肖特基结的制备与势垒测量

采用磁控溅射方法在Nb07％-SrTiO3基片上制作Au薄膜接触,并在氧气气氛下750℃退火30 min,在室温环境下测量电流电压和电容电压等特性曲线,观测整流特性,根据相应实验数据采用饱和电流法、电容C-2与反偏电压V成线性关系计算肖特基势垒的大小.     

金刚石(111)/Al界面形成及性能的第一性原理研究

针对金刚石/Al界面的形成和性能,采用第一性原理计算方法,研究了Al原子在H终止金刚石表面的吸附及其迁移行为,以及金刚石/Al界面的结构与黏附功.结果表明:Al原子吸附对金刚石原子表面结构不敏感,且表面迁移激活能非常小,其原因是Al与H原子间没有形成化学键,仅有少量电荷转移,为物理吸附;由吸附位置生长而形成的金刚石/A...     

3-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑与Ag(I)配位作用的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论B3LYP方法研究3-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑与Ag(I)的配位特点.计算结果显示,ad-L配体配位能力显著高于中性配体L,其中SN配位模式稳定化能高于中性配体约443.8kJ/mol,且N2模式稳定化能高于中性配体约336.8 kJ/mol;而p-L配体相互作用能和稳定化能均为负值.自然键轨道(NBO)分析显示配体与Ag(I)间存在较强轨道作用.静电势分析发现,L配体最负静电势出现在N1、N2原子周围,因此N1、N2位点更易与Ag(I)配位; ad-L配体静电势为负,因此与Ag(I)作用增强,而质子化的配体p-L静电势为正,因此不易与Ag(I)配位.     

8-羟基喹啉螯合Cu~(2+)的密度泛函理论研究

为揭示8-羟基喹啉树脂对Cu~(2+)高选择性吸附的本质原因,采用密度泛函B3LYP方法系统研究8-羟基喹啉与Cu~(2+)配位作用方式与作用特点.能量计算结果表明去质子的8-羟基喹啉阴离子与Cu~(2+)作用最强,相互作用能最高,其次是反式8-羟基喹啉,而顺式配体作用最弱;同时,金属离子与一个配体配位所得产物LCu~(2+)与配体配位能力显著降低.轨道分析表明金属离子主要以3d轨道与配体的2p轨道重叠,且以σ成键作用为主.静电势计算结果显示去质子的8-羟基喹啉阴离子静电势最负,导致配位能力明显高于中性配体;且金属离子与配体配位后,正的静电势显著降低,由此导致与配体配位能力减弱.     

含铀化合物UAl3和USn3电子结构的密度泛函研究

用第一性原理的全势能LMTO密度泛函能带计算方法研究了具有简单立方Cu3Au结构的含U化合物UX3(X=Al,Sn)的电子结构.对于重原子U的相对论效应,除了用标量相对论加以修正外,还加入了自旋-轨道耦合的修正.研究结果定性地说明了由于不同的交换关联电子势场的作用,在这两种结构相同的含U合金中,U的5f电子态具有完全不同的性质,即在UAl3和USn3中U的5f态分别表现为巡游扩展态和局域态行为,通过Stuttgart-fatband分析,定量地对上述结论予以佐证.同时,还解决了现存的有关理论研究之间的分歧,得出了与实验结果更为相符的上述两种含U合金体系电子结构的计算结果.     

基于密度泛函理论的菲分子结构与光谱研究

选用密度泛函理论(DET)中的B3LYP方法,在6-311++G(d,p)下对菲分子结构进行优化,计算了其振动频率、极化率及热力学参数,对比了菲分子实测光谱图,首次对其振动频率进行了完全归属。此外,分析并讨论了其前线分子轨道、分子静电势和密立根布局,获得了HOMO-LUMO能隙、分子静电势分布、原子电荷分布等与分子性质密切相关的重要数据,为后续其他多环芳烃分子的光谱检测技术及其光谱和电子结构的分析提供了理论基础。     

自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚势垒散射特性的研究

对自旋-轨道耦合玻色-爱因斯坦凝聚中的双势垒散射问题进行了研究, 得到了系统透射系数的解析表达式, 并对如何克服Klein隧穿以及如何束缚Dirac粒子进行了讨论并给出囚禁Dirac粒子的实验方案. 此外, 运用时间劈裂谱方法对Dirac粒子势垒散射问题进行了数值模拟. 分析了Dirac粒子分别在势垒Klein阻塞区域中心以及边缘的透射情况. 最后从排斥和吸引相互作用两方面研究了非线性相互作用对于Dirac粒子演化的影响, 结果表明弱非线性相互作用对散射特性的影响非常小, 而强非线性相互作用会彻底破坏波包的动量分布, 从而改变Dirac粒子的势垒散射效果． 关键词： 自旋-轨道耦合 Klein隧穿 势垒散射 玻色-爱因斯坦凝聚     

锂掺杂氧化锌复合缺陷电子结构的杂化密度泛函研究

利用第一原理计算以及杂化密度泛函方法研究了锂掺杂氧化锌的各种缺陷态的电子结构,并通过缺陷形成能考察其在不同气氛中的能量稳定性. 计算结果表明,在通常的气氛条件下,锂离子占据间隙位置和锂离子替换锌离子形成的复合缺陷具有最低的形成能. 锂掺杂氧化锌中,复合缺陷对的形成使氧化锌很难实现p型导电. 然而,当气氛从富锌环境转变到极端氧环境时,锂替代锌离子的缺陷将更加稳定,其形成能将低于锂间隙和锂替代锌复合缺陷的形成能. 因此,锂掺杂氧化锌可以通过在氧气氛中生长,或在富含氧气气氛中退火得到有效的p型电导.     

含铀化合物UAl3和USn3电子结构的密度泛函研究

用第一性原理的全势能LMTO密度泛函能带计算方法研究了具有简单立方Cu₃Au 结构的含U化 合物UX₃(X=Al, Sn)的电子结构.对于重原子U的相对论效应，除了用标量相对论 加以修正 外，还加入了自旋-轨道耦合的修正.研究结果定性地说明了由于不同的交换关联电子势场的 作用，在这两种结构相同的含U合金中，U的5f电子态具有完全不同的性质，即在UAl_{3< /sub>和US n3中U的5f态分别表现为巡游扩展态和局域态行为，通过St 关键词： 铀化合物 电子态 密度泛函理论 自旋-轨道耦合}     

5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇的结构和振动光谱的密度泛函理论研究

本文选用混杂的B3LYP密度泛函理论方法,在Lanl2dz水平上,对5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇[Por(Fc)2]Y(Pc)的结构进行了优化,结果表明,5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇呈现出三明治型构型,卟啉环与酞菁环呈穹型围绕在金属钇原子周围。对分子内主要的键长与键角进行了理论计算,通过频率计算,得到了5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇[Por(Fc)2]Y(Pc)的红外光谱图,与实验所得的红外光谱图进行比对,将理论计算和实验所得的光谱主要振动峰进行了线性回归拟合,相关系数为0.992,标准偏差为16.96。理论计算与实验所获得的红外光谱图基本一致,说明本文所选用的DFT理论计算方法是可行的。通过GaussView软件对5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇的红外谱带简正振动模式进行了指认。此外,分析讨论了5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇[Por(Fc)2]Y(Pc)的分子静电势,确定了极大值与极小值的位置。对于研究5,15-二（二茂铁基）-卟啉酞菁钇分子的性质,提供了相应的理论基础。     

Electronic States and Schottky Barrier Height at Metal/MgO(100) Interfaces

Using an ab initio total energy approach, we study the electronic structure of metal/MgO(100) interfaces. By considering simple and transition metals, different adsorption sites and different interface separations, we analyze the influence of the character of metal and of the detailed interfacial atomic structure. We calculate the interface density of states, electron transfer, electric dipole, and the Schottky barrier height. We characterize three types of electronic states: states due to chemical bonding which appear at well defined energies, conventional metal-induced gap states associated to a smooth density of states in the MgO gap region, and metal band distortions due to polarization by the electrostatic field of the ionic substrate. We point out that, with respect to the extended Schottky limit, the interface formation yields an electric dipole mainly determined by the substrate characteristics. Indeed, the metal-dependent contributions (interfacial states and electron transfer) remain small with respect to the metal polarization induced by the substrate electrostatic field.     

First principles study of the electronic properties and Schottky barrier in Cu2Si/C2N van der Waals heterostructures

Based on the first principles calculations, we have systematically investigated the electronic structures of Cu₂Si/C₂N van der Waals (vdW) heterostructures. We discovered that the electronic structures of Cu₂Si and C₂N monolayers are preserved in Cu₂Si/C₂N vdW heterostructures. There is a transition from the n-type Schottky contact to Ohmic contact when the interfacial distance decreases from 4.4 to 2.7 Å, which indicates that the Schottky barrier can be tuned effectively by the interfacial distance. Meanwhile, we find that the carrier concentration between the Cu₂Si and C₂N interfaces in the vdW heterostructures can be tuned. These findings suggest that the Cu₂Si/C₂N vdW heterostructure is a promising candidate for application in future nanoelectronics and optoelectronics devices.     

Tuning electronic properties of the S_2/graphene heterojunction by strains from density functional theory

Based on the density functional calculations, the structural and electronic properties of the WS_2/graphene heterojunction under different strains are investigated. The calculated results show that unlike the free mono-layer WS_2, the monolayer WS_2 in the equilibrium WS_2/graphene heterojunctionis characterized by indirect band gap due to the weak van der Waals interaction. The height of the schottky barrier for the WS_2/graphene heterojunction is 0.13 eV, which is lower than the conventional metal/MoS_2 contact. Moreover, the band properties and height of schottky barrier for WS_2/graphene heterojunction can be tuned by strain. It is found that the height of the schottky barrier can be tuned to be near zero under an in-plane compressive strain, and the band gap of the WS_2 in the heterojunction is turned into a direct band gap from the indirect band gap with the increasing schottky barrier height under an in-plane tensile strain. Our calculation results may provide a potential guidance for designing and fabricating the WS_(2~-)based field effect transistors.     

线度和势垒宽度对球状纳米系统电子散射截面的影响

在有效质量近似和球形方形势模型下,计算了开放型球状纳米系统电子散射截面及电子按能量的概率分布,探讨了线度、势垒宽度对电子散射截面和共振能量以及共振宽度的影响.结果表明:电子的散射截面随能量的分布曲线有一极大值和极小值,而且电子能量的概率分布曲线的极大值位置总是介于散射截面分布曲线的极大值与极小值的能量位置之间;散射截面随内核半径r₀的增大而增大,而且散射截面分布曲线随r₀的增大由较平滑变得较尖锐;散射截面随势垒宽度Δ的增大而增大,但在Δ＝1.4a_CdS–1.7a_CdS的范围内,变化出现异常,在Δ=1.6a_CdS时散射截面出现极小;电子共振能量E_l 随Δ的变化与电子所处状态有关,而电子共振宽度Γ_l随Δ的增大而减小;不论Δ取何值, E_l和Γ_l都满足能量和时间的测不准关系. 关键词： 球状纳米系统 势垒宽度 电子散射截面 电子概率分布     

密度泛函理论对PbnS(n=1-13)团簇结构和电子性质的研究

利用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)对PbnS(n=1-13)团簇进行几何结构优化,并对能量和频率进行计算,得到了PbnS(n=1-13)团簇的基态结构和稳定结构。计算结果表明：PbnS团簇的平均结合能比Pbn团簇的平均结合能要大,且n=4和10为PbnS团簇的幻数。在PbnS团簇中,电荷都是从Pb原子向S原子转移且以共价键和离子键共存。     

密度泛函理论对PbnS(n=1-13)团簇结构和电子性质的研究

利用密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)对PbnS(n=1～13)团簇进行几何结构优化,并对能量和频率进行计算,得到了PbnS(n=1～13)团簇的基态结构和稳定结构.计算结果表明:PbnS团簇的平均结合能比Pbn团簇的平均结合能要大,且n=4和10为PbnS团簇的幻数.在PbnS团簇中,电荷都是从Pb原子向S原子转移且以共价键和离子键共存.     

第一性原理的广义梯度近似+U方法的纤锌矿Zn1-xMgxO极化特性与Zn0.75Mg0.25O/ZnO 界面能带偏差研究

在纤锌矿结构Zn_1-xMg_xO/ZnO异质结构中发现了高迁移率的二维电子气(2DEG), 2DEG 的产生很可能是由于界面上存在不连续极化, 而且2DEG通常也被认为是由极化电荷产生的结果. 为了探索2DEG的形成机理及其产生的根源, 研究Zn_1-xMg_xO合金的极化特性与ZnO/Zn_1-xMg_xO超晶格的能带排列是非常必要的. 基于第一性原理广义梯度近似+U方法研究了Zn_1-xMg_xO合金的自发极化随Mg组分x的变化关系, 其中极化特性的计算采用Berry-phase方法. 由于ZnO与Zn_1-xMg_xO 面内晶格参数大小相当, ZnO 与Zn_1-xMg_xO 的界面匹配度优良, 所以ZnO/Zn_1-xMg_xO 超晶格模型较容易建立. 计算了Mg_0.25Zn_0.75O/ZnO超晶格静电势的面内平均及其沿着Z(0001)方向上的宏观平均. (5+3)Mg_0.25Zn_0.75O/ZnO超晶格拥有较大的尺寸, 确保远离界面的Mg_0.25Zn_0.75O与ZnO区域与块体计算情况一致. 除此之外, 基于宏观平均为能量参考, 计算得到Mg_0.25Zn_0.75O/ZnO超晶格界面处价带偏差为0.26 eV, 并且导带偏差与价带偏差的比值处于合理区间, 这与近来实验上报道的结果相符. 除了ZnO在[0001]方向上产生自发极化外, 由于在ZnO中引入Mg杂质会产生应变应力, 导致Mg_xZn_1-xO层产生额外的极化值. 这样必然会在Mg_0.25Zn_0.75O/Zn界面处产生非连续极化现象, 促使单极性电荷在界面处积累, 从而在Mg_0.25Zn_0.75O/Zn超晶格中产生内在电场. 此外, 计算了Mg_0.25Zn_0.75O/ZnO超晶格的能带排列, 由于价带偏差Δ E_V=0.26 eV与导带偏差ΔE_C=0.33 eV, 表明能带遵循I型排列. Mg_0.25Zn_0.75O/ZnO 的这种能带排列方式足以让电子与空穴在势阱中产生禁闭作用. 2DEG在电子学与光电子学领域都有重要应用, 本文的研究结果将对Mg_0.25Zn_0.75O/ZnO 界面2DEG的设计与优化中起到重要作用, 并且可以作为研究其他Mg组分的Mg_xZn_1-xO/ZnO超晶格界面电子气特性的参考依据.     

Ca掺杂Si团簇的几何结构和电子性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法在6-311+G(d,p)基组水平,对CaSi_n(n=1~10)的结构进行优化,得出各个尺寸下团簇处于最低能量的结构模型,并对其稳定性等物理化学性质进行理论研究,表明CaSi_2、CaSi_5和CaSi_9为幻数团簇.     

LaAlO3/SrTiO3界面的电子结构及光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,结合局域密度近似(LDA)研究了钙钛矿结构氧化物LaAlO3/SrTiO3界面的电子结构及光学性质.能带结构分析表明当形成(AlO2)-/(TiO2)0界面时其禁带宽度为1.888 eV,呈现绝缘体的性质,当形成(LaO)+/(SrO)0界面时其禁带宽度为0.021eV,呈现半导体或半金属性质.同时,对不同界面的光学性质也进行了研究,结果表明纯相的LaAlO3和SrTiO3的吸收系数、反射系数及能量损失谱强度明显高于由这两种单质形成不同界面的强度.