立方半导体中双空位态的电子结构(Ⅱ) 能级和简单的物理模型

利用文献[1]中给出的基本方程和Vogl等人的紧束缚哈密顿量,计算了十多种立方半导体的理想双空位在禁带中引入的能级,并用了一个简单的“空位分子”模型来讨论双空位态的物理问题。     

扶手椅型石墨纳米带的双空位缺陷效应研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理电子结构和输运性质计算,研究了扶手椅型石墨纳米带（具有锯齿边缘）的双空位缺陷效应.研究发现：双空位缺陷的存在并没有改变石墨纳米带的金属特性,但改变了费米面附近的能带结构.同时,双空位缺陷的取向对石墨纳米带的输运性质有很重要的影响.对于奇数宽度的纳米带,斜向双空位缺陷使得石墨带导电性能减弱,而垂直双空位能基本保留原有的线性伏安特性,导电性能降低较少;对于偶数宽度的纳米带,斜向双空位缺陷会使石墨带导电性能明显增强,而垂直双空位缺陷则具有完整石墨带的输运性质. 关键词： 石墨纳米带 585双空位缺陷 电子结构 输运性质     

空位缺陷对β-AgVO_3电子结构和光吸收性能的影响

基于密度泛函的第一性原理研究了Ag空位、O空位和Ag-O双空位对β-AgVO_3的电子结构及光学性质的影响.采用广义梯度近似平面波超软赝势GGA+U方法,对不同缺陷体系的形成能、能带结构、电子态密度、差分电荷密度和吸收光谱进行了计算和分析.通过比较不同Ag空位和O空位的形成能,确定了β-AgVO_3中主要形成Ag3空位和O1空位,并且Ag空位较O空位更容易形成.Ag3空位和O1空位的存在都使得β-AgVO_3带隙有一定程度的减小;Ag3空位使β-AgVO_3呈现p-型半导体性质,而O1空位和Ag3-O1双空位使β-AgVO_3呈现n-型半导体性质.Ag3和O1空位对晶体在可见光范围内的光吸收影响较小.     

Cu3Au中空位及其迁移机制的计算机模拟

采用Finnis-Sinclair类型的多体势模型,用分子动力学方法对L1_2型有序金属间化合物Cu_3Au中的单、双空位进行了计算机模拟研究.选取了空位的三种可能的迁移方式,计算了单、双空位的迁移激活能.这三种迁移方式是:最近邻空位跳跃、一组由相关的六步最近邻跳跃构成的空位循环运动和次近邻空位跳跃.计算了单空位的形成能和双空位的结合能.讨论了对扩散起主要作用的微观机制.所得计算结果与实验值符合得很好. 关键词：     

双空位缺陷石墨纳米带的电子结构和输运性质研究

基于第一原理电子结构和输运性质计算,研究了585双空位拓扑缺陷对锯齿（zigzag）型石墨纳米带（具有椅型（armchair）边）电子结构和输运性质的影响.研究发现,585双空位缺陷的存在使得锯齿型石墨纳米带的能隙增大,并在能隙中出现了一条局域于缺陷处的缺陷态能带,双空位缺陷的取向也影响其能带结构.另外,585双空位缺陷对能隙较小的锯齿型石墨纳米带输运性质的影响较大,而对能隙较大的锯齿型石墨纳米带影响很小,缺陷取向并不显著影响纳米带的输运性质. 关键词： 石墨纳米带 585空位缺陷 电子结构 输运性质     

高温氧气热处理对TiO_2晶体结构和铁磁性的影响

金红石TiO_2晶体先在真空中进行退火处理,随后在1173 K的氧气中进行不同时间(2 h、5 h、8 h)的热处理.理论上,通过Doppler程序计算了晶体中存在单空位、双空位和间隙O原子时的正电子湮没寿命.实验上,利用正电子湮没寿命谱仪、符合多普勒能谱仪和超导量子干涉仪分别表征了氧气退火后晶体内部的缺陷结构和常温铁磁性.分析结果得出:真空退火晶体的常温铁磁性主要与O空位的存在相关联;而经过氧气退火后,虽然极大地减少了氧空位,但晶体中却产生了大量的Ti双空位,这使得晶体的常温铁磁性有所增加.     

低能质子辐照对ZnO白漆光学性能退化的影响

 通过光致荧光光谱解谱和X射线光电子能谱（XPS）分析,研究了ZnO白漆经受能量低于200 keV低能质子辐照过程中氧空位缺陷的形成与演化过程。XPS解析表明质子辐照后晶格氧减少,光致荧光光谱解析表明锌空位减少,说明ZnO白漆中氧空位数量增加,且双电离氧空位能够捕获价带中的电子转变为单电离氧空位,使单电离氧空位逐渐成为辐照产生的主要缺陷。质子辐照使ZnO白漆中氧空位数量增加,而氧空位易捕获电子形成色心,从而导致光学性能下降。     

空位的第一性原理及经验势函数的对比研究

利用第一性原理及Stillinger-Weber（SW）,EDIP和Tersoff经验势函数对比研究了硅中单空位(V₁)、双空位(V₂)和六边形空位环(V₆)的结构特性及形成能.讨论了经验势函数描述空位时的优点和缺点.结果发现,第一性原理方法可以精确描述空位的原子结构及能量特性,而短程有效的经验势函数无法描述空位所固有的量子效应,如Jahn-Teller变形等.另外,由于经验势函数自身的缺陷,EDIP和T3无法应用于空位结构特性的计算.虽然 关键词： 空位 第一性原理 经验势函数     

FCC金属空位的MAEAM理论研究

应用涉及更远邻原子的改进分析型嵌入原子方法（MAEAM）计算了面心立方（fcc）金属（Ag,Al,Au,Cu,Ir,Ni,Pd,Pt,Rh）的空位性能。在MAEAM计算中,考虑了远邻原子相互作用和单空位迁移能,对两体势进行了坚挺处理,并采用新的截尾函数和加强光滑连接条件对两体势作了截尾处理。同时为了更好的符合面心立方晶体的结合能、弹性常数和平衡条件,调整了多体势的模型常数。未弛豫空位性能计算中考虑了两体势的截尾距离和电子密度分布函数的截尾距离之间近邻原子的作用以及双空位迁移途径周围的原子非对称分布。结果与其它方法计算结果基本一致,但更加接近实验值。对双空位迁移能的计算结果有利地说明了fcc金属双空位5种迁移途径的扩散机制。     

氢和温度对质子辐照硅的正电子捕获的影响

用正电子湮没寿命测量研究了在3.2×10¹⁷cm^-2和3.6×10¹⁶cm^-2质子辐照硅单晶中的正电子捕获,观测到辐照诱导的捕获正电子的缺陷主要是双空位,辐照过程中高剂量样品的双空位基本上都捕获了氢,低剂量样品还有一小部分未捕获氢,在高剂量样品的两轮和低剂量样品的第一轮升温测量中都观测到双空位进一步捕获氢,含氢双空位的荷电态随温度升高在145K附近发生由负荷电向中性转变,它的负荷电态正电子寿命比中性态正电子寿命长,无论 关键词：     

硅团簇Si+n(n=1-3)注入Si单晶性质的研究

利用硅团簇Si+n(n=1-3)注入Si单晶, 在Si单晶内形成一些单空位和双空位, 通过其光吸收谱观察到了带电状态为V02的双空位缺陷, 以及团簇效应对缺陷的影响, 正电子湮灭及TRIM程序模拟计算都表明团簇效应的存在.     

钨辐射损伤随辐照剂量变化的重离子辐照模拟研究

采用重离子辐照模拟方法和正电子湮没寿命测量技术研究了钨辐射损伤随辐照剂量的变化。20,60和90dpa（每个原子的位移次数）辐照损伤水平的实验结果表明,辐照在钨中产生单空位、双空位、位错和空位团等缺陷;随辐照剂量的增大,单空位、双空位和位错浓度增加,空位团的尺度和浓度都随之增大。Radiation damage in W has been studied as a function of irradiation dose by heavy ion simulation and positron annihilation lifetime measurement. The experimental results of 20, 60 and 90 dpa irradiations illustrate that the mono-and di-vacancies, dislocations and vacancy clusters are produced by the irradiation. The concentrations of the mono-and di-vacancies and dislocations and both the concentration and size of the vacancy clusters or voids all increase with the increasing of the irradiation dose.     

体心立方金属中空位迁移规律

本文在考虑空位浓度对空位迁移能的影响和双空位效应的情况下,给出了体心立方金属中空位流与空位浓度梯度之间的定量关系。并指出当空位浓度超过一个临界值时,空位将向其浓度大的地方迁移。本文所用方法也可用于其它金属。 关键词：     

单空位缺陷对载能氢原子与石墨层间碰撞的能量交换的影响的分子动力学研究

本文采用分子动力学方法研究空位缺陷对石墨层中碳氢粒子碰撞的影响.将氢原子以不同能量分别向单空位缺陷边缘的两个碳原子轰击,分析了入射氢原子的能量损失、发生吸附反应的能量范围和靶原子的能量传递过程.研究发现,单空位缺陷边缘的碳氢粒子更易发生吸附反应;在碳氢粒子正碰过程中,氢原子随入射能量变化出现了双反射区域;碳氢粒子在空位缺陷边缘吸附后,形成了高结合能的sp²结构,并出现悬挂键,其临近的碳碳键能未降低;单空位缺陷边缘的碳原子吸附氢原子能量的能力强而传递能量的能力弱.这些结果对理解聚变反应 关键词： 面向等离子体材料 分子动力学方法 单空位缺陷     

双空位掺杂氟化石墨烯的电子性质和磁性

基于密度泛函理论,计算了外来原子X(Al,P,Ga,As,Si)双空位替代掺杂氟化石墨烯的电子特性和磁性.通过对计算结果分析发现,与石墨烯的双空位掺杂类似,氟化石墨烯的双空位掺杂也是一种较为理想的掺杂方式.通过不同原子掺杂,氟化石墨烯的电子性质与磁性均发生很大变化:Al和Ga掺杂使氟化石墨烯由半导体变为金属,并且具有磁性;P和A8掺杂使氟化石墨烯变为自旋半导体;Si掺杂氟化石墨烯仍是半导体,只改变带隙且没有磁性.进一步讨论磁性产生机制获得了掺杂原子浓度与磁性的关系,并且发现不同掺杂情况的磁性是由不同原子的不同轨道电子引起的.双空位掺杂不仅丰富了氟化石墨烯的掺杂方式,其不同电磁特性也使此类掺杂结构在未来的电子器件中具有潜在应用.     

He离子注入ZnO中缺陷形成的慢正电子束研究

在ZnO单晶样品中注入了能量为20—100keV、总剂量为4.4×10¹⁵cm^-2的He离子.利用基于慢正电子束的多普勒展宽测量研究了离子注入产生的缺陷.结果表明，He离子注入ZnO产生了双空位或更大的空位团.在400℃以下退火后，He开始填充到这些空位团里面，造成空位团的有效体积减少.经过400℃以上升温退火后，这些空位团的尺寸开始增大，但由于有少量的He仍然占据在空位团内，因此直到800℃这些空位团仍保持稳定.高于800℃退火后，由于He的脱附，留下的空位团 关键词： 慢正电子束 ZnO 离子注入 缺陷     

立方半导体中双空位态的电子结构(Ⅳ) GaAs,GaP中双空位态的电子结构

利用文献[1]中的基本方程组和Vogl等人的紧束缚哈密顿量,计算了以GaAs,GaP为代表的极性半导体中理想双空位的A_1,E态的波函数。计算表明,理想双空位态的波函数在靠近As空位或P空位处的三个Ga原子处具有最大几率,波函数的其余部分随着离缺陷距离的增加而缓慢非单调地递减。     

高能氩离子辐照硅产生的缺陷研究

在室温下750MeV氩离子对本征单晶硅进行辐照,通过用正电子湮没寿命测量技术、电子顺磁共振技术以及红外光吸收方法研究了辐照产生的缺陷.结果表明:电中性双空位是辐照产生的主要空位团;在4.3×10¹⁴ions/cm²的高剂量下未见样品发生非晶化转变;虽然在离子射程末端双空位的浓度随剂量的增加而显著增大,但在以电离激发过程为主要能损方式的区域里双空位的浓度基本不变.据此可以认为,电子能损过程对辐照产生的缺陷有退人作用.     

立方半导体中双空位态的电子结构(Ⅳ)——GaAs,GaP中双空位态的电子结构

利用文献[1]中的基本方程组和Vogl等人的紧束缚哈密顿量,计算了以GaAs,GaP为代表的极性半导体中理想双空位的A₁,E态的波函数。计算表明,理想双空位态的波函数在靠近As空位或P空位处的三个Ga原子处具有最大几率,波函数的其余部分随着离缺陷距离的增加而缓慢非单调地递减。 关键词：     

空位缺陷对单层硅烯薄膜力学性能的影响

采用基于分子动力学理论的Forcite模拟软件包对含不同浓度的单、双空位缺陷硅烯薄膜的超晶胞体系进行优化,并对其力学性能进行了计算和分析.结果表明:随着空位缺陷浓度的增加,硅烯薄膜的拉梅常数、泊松比、体弹模量和剪切模量呈线性递减趋势,而由于空位缺陷附近键长的缩减导致硅烯薄膜"硬化"与空位缺陷浓度的增加导致硅烯晶格中硅原子密度降低,两种体制的竞争使得硅烯杨氏模量表现出先升高在降低的趋势.