高Tc氧化物超导体的电子结构

本文综述了高Tc氧化物超导体(La_2CuO_4及YBa_2Cu_3O_(7-8)的(计算)电子结构。本文基于Freeman教授研究组的工作。 (1) 体心四方结构的La_2CuO_4能带结构计算结果表明:La_2CuO_4的电子结构由在正方形Cu-O平面内的Cu3d-O2p相瓦作用所控制。存在一个沿[110]方向|q|=2k_F(强的)迭套的Fermi表面,它导致了电子驱动的结构失稳,以及在电子状态密度上的VanHove对数奇性。此种Fermi面的迭套被认为是引起了(Peierls 2k_F)失稳性,从而解释了La_(2-x)M_xCuO_4由四方结构到正交结构的相变。 (2) 如同在La_(2-x)M_xCuO_4中的情况一样,具正交结构的YBa_2Cu_3O_(7-8)的电子结构由Cu-O间的相互作用所支配;同时存在着二维及一维的Cu3d-O2p相互作用为YBa_2Cu_3O_(7-8)电子结构的特征。YBa2Cu_3O_(7-8)在E_F处的状态密度值低于La_(2-x)M_xCuO_4的相应值,在YBa_2Cu_3O_(7-8)中的Y或Ba原子作用如同一电子的施主。     

高Tc氧化物超导体的电子结构

本文综述了高Tc氧化物超导体(La_2CuO_4及YBa_2Cu_3O_(7-8)的(计算)电子结构。本文基于Freeman教授研究组的工作。 (1) 体心四方结构的La_2CuO_4能带结构计算结果表明:La_2CuO_4的电子结构由在正方形Cu-O平面内的Cu3d-O2p相瓦作用所控制。存在一个沿[110]方向|q|=2k_F(强的)迭套的Fermi表面,它导致了电子驱动的结构失稳,以及在电子状态密度上的VanHove对数奇性。此种Fermi面的迭套被认为是引起了(Peierls 2k_F)失稳性,从而解释了La_(2-x)M_xCuO_4由四方结构到正交结构的相变。 (2) 如同在La_(2-x)M_xCuO_4中的情况一样,具正交结构的YBa_2Cu_3O_(7-8)的电子结构由Cu-O间的相互作用所支配;同时存在着二维及一维的Cu3d-O2p相互作用为YBa_2Cu_3O_(7-8)电子结构的特征。YBa2Cu_3O_(7-8)在E_F处的状态密度值低于La_(2-x)M_xCuO_4的相应值,在YBa_2Cu_3O_(7-8)中的Y或Ba原子作用如同一电子的施主。     

MgB_2(001)面超导结构的电子浓度第一原理分析

采用密度范函理论计算了金属化合物MgB2(001)薄膜结构的电子能带结构和状态密度,计算的交换相关能分别采用LDA和GGA。规范保守赝势的计算结果表明,晶格常数与实验值误差在很小的范围内,分析了引起MgB2(001)面结构超导转变时电子浓度和偏态密度的变化情况,发现构成该超导体结构的成键有三种,着重从结构的电子浓度变化分析了其超导特性,六角蜂窝状结构中硼原子间相互作用为sp2杂化的共价键,镁原子和硼原子之间是离子键结合,镁原子层是金属键结合,镁原子的价电子部分转移到硼原子的pz轨道,部分电子为镁原子层共用。MgB2的超导机制为强烈的电子-声子耦合,为B原子间强烈的共价作用形成,是传统S波超导体。对Mg元素同一主族的其它硼化物进行布居分析,发现MgB2中Mg原子电子转移明显强于BeB2和CaB2,说明电子浓度是引起超导转变的一个重要因素。     

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.     

钛原子位置对立方BaTiO3电子结构的影响

本文基于密度泛函理论(DFT)的第一原理方法,计算了Ti原子位置对BaTiO3电子结构的影响.Ti的位置变化导致晶格畸变,使电子结构发生变化;从能带结构、能态密度(DOS)、电子密度、Mulliken布居等计算结果分析表明,导带和价带主要由Ti的3d电子和O的2p电子,Ti原子位置的变化,使Ti的3d电子能量分布上移,而O的2p电子能量下移;Ti位置变化,Ti的3d电子与的sp电子形成的杂化轨道更趋向离子化,以致于使OI出现了正电荷,表明发生了的2p电子向Ti的转移;O原子电子的转移使得Ti原子在导带的3d电子能量降低,与O原子在价带的2p电子能量重叠,禁带消失;随着畸变程度提高,转移逐渐增强,使禁带宽度逐渐减小,直至完全消失.     

MC与M_(n+1)AC_n稳定性与电子特征的第一性原理研究

研究M C与M n+1A C n(M=Sc,Ti,V,Cr,Mn;A=Al,Si,P,S;n=1,2,3)结构的稳定性与电子特征有利于探究三元层状结构M n+1A C n稳定性的内在原因和设计新型M n+1A C n结构.第一性原理计算研究表明,M-3d与C-2p轨道间的电子转移对M C与M n+1A C n的形成焓有较大影响.供电子能力较强的前过渡金属可以形成稳定的M C结构.计算结果显示,M C结构是缺电子体系,其趋向于与具有一定供电子能力的MA结构结合形成M n+1A C n.与M2PC和M2SC相比,M2Al C和M2Si C可以更为容易地被分离成二维M2C结构.     

利用电子结构数据拟合H2分子的电子壳模型势函数参数

电子壳模型势函数在离子晶体的原子级计算机模拟中有广泛应用,其势参数主要通过拟合晶体的实验数据或电子结构数据得到.提出了通过拟合双原子分子的量子化学从头计算电子结构数据来获得该势函数的方法,并由H2分子的电子结构数据建立了H原子间的电子壳模型势函数.此外,还应用该势函数对H+2分子离子进行了计算.该势函数拟合方案更适合于共价键型的分子.     

利用电子结构数据拟合H2分子的电子壳模型势函数参数

电子壳模型势函数在离子晶体的原子级计算机模拟中有广泛应用,其势参数主要通过拟合晶体的实验数据或电子结构数据得到.提出了通过拟合双原子分子的量子化学从头计算电子结构数据来获得该势函数的方法,并由H₂分子的电子结构数据建立了H原子间的电子壳模型势函数.此外,还应用该势函数对H⁺₂分子离子进行了计算.该势函数拟合方案更适合于共价键型的分子. 关键词： 电子壳模型势 参数拟合 共价键 2分子')" href="#">H₂分子     

N掺杂钛酸盐的电子结构和磁性研究

基于密度泛函理论,从头计算了N掺杂立方结构钛酸盐的电子结构和磁学性质.结果表明,N掺杂钛酸盐在自旋极化状态下的总能量比自旋非极化状态下的总能量小,说明N掺杂钛酸盐的基态具有铁磁性.从态密度和自旋密度分析可知,其磁性源于掺杂的N 2p电子和价带顶O 2p电子间的p-p耦合作用. 关键词： 钛酸盐 电子结构 磁学性质     

三方和四方相PbZr0.5Ti0.5O3 的结构稳定性和电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理超原胞方法和虚晶近似方法, 在局域密度近似和广义梯度近似下系统研究了三方相和四方相 PbZr_0.5Ti_0.5O₃的能量稳定性、原子结构以及电子结构. 计算结果表明三方相的能量比四方相低, 说明三方相结构更加稳定, 并且发现利用广义梯度近似计算的结构参数与实验值符合得更好. 电子结构表明, 两种相的Ti/Zr的3d电子和O的2p电子间存在明显的轨道杂化, 并且Ti-O之间的作用比Zr-O作用更强;Pb的6s和5d电子与O的2s和2p电子也分别存在轨道杂化. 而三方相中Pb的5d电子与O的2s电子杂化比四方相更强, 进一步说明三方相比四方相结构更加稳定.     

高k介质栅材料电子辐照下的红外研究

本文研究了SiO_2/Si、SiNX/Si、Al_2O_3/Si这三种具有不同介电常数(k)栅介质材料结构在1.7 MeV电子辐照前后的傅里叶红外光谱。随着辐照剂量的增大,三种结构的吸收峰强度均随之减小,其振动模式受到影响。电子辐照SiO_2/Si结构后,振动吸收峰随着辐照剂量的增大,由Si-O-Si、Si-O键引起的伸缩振动吸收峰的位置向低波数移动。电子辐照SiNX/Si结构后,由Si-N键、Si-O键引起的伸缩振动吸收峰的位置向高波数移动。电子辐照Al_2O_3/Si结构后,由Al_2O_3的晶格振动,Al-O-Al键引起的伸缩振动吸收峰的位置向高波数移动。吸收峰的变化为电子辐照不同介质材料引入的缺陷提供了新的信息。     

H9团簇的电子结构与能量计算

对氢原子团簇H9的电子结构提出了一个物理模型 .认为其电子结构类似于氟原子的电子结构 ,具有 2个 1s电子 ,2个 2s电子和 5个 2p电子 .其基态可写为H9(1s2 2s2 2p5) 2 P .用电子波函数计算出该团簇的总能量为E =- 4 .99(Har.atomicunit) ,键长为R =1.5 9a0 ,与过去用改进的量子力学排列通道法计算的结果非常吻合 .这表明所提出的物理模型是合理的 ,而且所提出的电子波函数对研究H9团簇的物理性质很有用. The electronic structure of H 9 cluster is proposed. The total energy of this cluster is calculated by using its electron wave functions. The results are in good agreement with the value calculated by using of the modified arrangement channel quantum mechanics method in a previous paper. The results also indicate that the electronic structure of H 9 cluster is similar to that of fluorine atom.     

FeS2(100)表面原子几何与电子结构的理论研究

采用密度泛函理论研究了FeS2(100)表面原子几何与电子结构.理论计算结果表明:FeS2(100)表面无弛豫、无重构,是体相原子几何的自然终止.与体相电子结构相比,FeS2(100)表面电子特性明显不同,禁带中央产生新的表面态,且表面态局域性强,主要由Fe原子的3d分波贡献.配位场理论定性分析表明:FeS2(100)完整晶面表面态产生机制是Fe原子的配位数减少、局部对称性下降所致 关键词： 密度泛函理论 表面电子结构 FeS2     

F掺杂SnO2电子结构的模拟计算

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法对SnO2:F体系的电子结构进行了第一性原理模拟计算.用广义梯度近似方法优化SnO2:F体系的晶胞结构,计算了体系基态总能.通过确定F掺杂对O的优先替代位置,计算了SnO2:F的能带结构、态密度、分波态密度.分析了F掺杂对SnO2晶体的电子结构和晶体性质及光学吸收边的影响,从理论上得出光学吸收边发生蓝移.对不同掺杂量的体系电子结构进行了分析.     

重费米子化合物 CemMnIn3m+2n(m = 1, 2, 3; n = 0, 1, 2; M = Co,Rh,Ir,Pt 及Pd) 的角分辨光电子能谱研究

重费米子材料以其新奇多变的宏观性质,复杂而难以理解的微观物理过程而受到广泛的关注,长期是凝聚态物理研究的重点。角分辨光电子能谱作为一种能够直接探测材料电子结构的实验手段,随着近年来实验技术的高度发展,能量和动量分辨率得到了极大的提高,能够有力地探测到强关联材料中更加精细的电子结构。使用角分辨光电子能谱探测重费米子材料的电子结构,为理解其各种物理过程提供强有力的实验证据,进而推进重费米子理论的发展。本文回顾 Ce 基重费米子材料 CemMnIn3m+2n (m = 1; 2; 3;n = 0; 1; 2;M =Co, Rh, Ir, Pt, Pd) 系列化合物的角分辨光电子能谱研究,包括电子结构的维度、近藤共振、f 电子与导带电子的杂化和电子结构随温度的变化等。     

立方晶相HfO2电子结构与光学性质的第一性原理计算

利用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法计算了立方晶相二氧化铪(c-HfO2)的电子结构,得到了c-HfO2的总念密度、分波态密度和能带结构.经带隙校正后,计算了c-HfO2的光学线性响应函数随光子能最的变化关系,包括复介电函数,反射率、复折射率以及光学吸收系数,并从理论上给出了c-HfO2材料光学性 质与电子结构的关系.经比较发现,对c-HfO2的电子结构和光学性质的计算结果与已有的实验数据和其它理论研究吻合得较好,从而为c-HfO2光电材料的设计与应用提供了理论依据.同时,计算结果也表明采用密度泛函理论的广义梯度近似来计算和预测c-HfO2材料的电子结构和光学性质是比较可靠的.     

MC与$lt;i$gt;M$lt;/i$gt;$lt;sub$gt;$lt;i$gt;n$lt;/i$gt;+1$lt;/sub$gt;$lt;i$gt;AC$lt;/i$gt;$lt;sub$gt;$lt;i$gt;n$lt;/i$gt;$lt;/sub$gt;稳定性与电子特征的第一性原理研究

研究MC与M_n+1AC_n(M=Sc, Ti, V, Cr, Mn; A=Al, Si, P, S; n=1, 2, 3)结构的稳定性与电子特征有利于探究三元层状结构M_n+1AC_n稳定性的内在原因和设计新型M_n+1AC_n结构. 第一性原理计算研究表明, M-3d与C-2p轨道间的电子转移对MC与M_n+1AC_n 的形成焓有较大影响. 供电子能力较强的前过渡金属可以形成稳定的MC结构. 计算结果显示, MC结构是缺电子体系, 其趋向于与具有一定供电子能力的MA结构结合形成M_n+1AC_n. 与M₂PC和M₂SC 相比, M₂AlC和M₂SiC可以更为容易地被分离成二维 M₂C结构. 关键词： MAX相结构 第一性原理 电子结构 过渡金属碳化物     

磷化铟高电子迁移率晶体管外延结构材料抗电子辐照加固设计

为研究磷化铟高电子迁移率晶体管(InP HEMT)外延结构材料的抗电子辐照加固设计的效果,本文采用气态源分子束外延法制备了系列InP HEMT外延结构材料.针对不同外延结构材料开展了1.5 MeV电子束辐照试验,在辐照注量为2×10¹⁵ cm^-2条件下,并测试了InP HEMT外延结构材料二维电子气辐照前后的电学特性,获得了辐照前后不同外延结构InP HEMT材料二维电子气归一化浓度和电子迁移率随外延参数的变化规律,分析了InP HEMT二维电子气辐射损伤与Si-δ掺杂浓度、InGaAs沟道厚度和沟道In组分以及隔离层厚度等结构参数的关系.结果表明:Si-δ掺杂浓度越大,隔离层厚度较薄,InGaAs沟道厚度较大,沟道In组分低的InP HEMT外延结构二维电子气辐射损伤相对较低,具有更强的抗电子辐照能力.经分析原因如下:1)电子束与材料晶格发生能量传递,破坏晶格完整性,且在沟道异质界面引入辐射诱导缺陷,增加复合中心密度,散射增强导致二维电子气迁移率和浓度降低;2)高浓度Si-δ掺杂和薄隔离层有利于提高量子阱二维电子气浓度,降低二维电子气受辐射...     

Mg和Zn掺杂CuAlS2电子结构的分析

从能带结构和态密度分析了黄铜矿CuAlS₂的电子结构.对比未掺杂CuAlS₂,从晶体结构、电子结构、电荷密度分布讨论了Mg和Zn替位Al掺杂对CuAlS₂的影响.结果表明:Mg和Zn掺杂CuAlS₂都导致晶格常数增大,Mg掺杂晶胞体积增大更多;掺杂在价带顶引入受主态,形成p型电导;Mg掺杂比Zn掺杂的受主能级电离能略小;而Zn掺杂CuAlS₂体系总能更低,晶格结构更稳定. 关键词： 2')" href="#">CuAlS₂ p型掺杂 电子结构 能带结构     

F掺杂SnO2电子结构的模拟计算

采用基于密度泛函理论的平面波赝势方法对SnO₂:F体系的电子结构进行了第一性原理模拟计算.用广义梯度近似方法优化SnO₂:F体系的晶胞结构，计算了体系基态总能.通过确定F掺杂对O的优先替代位置，计算了SnO₂:F的能带结构、态密度、分波态密度.分析了F掺杂对SnO₂晶体的电子结构和晶体性质及光学吸收边的影响，从理论上得出光学吸收边发生蓝移.对不同掺杂量的体系电子结构进行了分析. 关键词： F掺杂 2')" href="#">SnO₂ 电子结构 态密度