声子都存在3个软模,分析表明软模主要来自O6基团的振动,K取代Na后A2u软模发生硬化.     

Eu_(0.9)M_(0.1)TiO_3(M=Ca,Sr,Ba,La,Ce,Sm)的磁性和磁热效应

EuTi0_3是直接带隙半导体材料,在液氦温度附近呈现反铁磁性,且具有较大的磁熵变,但是当其转变为铁磁性时,可以有效提高低磁场下的磁熵变.本文通过元素替代,研究晶格常数的变化和电子掺杂对磁性和磁热效应的影响.实验采用溶胶凝胶法制备EuTiO_3和Eu_(0.9)M_(0.1)TiO_3 (M=Ca, Sr, Ba, La, Ce, Sm)系列样品.结果表明:大离子半径的碱土金属离子替代提高了铁磁性耦合,有利于提高低磁场下的磁热效应.电子掺杂可以抑制其反铁磁性耦合从而使其表现为铁磁性.当大离子半径的稀土La和Ce离子替代Eu离子时,既增大了晶格常数也实现了电子掺杂,表现出较强的铁磁性.在1 T的磁场变化下,Eu_(0.9)La_(0.1)TiO_3和Eu_(0.9)Ce_(0.1)TiO_3的最大磁熵变分别为10.8和11 J/(kg·K),均大于EuTi0_3的9.8 J/(kg·K);制冷能力分别为39.3和51.8 J/kg,相对于EuTi0_3也有所提高.     

Li3xLa2/3-xTiO3的合成及其对pH值响应灵敏度的影响

采用溶胶-凝胶法,分别制得x=0.05、0.11、0.15的系列锂快离子导体陶瓷材料Li₃xLa_2/3-xTiO₃（以下简称LLTO）。应用X射线粉末衍射法对产物的结构和纯度予以表征,结果表明为钙钛矿型结构。在一定范围内其纯度随研磨时间、培烧时间及搅拌时间（采用溶胶-凝胶法）的增加而提高。将系列产物研磨、压片成型后应用于pH传感器,对水溶液中的氢离子浓度进行检测并比较其响应灵敏度,结果表明灵敏度随LLTO纯度的提高而增大。     

CaMoO4：Eu3+,Bi3+,Li+红色荧光粉的共沉淀制备与表征

采用共沉淀法合成了红色荧光粉Ca_0.75MoO₄：Eu_0.25³⁺、Ca_0.75MoO₄：Eu_0.25-x³⁺,Bi_x³⁺及Ca_0.5MoO₄：Eu_0.25-2x³⁺, Bi_x³⁺,Li_0.25+x⁺,并采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱,扫描电镜(SEM)和荧光光谱(PL)测定分析了其结构形貌特征及发光性能。结果表明：制备的CaMoO₄：Eu³⁺,Bi³⁺,Li⁺红色荧光粉为白钨矿结构,颗粒尺寸约为0.5~1 μm。掺杂Bi³⁺的Ca_0.75MoO₄：Eu_0.25-x³⁺,Bi_x³⁺的相对发光强度明显高于未掺Bi³⁺的Ca_0.75MoO₄：Eu_0.25³⁺荧光粉。Bi³⁺离子的掺杂将吸收来的能量传递给激活离子Eu³⁺,起到了能量传递的作用。当Bi³⁺掺杂量为x=0.005时,在395 nm激发下,主发射峰在616 nm处的相对发光强度最大,但掺杂浓度过高时会出现浓度猝灭现象。另外,电荷补偿剂的掺入能够解决材料中因同晶取代引起的电荷不平衡的问题,以Li⁺作电荷补偿剂、Eu³⁺和 Bi³⁺共掺合成的Ca_0.5MoO₄：Eu³⁺_0.23,Bi_0.01³⁺,Li⁺_0.26红色荧光粉的发光性能强于Ca_0.75MoO₄：Eu_0.25³⁺、Ca_0.5MoO₄：Eu_0.25³⁺, Li_0.25⁺及Ca_0.75MoO₄：Eu_0.24³⁺,Bi_0.01³⁺。     

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.     

POSITRON LIFETIME STUDIES OF Y1-xCaxBa2Cu3O7-δ AND Y1-xCaxBa2Cu3-xFexO7-δ

In this paper it is reported that the measurement of the bulk positron lifetime as a function of substitution content x in the temperature range from 70 to 220K was performed in two high-T_c superconducting systems, Y_1-xCa_xBa₂Cu_3-xFe_xO_7-δ and Y_1-xCa_xBa₂Cu₃O_7-δ. It was found that τ_B of both systems decreases significantly with x and the temperature dependence of τ_B is very weak in normal state. In lower temperature region (Tc), a dramatic x-dependent temperature variation of τ_B was observed in the Ca-substituted system: from a decrease of τ_B with decreasing T to an increase of τ_B. With increasing x, the temperature dependence of τ_B remains weak in the Ca- and Fe- substituted systems. Compared with the experimental data of positron lifetime in other substituted systems and the calculation of the positron density distribution, the authors suggest that positron bulk lifetime spectra behaviour can be interpreted by the physical model based on the transfer of electron density between the CuO₂ planes and Cu-O chains. Therefore, the study of positron lifetime spectra provides a useful means to detect the local charge density and to study the correlation between the electronic structure and the high-T_c superconductivity.