N,Fe, La三掺杂锐钛矿型TiO2能带调节的理论与实验研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势方法(PWPP), 利用Material studio 计算N, Fe, La三种元素掺杂引起的锐钛矿TiO₂晶体结构、能带结构和态密度变化. 并通过溶胶-凝胶法制得锐钛矿型本征TiO₂, N, Fe共掺杂TiO₂和N, Fe, La共掺杂TiO₂; 用X射线衍射和扫描电镜表征结构; 紫外-可见分光光度计检测TiO₂对甲基橙的降解效率变化. 计算结果表明, 由于N, Fe, La三掺杂TiO₂的晶格体积、键长等发生变化, 导致晶体对称性下降, 光生电子-空穴对有效分离, 同时在导带底和价带顶形成杂质能级, TiO₂禁带宽度由1.78 eV变为1.35 eV, 减小25%, 光吸收带边红移, 态密度数增加, 电子跃迁概率提升, 光催化能力增加. 实验结果表明: 离子掺杂使颗粒变小, 粒径大小: 本征TiO₂>N/Fe_TiO₂>N/Fe/La_TiO₂, 并测得N/Fe/La_TiO₂发光峰425 nm, 能隙减小, 光催化能力比N/Fe_TiO₂强, 增强原因是杂质能级和电子态数量增加引起.     

声子散射对载流子输运特性的影响

分析了晶格振动对固体材料中载流子输运特性的影响,重点阐述了长声学波对载流子的散射作用.使用玻尔兹曼输运理论描述了弱场下载流子的输运特性,给出了使用形变势散射和压电散射机制计算载流子迁移率的详细分析和具体公式.     

Nd:LuVO4晶体的红外、拉曼光谱和热学特性

利用商群对称分析法分析了Nd:LuVO4晶体的晶格振动模分类,测量了Nd:LuVO4晶体的红外光谱和拉曼光谱,从测定的谱线中指认了该晶体的振动模,理论与实验符合良好.测量了Nd:LuVO4晶体的热膨胀系数,a向、b向和c向的热膨胀系数分别为 1.7×10-7/K 、1.5×10-7/K和9.1×10-7/K.测量了比热,其值约为0.48J/g·K.测量了热传导率,其值沿<100>方向为6.2W/m·K,沿<001>方向为7.9W/m·K.这些参数显示该晶体是一种热学性能优良的激光晶体.     

氮掺铟锡锌薄膜晶体管的制备及其光电特性

以P型100硅作为衬底,采用射频磁控溅射技术,在室温下制备了氮掺杂氧化铟锡锌薄膜晶体管(ITZO TFTs),研究了氮气流量对氧化铟锡锌薄膜晶体管结构、光学、电学特性以及稳定性的影响。实验结果表明:在不同氮气流量条件下制备的氧化铟锡锌薄膜均为非晶态,在可见光范围内的平均透过率均在90%左右,光学带隙数值在3.28~3.32 e V之间变化。在氮气流量为4 m L/min时制备的ITZO TFTs,有源层与栅极电介质界面处的界面态密度(N~(max)_s)仅为4.3×10~(11)cm~(-2),场效应迁移率(μ_(FE))为18.72 cm~2/(V·s),开关比(I_(on/off))为10~6,亚阈值摆幅(S)为0.39 V/dec,电学性能最优。栅极正偏压应力测试结果表明,该器件具有最强的稳定性。因此,适量的氮掺杂可有效地实现器件氧空位的钝化,降低器件的界面态密度,提高ITZO TFTs的电学性能及稳定性。     

Structural evolution of the intruder band in ~(118)Sn

Excited states of the positive-parity intruder band in ¹¹⁸Sn have been studied via the ¹¹⁶Cd(⁷Li, 1p4n) reaction at ⁷Li energy of 48 MeV using techniques of in-beam γ-ray spectroscopy. This intruder band has been observed up to 7187 keV with spin (16⁺). The structural evolution of this intruder band with increasing angular momentum has been discussed in terms of the aligned angular momentum and the ratio of the E-Gamma Over Spin (E-GOS) curve.     

量子限制受主的光致发光研究

对一系列δ掺杂浅受主铍（Be）原子的GaAs/AlAs多量子阱和均匀掺杂Be受主的GaAs体材料中Be原子的能级间跃迁进行了光致发光（PL）研究.实验中所用的样品是通过分子束外延技术生长的均匀掺杂Be受主的GaAs外延单层样品和一系列GaAs/AlAs多量子阱样品,并在每量子阱中央进行了Be原子的δ掺杂,量子阱宽度为30 到200 ?.在4.2 K温度下测量了上述系列样品的光致发光谱,清楚地观察到了束缚激子的受主从基态1s_3/2（Γ₆）到第一激发态 关键词： 量子限制受主 光致发光 多量子阱 δ掺杂     

Nd:LuVO4晶体光谱参数的计算及其分析

测定了Nd:LuVO4晶体的室温吸收谱;根据Judd-Ofelt理论拟合了Nd3+离子的三个晶场调节参数Ωt(t=2,4,6)的值分别为8.235×10-20cm2,4.683×10-20cm2,6.090×10-20cm2;计算了各个能级跃迁的谱线强度、振子强度、吸收截面等,进而计算了4F3/2态的自发跃迁几率、辐射寿命、荧光分支比和积分发射截面,并对结果作了分析.     

第一性原理研究稀土掺杂ZnO结构的光电性质

基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,运用Castep计算分析了Er, Gd两种稀土元素掺杂的ZnO结构, 对本征ZnO和掺杂晶体的能带结构、态密度以及光学性质进行了分析对比. 由掺杂前后的结果分析发现,稀土掺杂的ZnO结构引入了由稀土原子贡献的导电载流子, 增强了体系的电导率, 费米能级上移进入导带. 研究表明由于稀土元素的掺入, ZnO结构在费米能级附近出现了杂质能带, 这是由稀土的4f态电子所形成. 同时, 纯净ZnO与Er-ZnO, Gd-ZnO和(Er, Gd)-ZnO的介电函数虚部有明显的差异. 在光学性质上, 掺杂ZnO在可见光区的吸收系数和反射率都比纯净ZnO高, 能量损失峰出现红移现象. 关键词： ZnO 稀土 掺杂 第一性原理     

GaAs/AlAs量子阱中受主束缚能和光致发光

从实验和理论上,研究了量子限制效应对GaAs/AlAs多量子阱中受主对重空穴束缚能的影响。实验中所用的样品是通过分子束外延生长的一系列GaAs/AlAs多量子阱,量子阱宽度为3~20nm,并且在量子阱中央进行了浅受主Be原子的δ-掺杂。在4,20,40,80,120K不同温度下,分别对上述样品进行了光致发光谱测量,观察到了受主束缚激子从基态到激发态的两空穴跃迁,并且从实验上测得了在不同量子阱宽度下受主的束缚能。理论上应用量子力学中的变分原理,数值计算了受主对重空穴束缚能随量子阱宽度的变化关系,比较发现,理论计算和实验结果符合地较好。     

New observations on hydrogen bonding in ice by density functional theory simulations

In this paper, we report on a series of computational simulations on hydrogen bonding in two ice phases （Ih and Ic） using CASTEP with PW91 and RPBE exchange-correlation based on ab initio density functional theory. The strength of the H-bond is correlated with intramolecular O-H stretching, and the energy splitting exists for both the H-bond and covalent O-H stretching. By analyzing the dispersion relationship of to（q）, we observe the separation of the longitudinal optic （LO） mode from transverse optic （TO） mode at the gamma point, seemingly interpreting the controversial two H-bond peaks in the vibrational spectrum of ice recorded by inelastic incoherent neutron scattering experiments. The test of ambient environment on phonon density of sates （PDOS） shows that the relaxed tetrahedral structure is the most stable structural configuration for water clusters.