硅纳米管结构和电子性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理方法,在广义梯度近似下,研究了(5,0)和(5,5)硅纳米管结构和电子性质。计算结果表明:(5,0)管硅原子相邻键长波动范围为0.068 nm,大于(5,5)管的0.006 nm;通过对(5,0)管的分波态密度进行分析发现,其3s电子和2p电子能量分布在-13～3 eV,但2p电子集中分布在能量较高的-6～3 eV,出现了明显的sp3轨道杂化。同时对(5,0)和(5,5)硅纳米管最高占据轨道和最低未占据轨道的能隙进行了分析,发现两种管导电性能与结构的手性相关,锯齿型(5,0)管能带交叠具有明显的金属性,而扶手型(5,5)管能隙为0.151 eV是半导体纳米管。     

Ag掺杂ZnO的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法对Ag掺杂ZnO的几何结构、杂质形成能和电子结构进行了比较系统的研究.研究表明,掺Ag导致晶格膨胀;在ZnO晶格中,杂质Ag最可能以替代Zn位出现,此时将形成一个深受主能级.文中的计算结果与其他研究者的实验结果相吻合.     

Ag掺杂ZnO的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势法对Ag掺杂ZnO的几何结构、杂质形成能和电子结构进行了比较系统的研究.研究表明,掺Ag导致晶格膨胀;在ZnO晶格中,杂质Ag最可能以替代Zn位出现,此时将形成一个深受主能级.文中的计算结果与其他研究者的实验结果相吻合.     

Ga Al In掺杂ZnO电子结构的第一性原理计算

计算了Ga、Al、In掺杂ZnO体系电子结构,分析了掺杂对ZnO晶体的结构、能带、电子态密度、差分电荷分布的影响。所有计算,都是基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面波超软赝势方法。计算结果表明:在导带底引入了大量由掺杂原子贡献的导电载流子(Ga:2.57×1021cm–3;Al:2.58×1021cm–3;In:2.53×1021cm–3),明显提高了体系的电导率。同时,光学带隙展宽,且向低能方向漂移,可作为优良的透明导电薄膜材料。     

C掺杂ZnO电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了C掺杂纤锌矿ZnO的电子结构。结果表明,C代Zn位属于n型掺杂,且可使系统由直接带隙半导体变为间接带隙半导体;C代O位可产生受主能级,使系统实现p型转变;两种情况共存时,C代Zn位对C代O位有补偿作用,对系统的p型转变不利。     

红外光电子材料的第一性原理研究

1 引言 近半个世纪以来,红外物理和红外技术在军事需要的推动下发展非常迅速,已形成一个相对独立的学科,也造就了一个庞大的产业。根据20世纪90年代初的统计,美国仅从事红     

GaAs第一性原理研究

为了深入认识GaAs的电子结构和光学性质,计算和分析了GaAs晶体的能带结构、电子态密度、分渡态密度、光学常数,所有计算都是基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理平面渡赝势方法.研究证明,其具有广泛的应用领域.     

C掺杂金红石结构TiO2的第一性原理研究

利用基于密度泛函的第一性原理研究了非磁性轻元素C掺杂金红石TiO2的性质,这在自旋电子和红外电子领域具有潜在的应用前景.结果显示：C原子更倾向于形成铁磁耦合并围绕在Ti原子周围,每个C原子的磁矩大约为1.3 μB.体系的铁磁性来源于p-d轨道杂化和类p-d杂化的p-p耦合共同作用,p-p耦合主要来自类p-t2g 和价带p态耦合.     

高单轴应力下硅晶体电学性质的第一性原理研究

为分析单轴应力下硅晶体的电学性质,使用第一性原理方法分析了硅晶体在单轴拉伸以及单轴压缩条件下的强度及禁带宽度性质.计算了沿着[110][111][100]三个晶向的单轴压缩和拉伸强度,并在低于破坏强度的应力范围内,使用格林函数方法计算了不同单轴应力下硅晶体的禁带宽度.结果表明,理想晶体硅禁带宽度受单轴应力的影响变化明显...     

S掺杂纤锌矿ZnO的光催化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,研究了硫(S)掺杂纤锌矿氧化锌(ZnO)的能带结构、态密度和光学性质。结果表明:掺杂后晶格畸变,晶格常数随着掺杂量的增加而增大;S原子掺杂减小了能带间隙,提高了电子跃迁的概率;进一步的光学性质计算发现,S掺杂后吸收谱出现红移,且吸收谱峰值随掺杂量的增加而增大,提高了可见光和紫外光区域的光吸收。     

碲锌镉（Cd1-xZnxTe）材料的第一性原理研究

Cd_(1-x)Zn_xTe(CZT)材料具有优良的光敏特性和电学性质,其应用领域或多或少都涉及到材料结构完整性的问题,因此材料结构的优化已经成为亟待解决的重要问题之一。本文简要介绍了借助第一性原理的方法研究CZT材料,通过其电子结构的信息对已有的实验表征、缺陷、掺杂对材料的成键机制、悬挂键的分布及能带结构的影响机制加以验证,从而能够为材料的生长机制和器件设计提供有力的理论依据。     

氧化锌p型共掺杂精细结构的第一性原理研究

计算了ZnO材料p型掺杂精细结构,分析了p型掺杂ZnO晶体的电子结构、电荷布局、电子态密度、差分电荷。所有计算都是基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一原理平面波超软赝势方法。计算结果表明:掺杂Ⅴ族元素(N、P、As、In)的氧化锌材料在能隙中引入了深受主能级,载流子(空穴)局域于价带顶附近。而利用加入激活施主的共掺杂技术的计算结果却表明,受主能级向低能方向移动,形成了浅受主能级。同时,受主能级带变宽,非局域化特征明显。     

金属氧化物基丙酮气体传感器研究进展

丙酮是一种具有毒性、易挥发性以及易燃性的有机化工原料,会对人们的身体健康造成危害。在特定环境中,丙酮的含量可以通过气体传感器进行快速检测。详细介绍了金属氧化物基丙酮气体传感器的工作机理,并对以ZnO、WO₃、Co₃O₄、SnO₂四种金属氧化物为基质的半导体型气体传感器在丙酮检测方面的研究进展进行了综述,重点总结了其微观形貌、金属掺杂及复合对传感器选择性和灵敏度的影响,并对现阶段研究中可能存在的问题以及未来可能的研究方向进行了简单概述。这将有助于提高金属氧化物基丙酮气体传感器的性能,为环境监测和工业安全领域提供更可靠、更高效的丙酮检测手段。     

Zn-,Be-掺杂以及Zn-H-,Be-H-共掺杂的GaAs0.5P0.5材料的第一性原理研究

基于第一性原理计算得到了 Zn-,Be-掺杂以及Zn-H-,Be-H-共掺杂的GaAs0.5P0.5材料的形成能、原子结构、能带结构、态密度以及复折射率.结果表明Zn原子更容易作为代位式掺杂原子存在,而Be原子更容易表现为间隙式掺杂原子.代位式的Be和Zn原子都作为受主杂质存在,使GaAs0.5P0.5材料呈现p型导电...     

纤锌矿GaN光电性质的第一性原理研究

利用平面渡赝势密度泛函的方法,结合广义梯度近似,对纤锌矿GaN的光电性质进行了研究.对纤锌矿GaN的能带结构、态密度分布、复介电函数和吸收光谱进行了计算.文中分析了纤锌矿结构GaN晶体可能的跃迁及其对应的吸收光谱.结果显示GaN晶体的光学性质与晶体的电子结构直接相关.计算结果为进一步理解和改进纤锌矿GaN的光电性质提供理论基础.     

Mg掺杂ZnO电子结构与压电性能的第一性原理研究

采用第一性原理计算方法研究了掺杂不同Mg（r(Mg),摩尔比）的ZnO材料的电子结构与压电性能。研究发现,随着r(Mg)的增加,ZnO晶格常数c与a的比值（c/a）减小,材料禁带宽度增大。当r(Mg)=0.3时,其带隙达到最大值（为1.493 eV）。态密度与差分电荷密度计算结果表明,其带隙增大的原因是导带中Zn-3d态向高能端移动。Mg的引入有助于提升ZnO材料的压电性能,其压电系数从本征的1.302 72 C/m²提升至1.355 88 C/m²,压电系数的提高可能来源于四方因子c/a数值减小引起的结构畸变。     

Mo掺杂SnO2光电特性的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理,研究了不同掺杂浓度下钼(Mo)掺杂SnO₂的能带结构、电导率、吸收和反射率。建立了MoxSn1-xO₂的三种掺杂模型(x=0.0625,0.125,0.1875),掺杂体系具有高电导率、高载流子密度和宽带隙的n型金属特征。随着掺杂浓度的增加,掺杂体系的带隙增加,电导率降低。Mo掺杂后,可见光区域的高透射性得以保留。特别地,在x=0.0625时实现了Mo掺杂SnO₂的最佳电导率和光学性能。     

氧化钨基材料气敏性能及其改性的研究进展

WO₃纳米材料具有多种独特的功能特性。对其在气体检测领域的发展进行了简单阐述,主要介绍了WO₃基纳米材料的最新合成方法,对四种常见危害气体(二氧化氮、三乙胺、氨气、丙酮)的检测能力及其传感机制,并基于国内外研究中贵金属负载、元素掺杂、组分复合等方法,对WO₃基气体传感器增强选择性、降低最佳工作温度等性能提高的方式进行了归纳,系统介绍了近年来WO₃基纳米材料在气敏性能改性领域的研究进展。最后,对WO₃基气体传感器在实际应用中仍然存在的问题进行了总结,并提出目前已有的研究对气敏传感机制的讨论不够深入,应深度剖析并阐明传感机制。