C掺杂ZnO纳米线的磁性研究

运用第一性原理方法研究了C掺杂ZnO纳米线的电子性质和磁性质.研究发现C原子趋于替代纳米线表面的O原子.所有掺杂纳米线显示了半导体特性.纳米线的总磁矩主要来源于C原子2p轨道的贡献.由于杂化,相邻的Zn原子和O原子也产生了少量自旋.在超原胞内,C、Zn和O原子磁矩平行排列,表明它们之间是铁磁耦合.铁磁态和反铁磁态的能量差达到了186meV,表明C掺杂ZnO纳米线可能存在室温铁磁性,在自旋电子学领域有很大应用前景.     

Cr掺杂ZnO纳米线电子性质和磁性质

本文采用第一性原理密度泛函理论系统的研究了Cr原子单掺杂和双掺杂两种尺寸ZnO纳米线的电子性质和磁性质.所有掺杂纳米线的形成能都比纯纳米线的形成能低,表明掺杂增强了纳米线的稳定性.研究发现Cr原子趋于替代纳米线表面的Zn原子.所有掺杂纳米线都显示了金属性.纳米线的总磁矩主要来源于Cr原子3d轨道的贡献.由于杂化,相邻的O原子和Zn原子也产生了少量自旋.在超原胞内,Cr和O原子磁矩反平行排列,表明它们之间是反铁磁耦合.表面双掺杂纳米线铁磁态能量比反铁磁态能量低149 meV,表明Cr掺杂ZnO纳米线可能获得室温铁磁性.     

镍掺杂硅纳米线电子结构和光学性质的第一性原理研究

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算,对镍掺杂硅纳米线的结构稳定性、电子与光学性质进行了研究.结果表明:Ni容易占据硅纳米线表面的替代位置.镍掺杂后的硅纳米线引入了杂质能级,杂质能级主要来源于Ni的3d电子的贡献.由于Ni的3d态和Si的3p态的耦合作用,使禁带宽度变窄.掺杂后的硅纳米线在低能区出现了一个较强的吸收峰,且吸收带出现宽化现象. 关键词： 硅纳米线 掺杂 电子结构 光学性质     

分子团簇表面吸附敏化ZnO纳米线的第一性原理研究

ZnO纳米线作为新型太阳能电池结构的重要组成部件之一, 其导电能力直接影响到太阳能电池的性能. 采用密度泛函理论平面波超软赝势方法, 计算并分析了C₂H₆O(乙醇)、 C₆H₅FS(4-氟苯硫酚)、 C₇HF₇S(4-(三氟甲基L)-2, 3, 5, 6-四氟硫代苯酚) 等小分子吸附的六边形结构\langle0001angle ZNWs (ZnO 纳米线) 的几何结构、 吸附能和电子结构. 首先, 通过几何优化得到了不同基团吸附的ZNWs的稳定结构, 同时吸附能计算结果表明C₇HF₇S吸附的体系结构最为稳定, 且吸附呈现放热反应; 其次, 为研究表面敏化对导电性能的影响, 计算了不同小分子基团吸附下的能带结构和态密度, 并利用能带理论分析了表面吸附敏化对禁带宽度的调控机理, 结果分析表明小分子表面吸附敏化对ZNWs的电学性能有一定的影响, 其中C₇H₇FS和C₆H₅FS分子均发生了不同程度的电荷转移.     

Mn掺杂Mo2 FeB2的电子结构，磁性和弹性的第一性原理研究

用第一性原理计算（ Mo,Fe,Mn）3 B2的结构稳定性、磁性、电子结构和弹性。过程中采用了密度泛函理论和超软赝势。研究表明反铁磁性具有最低的能量,为基态。计算所得的（ Mo,Mn,Fe） B2电子态密度和布局数与Mo2 FeB2的类似。从电子态密度和重叠布局数发现,B?B和B?Mo为共价键,对剪切模量起促进作用。通过磁性分析,发现Fe和Mn原子起主要作用。然而,Mn的掺杂对硬质相Mo2 FeB2的成键和弹性的影响微小。     

接枝羧基的有限长碳纳米管电子结构的第一性原理研究

基于局域密度泛函理论，采用第一性原理方法，建立了对(5,5)型和(9,0)型有限长碳纳米管接枝羧基官能团的原子模型，通过计算其电子分布和态密度的变化，讨论羧基官能团对碳纳米管电子结构和电子输运特性的影响. 计算表明，接枝羧基的碳纳米管,其电子结构明显改变，其费米能级上的电子态密度下降；最高占据轨道上的非定域程度减弱,致使电子输运性能呈下降趋势. 关键词： 碳纳米管 密度泛函理论 电子结构     

In掺杂ZnO电子结构的第一性原理研究

采用第一性原理平面波超软赝势,计算了纤锌矿ZnO和不同掺杂量下In掺杂ZnO晶体的能带结构、态密度和分波态密度.计算表明,In的掺杂导致ZnO禁带宽度变窄.随着掺杂量的增大,In_xZn_1－xO的导带底和价带顶同时下降,但是导带底比价带顶下降得多,这导致了带隙的变窄.此外,In掺杂使晶胞晶格常数增大,这对带隙的变窄也有一定作用.     

MnTe电子结构和磁性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的赝势投影缀加波方法, 对六种典型的二元晶体结构Rocksalt (RS), Cesiun-chloride (CC), Zinc-blende (ZB), Wurtzite (WZ), Iron-silicide (IS) 和Nickel-Arsenide (NA)的MnTe进行了计算研究. 通过比较六种结构的结合能, 确定了MnTe的基态结构是反铁磁的NA结构. 研究了这六种结构MnTe的电子结构、磁性, 并用Birch-Murnaghan状态方程拟合求得了各相结构的体弹性模量和相变压. 电子态密度表明, RS, CC和IS结构的MnTe为反铁磁导体, ZB, WZ和NA结构的MnTe均为反铁磁半导体.     

非晶碳结构建模和电子结构的第一性原理研究

基于密度泛函理论,采用了一种更为精确的交换相关泛函OLYP(OPTX+LYP),对密度范围从2.0到3.2 g/cm³的非晶碳进行结构建模. 模拟得到的5个碳网络结构无论从径向分布函数还是sp³含量都与实验符合得很好. 对非晶碳电子结构的研究表明费米能级附近的电子态密度主要是sp²碳原子的贡献. 随着密度的增加,sp³碳原子增加,费米能级附近的态密度越来越小. 小环结构增加了费米能级附近的电子态密度,缺陷态在费米能级形 关键词： 非晶碳 密度泛函理论 电子结构     

非晶碳结构建模和电子结构的第一性原理研究

基于密度泛函理论，采用了一种更为精确的交换相关泛函OLYP(OPTX+LYP)，对密度范围从2.0到3.2 g/cm³的非晶碳进行结构建模. 模拟得到的5个碳网络结构无论从径向分布函数还是sp³含量都与实验符合得很好. 对非晶碳电子结构的研究表明费米能级附近的电子态密度主要是sp²碳原子的贡献. 随着密度的增加，sp³碳原子增加，费米能级附近的态密度越来越小. 小环结构增加了费米能级附近的电子态密度，缺陷态在费米能级形     

First-principles study on the magnetism in ZnS-based diluted magnetic semiconductors

The electronic and magnetic properties of wurtzite ZnS semiconductor doped with transition metal (Cr, Mn, Fe, Co, and Ni) atoms are studied by using the first-principle’s method in this paper. The ZnS bulk materials doped with Cr, Fe, and Ni are determined to be half-metallic, while those doped with Mn and Co impurities are found to be semiconducting. These doped transition metal ions have long range interactions mediated through the induced magnetic moments in anions and cations of host semiconductors. These doped ZnS-based diluted magnetic semiconductors seem to be good candidates for the future spintronic applications.     

不同浓度下V掺杂Mg2Si的第一性原理研究

本文用基于密度泛函理论的超软赝势平面波方法,分别计算了四种V掺杂模型Mg_2-xV_xSi(x=0,0.25,0.5,0.75)的电子结构和光学性质,并对其能带图、态密度图和光学性质进行了分析.结果表明,V掺杂之后会使Mg₂Si由其原本的半导体性变为半金属性,在费米能级处出现了杂质能级,态密度图也显示V元素的3d轨道的贡献在费米能级附近占据主导地位,Mg₂Si的光学性质随着V元素的掺入也发生了改变.该文为Mg₂Si材料在电子器件和光学器件方面的应用提供了理论依据.     

First-principles study on the magnetic property of C-doped wurtzite ZnS

We have studied the structure, electronic and magnetic properties of wurtzite (WZ) ZnS semiconductor doped with one or two C atoms using first-principles calculations. The moderate formation energy implied that C-doped ZnS could be fabricated experimentally. The total magnetic moment of the 72 atom super cell was 2.02μB, mainly due to the 2p component of the C atom. Electronic structures showed ZnS doped with C atom was p-type half-metallic ferromagnetic (FM) semiconductor and hole mediation was responsible for the ferromagnetism. The large energy difference (154 meV) between the FM and antiferromagnetic (AFM) state implied room-temperature ferromagnetism for C-doped WZ ZnS, which has great potential in spintronic devices.     

First-principles study on the magnetic properties of transition-metal atoms doped (ZnS)12 cluster

A first-principles density functional investigation has been performed to evaluate the structural, electronic, and magnetic properties of (ZnS)₁₂ doped with one or two transition-metal (TM) atoms (Fe, Co, and Ni). Substitutional- and interstitial-doping are considered. The substitutional isomers are found to be most favorable for Fe-doped clusters, while the interstitial isomers are found to be most favorable for Co- and Ni-doped clusters. Magnetic coupling between the TM atoms at the nearest neighbor position is mainly governed by the competition between direct ferromagnetic and antiferromagnetic interactions between two TM atoms via the S atom due to strong p-d hybridization. The coupling is short-ranged. Most importantly, we demonstrate that the Fe and Ni endohedral bi-doped (ZnS)₁₂ clusters favor the ferromagnetic state, which has potential applications in nanoscale quantum devices.     

Cd掺杂纤锌矿ZnO电子结构的第一性原理研究

采用密度泛函理论结合投影缀加波方法,对掺杂Cd导致ZnO禁带宽度下降的机理进行了研究. 通过对掺杂前后电子能带结构,态密度以及分态密度的计算和比较,发现Cd_xZn_1-xO价带顶端(VBM)始终由O-2p占据;而导带顶端(CBM)则由Cd-5s与Zn-4s杂化轨道控制. 随着掺杂浓度的增加,决定带隙宽度的CBM的位置下降,同时VBM的位置上升,从而导致了带隙的变窄,出现了红移现象. 此外,Cd掺杂会使晶胞发生膨胀,这种张应变也是导致Cd 关键词： 密度泛函理论 电子结构 Cd掺杂ZnO     

Cd掺杂纤锌矿ZnO电子结构的第一性原理研究

采用密度泛函理论结合投影缀加波方法，对掺杂Cd导致ZnO禁带宽度下降的机理进行了研究. 通过对掺杂前后电子能带结构，态密度以及分态密度的计算和比较，发现Cd_xZn_1-xO价带顶端(VBM)始终由O-2p占据；而导带顶端(CBM)则由Cd-5s与Zn-4s杂化轨道控制. 随着掺杂浓度的增加，决定带隙宽度的CBM的位置下降，同时VBM的位置上升，从而导致了带隙的变窄，出现了红移现象. 此外，Cd掺杂会使晶胞发生膨胀，这种张应变也是导致Cd