Sc与C共掺杂MgS电子结构与光学性质的第一性原理研究

本文基于密度泛函理论的第一性原理方法,对Sc、C单掺以及共掺MgS体系的稳定性、电子结构和光学性质进行了研究,结果表明:与本征MgS体系相比,掺杂后体系的结合能仍为负值,表明掺杂体系均处于稳定状态,其中Sc-C共掺MgS体系的结合能最小,说明Sc-C共掺体系最稳定.掺杂后体系的禁带宽度均减小,表明电子由价带跃迁至导带的能量减小;此外,掺杂体系在低能区均发生了明显的红移现象,表明Sc、C掺杂能够有效的拓宽体系对可见光的响应范围.其中,Sc-C-MgS体系在费米能级附近产生了杂质能级且带隙宽度较小,在可见光范围内的吸收系数最优,可推测Sc-C共掺杂可作为提高MgS体系光催化活性的有效手段.     

InSe/石墨烯异质结光学特性的研究与调控

InSe是一种新兴的二维层状材料,具有多种优异的光学特性.随着层数的降低,带隙从近红外逐步变到可见(1.26 eV到2.11 eV),如此大的可调谐的带隙和高本征迁移率,让其在光电探测领域有着良好的应用前景.但是研究发现,InSe在空气中不稳定,易被氧化,很大的限制了其应用.而石墨烯具有极宽的光谱吸收范围和高电子迁移率,同时具有理论上97.7;的透光率.因此石墨烯-InSe复合体系能够充分将石墨烯优异的电子传输特性以及InSe突出的光学吸收特性结合起来,从而提升光电性能.本文首先利用干法转移制备了石墨烯和InSe的异质结构,然后通过阶段式退火处理调控了两者之间的相互作用,研究发现随着退火时间的加长,被石墨烯覆盖的InSe荧光强度逐渐降低,说明二者之间相互作用逐渐增强,InSe中更多的电子转移到石墨烯中,极大的提升其光电特性.该结果为异质结相互作用的调控以及光电性能的提升提供了非常好的途径.     

二维各向异性SSH模型的拓扑性质研究

二维Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型是在拓扑物理领域受到广泛研究的一种模型,具有许多独特的物理性质.它属于高阶拓扑绝缘体,在第二条和第三条能带间会产生具有连续谱束缚态(bound states in the continuum,BICs)性质的角态.本文首先介绍了二维SSH模型的拓扑性质,在此基础上论证了第二条和第三条能带何时会在整个布里渊区上产生能隙.随后,计算了模型的电荷极化分布和电荷密度分布,证明了当x方向上胞内跃迁几率和胞间跃迁几率较大时,x方向的边缘电荷极化激发了y方向的边缘态,反之亦然.同时,边缘电荷极化激发了角上的异常填充,产生了具有良好局域性与鲁棒性的拓扑角态.最后,构建了一种声学谐振腔模型,并证明了该模型可以较好的模拟各向异性二维SSH模型的拓扑性质.     

Sc与C掺杂MgS电子结构与光学性质的第一性原理研究

本文基于密度泛函理论的第一性原理方法,对Sc、C单掺以及共掺MgS体系的稳定性、电子结构和光学性质进行了研究,结果表明：与本征MgS体系相比,掺杂后体系的结合能仍为负值,表明掺杂体系均处于稳定状态,其中Sc-C共掺MgS体系的结合能最小,说明Sc-C共掺体系最稳定。掺杂后体系的禁带宽度均减小,表明电子由价带跃迁至导带的能量减小;此外,掺杂体系在低能区均发生了明显的红移现象,表明Sc、C掺杂能够有效的拓宽体系对可见光的响应范围。其中,Sc-C-MgS体系在费米能级附近产生了杂质能级且带隙宽度较小,在可见光范围内的吸收系数最优,可推测Sc-C共掺杂可作为提高MgS体系光催化活性的有效手段。     

C与Na掺杂AlN电子结构与光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势法，计算了本征AlN,C-AlN,Na-AlN以及C-Na-AlN四种体系的电子结构和光学性质.得出结论：掺杂后各体系与本征AlN相比发生了晶格畸变，C-Na-AlN体系的结合能最小，体系最稳定.掺杂体系相比于本征AlN,禁带宽度都有不同程度的减小，导致电子在体系内跃迁时的概率增大，其中C-Na-AlN体系尤为明显，电子跃迁所需要的能量更小.掺杂后吸收带边发生了红移，拓宽了AlN体系对光的响应范围，增强了光吸收，并且C-Na-AlN体系在可见光区域内光吸收能力最强，在介电函数图的分析中可以得到，C-Na-AlN体系的介电常数最大，表明其电荷束缚能力最强，体系稳定性强，极化能力最好.