闪锌矿MTe (M=Zn/Mg)的几何结构、弹性性质、电子结构和光学性质

采用基于密度泛函理论(DFT)框架下广义梯度近似(GGA)平面波超软赝势(PP-PW)方法, 计算了闪锌矿型MTe (M=Zn/Mg)的几何结构、弹性性质、电子结构和光学性质. 同时采用杂化密度泛函调准了带隙. 结果表明, 立方相ZnTe和MgTe均为直接带隙半导体材料. 所得晶格参数、弹性常数及体模量与实验数据基本吻合. 由弹性常数推导出ZnTe、MgTe的德拜温度分别为758、585 K. 研究了MTe的复介电函数、折射率、反射率和能量损失系数等光学性质, 并基于电子能带结构和态密度对光学性质进行了解释.     

扶手椅型二硫化钼纳米带的电子结构与边缘修饰

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法, 研究了扶手椅型二硫化钼纳米带的几何构型与电子结构, 发现其稳定性与电子性质敏感地依赖于边缘修饰. 随着边缘修饰的H原子数增加, 纳米带变得更加稳定, 并在间接带隙半导体、半金属和直接带隙半导体之间转变. 纳米带的能带结构和电子态密度显示, 其费米能级附近的能带主要由边缘态贡献. 当二硫化钼纳米带两边用不同数目的H原子修饰时, 纳米带同时具有由这两种修饰引起的边缘态并且两种边缘态的相互影响很小. 研究了三类纳米带带隙与宽度的关系, 对于每个原胞修饰0个或8个H原子的纳米带, 带隙随宽度以3为周期振荡变化; 而对于每个原胞修饰4个H原子的纳米带, 带隙振荡不再具有周期并且振荡幅度变小.     

利用表面修饰调制GaAs纳米线的电子结构

采用第一性原理的密度泛函方法,研究了利用表面修饰来调制GaAs纳米线的电子结构.在计算中考虑了几种不同的表面钝化材料(H、F、Cl、Br和I)对GaAs纳米线电子结构的影响.计算结果表明,不同的原子修饰GaAs纳米线时对其能带结构的调制主要取决于它们对纳米线表面态的饱和能力.表面修饰不仅可以调节GaAs纳米线的能隙大小,而且也可以调制其能隙类型.GaAs纳米线的电子结构由表面效应和量子限制效应共同来决定.使用不同材料修饰表面的GaAs纳米线的能隙随直径的变化幅度并不相同.表面修饰为实现同种直径和同种结构的GaAs纳米线的能带工程提供了一种新的途径.     

利用表面修饰调制GaAs纳米线的电子结构

采用第一性原理的密度泛函方法,研究了利用表面修饰来调制GaAs纳米线的电子结构. 在计算中考虑了几种不同的表面钝化材料（H、F、Cl、Br 和I）对GaAs纳米线电子结构的影响. 计算结果表明,不同的原子修饰GaAs 纳米线时对其能带结构的调制主要取决于它们对纳米线表面态的饱和能力. 表面修饰不仅可以调节GaAs纳米线的能隙大小,而且也可以调制其能隙类型. GaAs纳米线的电子结构由表面效应和量子限制效应共同来决定. 使用不同材料修饰表面的GaAs纳米线的能隙随直径的变化幅度并不相同. 表面修饰为实现同种直径和同种结构的GaAs纳米线的能带工程提供了一种新的途径.     

难熔固体MX(M=Sc,Ti,V;X=C,N,O)电子结构和力学性质的密度泛函研究

采用密度泛函方法对MX(M=Sc,Ti,V;X=C,N,O)固体的体相电子结构和力学性质进行了系统研究.计算结果表明,对于金属原子相同的同一系列化合物,氮化物具有最大的体模量;进一步的研究可知,随着外界压力的增大,化合物由NaCl构型向CsCl构型转变由易到难的顺序依次是氧化物、氮化物和碳化物.本文还首次用密度泛函方法系统地计算了各化合物的能带结构和态密度,并对该类型化合物的导电性能进行了探讨.     

理论研究连接方式对低聚(3-己基噻吩)结构和电子光谱的影响

用密度泛函理论优化了不同连接方式的低聚(3-己基噻吩)((3HT)n,n=2~8)异构体的几何结构,并得到了相对能量,接着用含时密度泛函理论计算了不同异构体的垂直激发能,并优化了(3HT)8第一激发态的几何结构.结果表明,不同连接方式异构体的相对能量接近,但它们的轨道能级和垂直激发能差异都较大;第一激发态比基态共平面性更好.     

扶手椅型缺陷硫化钼纳米带电子性质的第一性原理计算

基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了含空位缺陷的扶手椅型二硫化钼纳米带的电子性质.发现缺陷会导致纳米带结构稳定性降低,单空位钼缺陷和三空位缺陷使得纳米带从半导体变成金属性,而单空位硫缺陷和两种双空位缺陷仅减小纳米带的带隙;电子态密度和能带的本征态表明缺陷纳米带费米能级附近的杂质态主要是缺陷态的贡献.研究了四类半导体性质的纳米带带隙与宽度的关系,对于完整的纳米带,带隙随宽度以3为周期振荡变化;而引入空位缺陷后,纳米带的带隙振荡不再具有周期且振荡幅度变小.同时发现,当缺陷的浓度变小后,缺陷仅使纳米带的带隙减小,不会使其变为金属性.这些结果有望打开其在新型纳电子器件中的应用潜能.     

钛铁矿型六方相ZnTiO3的电子结构和光学性质

分别采用基于密度泛函理论(DFT)的局域密度近似(LDA)和广义梯度近似(GGA)方法对钛铁矿型六方相ZnTiO₃的电子结构进行了第一性原理计算, 并在局域密度近似下计算了六方相ZnTiO₃的光学性质, 并将计算结果与实验数据进行了对比. 结果表明, 在局域密度近似下计算得到的结构参数更接近实验数据. 理论预测六方相ZnTiO₃属于直接带隙半导体材料, 其禁带宽度(布里渊区Z 点)为3.11 eV. 电子态密度和Mulliken 电荷布居分析表明Zn―O键是典型的离子键而Ti―O键是类似于钙钛矿型ATiO₃ (A=Sr, Pb, Ba)的Ti―O共价键. 在50 eV的能量范围内研究了ZnTiO₃的介电函数、吸收光谱和折射率等光学性质, 并基于电子能带结构和态密度对光学性质进行了解释.     

苯环共价功能化碳纳米管电性理论研究

通过4种键连方式将苯环共价连接到超晶胞为1×1×3的锯齿型单壁碳纳米管CNT(8,0)上.在密度泛函理论基础上,通过Siesta软件计算苯环共价功能化碳纳米管的几何结构、能带结构、态密度和波函数,分析键连方式对碳纳米管电性的影响.结果表明苯环通过4种键连方式共价功能化的碳纳米管都是在Γ点具有直接带隙的半导体.其中直接键连和酰胺键连得到的苯环功能化碳纳米管在费米能级附近产生杂质带,比纯CNT带隙减小约0.4e V.而通过2个亚甲基键连和吡咯烷键连2种方式功能化的碳纳米管,其带隙仅比纯CNT带隙减小0.1~0.15e V.     

Al轻掺杂对CaMnO_3晶态材料结构与电迁移性质的影响研究

通过电子平面波函数密度泛函理论的计算分析方法系统研究了Ca位Al轻掺杂钙钛矿结构CaMnO_3基晶态材料的晶体结构、电子结构和载流子迁移性质.结果表明,Al轻掺杂使得CaMnO_3基晶态材料的晶格参数增大,在b轴方向上增大程度最高,在c轴方向上增大程度最小.Ca位Al轻掺杂之后,CaMnO_3中的O—Mn—O八面体向2个O顶点方向拉长,八面体产生扭曲变形.Al轻掺杂前后的CaMnO_3基晶态材料均为间接带隙半导体,其带隙宽度分别是0.713和0.695 eV,Al掺杂属于电子型掺杂.经过Al掺杂之后CaMnO_3基晶态材料的导带有效质量大大提高.Al掺杂CaMnO_3基晶态材料费米能以下,p状态态密度最高,s状态态密度最低;在费米能以上,d状态态密度最高,s状态态密度最低.Al掺杂大大提高了CaMnO_3基晶态材料的载流子浓度.CaMnO_3中O—Mn—O八面体中底平面上的O原子电子对载流子迁移过程的贡献大于顶点处的O原子电子贡献程度.