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相似文献
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1.
宫丽  冯现徉  逯瑶  张昌文  王培吉 《物理学报》2012,61(9):97101-097101
采用基于密度泛函理论第一性原理的方法, 研究了Ta掺杂ZnO的电子结构和光学性质. 计算结果表明: 掺入Ta原子后, 费米能级进入导带, 随着掺杂浓度的增加, 带隙逐渐变窄, 介电函数虚部、吸收系数、反射率和折射率均发生明显变化, 介电函数虚部和反射率均向高能方向移动, 吸收边发生红移, 从理论上指出了光学性质和电子结构的内在联系.  相似文献   

2.
姜艳  刘贵立 《物理学报》2015,64(14):147304-147304
碳纳米管作为最先进的纳米材料之一, 在电子和光学器件领域有潜在的应用前景, 因此引起了广泛关注. 掺杂、变形及形成超晶格为调制纳米管电子、光学性质提供了有效途径. 为了理解相关机理, 利用第一性原理方法研究了不同剪切形变下扶手椅型硼氮交替环状掺杂碳纳米管超晶格的空间结构、电子结构和光学性质. 研究发现, 剪切形变会改变碳纳米管的几何结构, 当剪切形变大于12%后, 其几何结构有较大畸变. 结合能计算表明, 剪切形变改变了掺杂碳纳米管超晶格的稳定性, 剪切形变越大, 稳定性越低. 电荷布居分析表明, 硼氮掺杂碳纳米管超晶格中离子键和共价键共存. 能带和态密度分析发现硼氮交替环状掺杂使碳纳米管超晶格从金属转变为半导体. 随着剪切形变加剧, 纳米管超晶格能隙逐渐减小, 当剪切形变大于12%后, 碳纳米管又从半导体变为金属. 在光学性能中, 剪切形变的硼氮掺杂碳纳米管超晶格的光吸收系数及反射率峰值较未受剪切形变的均减小, 且均出现了红移.  相似文献   

3.
We perform the first-principles calculations within the framework of density functional theory to determine the elec- tronic structure and optical properties of MgxZnl-xS bulk crystal. The results indicate that the electronic structure and optical properties of MgxZnl_xS bulk crystal are sensitive to the Mg impurity composition. In particular, the MgxZnl-xS bulk crystal displays a direct band structure and the band gap increases from 2.05 eV to 2.91 eV with Mg dopant compo- sition value x increasing from 0 to 0.024. The S 3p electrons dominate the top of valence band, while the Zn 4s electrons and Zn 3p electrons occupy the bottom of conduction band in MgxZnl_xS bulk crystal. Moreover, the dielectric constant decreases and the optical absorption peak obviously has a blue shift. The calculated results provide important theoretical guidance for the applications of MgxZn1-xS bulk crystal in optical detectors.  相似文献   

4.
何静芳  郑树凯  周鹏力  史茹倩  闫小兵 《物理学报》2014,63(4):46301-046301
采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了本征ZnO,Cu 1021cm-3单掺杂ZnO,Co单掺杂ZnO,Cu-Co共掺杂ZnO的电子结构和光学性质.结果表明,在本文掺杂浓度数量级下,Cu,Co单掺杂可以提高ZnO的载流子浓度,从而改善ZnO的导电性,Cu-Co共掺杂时ZnO半导体进入简并状态,呈现金属性.这三种掺杂ZnO均会在可见光和近紫外区域出现光吸收增强现象,其中由于Cu离子与Co离子之间的协同效应,Cu-Co共掺杂ZnO对太阳光的吸收大幅增加,因此Cu-Co共掺杂ZnO可以用于制备高效率的太阳电池.  相似文献   

5.
侯清玉  贾晓芳  许镇潮  赵春旺 《物理学报》2017,66(11):117401-117401
在掺杂浓度范围为2.78%—6.25%(物质的量分数)时,Ni掺杂ZnO体系吸收光谱分布的实验结果存在争议,目前仍然没有合理的理论解释.为了解决存在的争议,在电子自旋极化状态下,采用密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,构建不同Ni掺杂量的ZnO超胞模型,分别对模型进行几何结构优化和能量计算.结果表明,Ni掺杂量越大,形成能越高,掺杂越难,体系稳定性越低,掺杂体系带隙越窄,吸收光谱红移越显著.采用LDA(局域密度近似)+U方法调整带隙.结果表明,掺杂体系的铁磁性居里温度能够达到室温以上,磁矩来源于p-d态杂化电子交换作用.Ni掺杂量越高,掺杂体系的磁矩越小.另外还发现Ni原子在ZnO中间隙掺杂时,掺杂体系在紫外光和可见光区的吸收光谱发生蓝移现象.  相似文献   

6.
The energy band structures, density of states, and optical properties of IliA-doped wurtzite Mg0.25Zn0.75O (IIIA= A1, Ga, In) are investigated by a first-principles method based on the density functional theory. The calculated results show that the optical bandgaps of Mg0.25Zn0.75O:IIIA are larger than those of Mg0.25Zn0.75O because of the Burstein-Moss effect and the bandgap renormalization effect. The electron effective mass values of Mg0.25Zn0.75O:IIIA are heavier than those of Mgo.25Zno.750, which is in agreement with the previous experimental result. The formation energies of MgZnO:Al and MgZnO:Ga are smaller than that of MgZnO:In, while their optical bandgaps are larger, so MgZnO:Al and MgZnO:Ga are suitable to be fabricated and used as transparent conductive oxide films in the ultra-violet (UV) and deep UV optoelectronic devices.  相似文献   

7.
左春英  温静  柏跃磊 《中国物理 B》2010,19(4):47101-047101
The geometric structure, band structure and density of states of pure, Ag-doped, N-doped, and N--Ag codoped wurtzite ZnO have been investigated by the first-principles ultra-soft pseudopotential method based on the density functional theory. The calculated results show that the carrier concentration is increased in the ZnO crystal codoped by N and Ag, and the codoped structure is stable and is more in favour of the formation of p-type ZnO.  相似文献   

8.
侯清玉  曲灵丰  赵春旺 《物理学报》2016,65(5):57401-057401
与本文相近的Al-2N掺杂量的范围内, 对ZnO掺杂体系吸收光谱分布红移和蓝移两种实验结果均有文献报道, 但是, 迄今为止对吸收光谱分布尚未有合理的理论解释. 为了解决该问题, 本文采用基于密度泛函理论的广义梯度近似 平面波超软赝势方法, 用第一性原理构建了两种不同掺杂量的Zn0.98148Al0.01852O0.96296N0.03704和Zn0.96875Al0.03125O0.9375N0.0625超胞模型. 在几何结构优化的基础上, 对模型能带结构分布、态密度分布和吸收光谱分布进行了计算. 计算结果表明, 在本文限定的掺杂量范围内, Al-2N掺杂量越增加, 掺杂体系的体积越减小, 体系总能量越升高, 体系稳定性越下降, 形成能越升高, 掺杂越难; 所有掺杂体系均转化为简并p型化半导体, 掺杂体系最小光学带隙均变窄,吸收光谱均发生红移; 同时发现掺杂量越增加, 掺杂体系最小光学带隙变窄越减弱, 吸收光谱红移越减弱. 研究表明: 要想实现Al-2N共掺在ZnO中最小光学带隙变窄、掺杂体系发生红移现象, 除了限制掺杂量外, 尺度长短也应限制; 其次, Al-2N掺杂量越增加,掺杂体系空穴的有效质量、浓度、 迁移率、电导率越减小,掺杂体系导电性能越减弱. 计算结果与实验结果的变化趋势相符合. 研究表明, Al-2N共掺在ZnO中获得的新型半导体材料可以用作低温端的温差发电功能材料.  相似文献   

9.
ZnO电子结构与光学性质的第一性原理计算   总被引:1,自引:0,他引:1  
计算了ZnO电子结构和光学线性响应函数,从理论上给出了ZnO材料电子结构与光学性质的关系。所有计算都是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。利用精确计算的能带结构和态密度分析了带间跃迁占主导地位的ZnO材料的介电函数、反射谱、反射率以及消光率,理论结果与实验符合甚佳,为ZnO光电材料的设计与应用提供了理论依据。同时,计算结果也为精确监测和控制ZnO材料的生长过程提供了可能性。  相似文献   

10.
氧化锌掺钡的电子结构及其铁电性能研究   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
徐佳楠  陈焕铭  潘凤春  林雪玲  马治  陈治鹏 《物理学报》2018,67(10):107701-107701
运用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了不同原子百分比含量的Ba掺杂Zn0半导体体材料超晶胞的能带结构、电子态密度、极化率和相对介电值.计算结果表明:Ba掺杂的Zn0体系为直接带隙半导体材料,其禁带宽度随着Ba原子掺杂百分比的增加呈现出逐渐增大的趋势.体系铁电性能的计算表明:与纯Zn0相比,Zn0掺入Ba原子后的极化率与相对介电值发生了较为明显的变化,其极化率随着Ba原子掺杂百分比的增加而增大,相对介电值随着Ba原子掺杂百分比的增加而减小.对角化后的极化率分量的数值结果表明:在电场作用下超胞中可能存在微畴结构,并且由于畴间电偶极矩的强相互作用,使得超胞宏观上表现为几乎具有各向同性的极化率特征.  相似文献   

11.
The electronic structures and the optical properties of N-doped β-Ga2O3 with different N-doping concentrations are studied using the first-principles method.We find that the N substituting O(1) atom is the most stable structure for the smallest formation energy.After N-doping,the charge density distribution significantly changes,and the acceptor impurity level is introduced above the valence band and intersects with the Fermi level.The impurity absorption edges appear to shift toward longer wavelengths with an increase in N-doping concentration.The complex refractive index shows metallic characteristics in the N-doped β-Ga2O3.  相似文献   

12.
利用基于密度泛函理论的第一性原理,对不同直径和浓度Ni掺杂硅纳米线的形成能、能带结构、态密度和光学性质进行了计算,结果表明:杂质Ni的形成能随硅纳米线直径的减小和掺杂浓度的降低而下降,这说明直径越大的硅纳米线掺杂越困难,杂质浓度越高的硅纳米线越不稳定. Ni掺杂在费米能级附近及带隙中引入杂质能级,其主要来自Ni的3d轨道,杂质能级扩展成杂质带,改变Ni的掺杂浓度可改变硅纳米线的带隙,改善其导电性. 另外,还发现掺杂浓度明显改变了硅纳米线的吸收强度和宽度.  相似文献   

13.
程和平  但加坤  黄智蒙  彭辉  陈光华 《物理学报》2013,62(16):163102-163102
利用基于密度泛函理论的第一性原理方法对黑索金晶体的电子结构和光学性质进行了计算. 结果表明: 黑索金是能隙值为3.43 eV的绝缘体, 价带主要由C, N和O的2s与2p态构成, 而导带主要由N-2p和O-2p态构成; 静态介电函数ε1(0)=1.38, 介电常数的虚部有5个峰值, 其中最大峰值在光子能量4.59 eV处, 并对造成这些峰值的可能的电子跃迁做了详细分析. 利用能带结构和态密度分析了黑索金的光反射系数、吸收系数及能量损失函数等光学性质, 发现黑索金是对光吸收、反射及能量损失不敏感的材料. 关键词: 黑索金 第一性原理 电子结构 光学性质  相似文献   

14.
基于密度泛函理论(DFT)的广义梯度近似(GGA),采用第一性原理方法研究了气体分子吸附对V掺杂石墨烯的吸附能、电子结构与光学性质的影响.能带结构计算表明:吸附NO2分子的V掺杂石墨烯的带隙显著增加,从0 e V变为0.368 e V,由金属性转变为半导体特性,而吸附CO与NH3分子的V掺杂石墨烯的带隙则变化很小.三种吸附构型(NO2,CO,NH3)的吸附能分别为-8.499 e V、-2.05 e V和-2.01e V,说明V掺杂石墨烯对NO2气体分子吸附最强.进而计算了本征、V掺杂石墨烯及其吸附NO2分子的光学性质,结果表明:随着V掺杂与吸附NO2气体,石墨烯介电吸收峰值有所增大,介电峰位向低能量区域移动;本征石墨烯仅吸收紫外光,V掺杂石墨烯吸附NO2分子可以明显拓宽光吸收的光谱范围;掺杂与吸附使得石墨烯光电导率显著增强,能在红外与可见光区产生光电流.上述结果表明V掺杂石墨烯吸附NO2后...  相似文献   

15.
张丽英  闫金良  张易军  李厅 《中国物理 B》2012,21(6):67102-067102
The electronic structures and the optical properties of N-doped β-Ga2O3 with different N-doping concentrations are studied using the first-principles method.We find that the N substituting O(1) atom is the most stable structure for the smallest formation energy.After N-doping,the charge density distribution significantly changes,and the acceptor impurity level is introduced above the valence band and intersects with the Fermi level.The impurity absorption edges appear to shift toward longer wavelengths with an increase in N-doping concentration.The complex refractive index shows metallic characteristics in the N-doped β-Ga2O3.  相似文献   

16.
崔冬萌  谢泉  陈茜  赵凤娟  李旭珍 《物理学报》2010,59(3):2027-2032
采用基于第一性原理的赝势平面波方法,对异质外延关系为Ru2Si3 (100)//Si(001),取向关系为Ru2Si3[010]//Si[110]正交相的Ru2Si3平衡体系下的能带结构、态密度和光学性质等进行了理论计算.计算结果表明:当晶格常数a取值为1093 nm时,正交相Ru2Si3处于稳定状态并且是具有带隙值 关键词: 外延 第一性原理 电子结构 光学性质  相似文献   

17.
纪延俊  杜玉杰  王美山 《中国物理 B》2013,22(11):117103-117103
The electronic structure and optical properties of Al and Mg co-doped GaN are calculated from first principles using density function theory with the plane-wave ultrasoft pseudopotential method.The results show that the optimal form of p-type GaN is obtained with an appropriate Al:Mg co-doping ratio rather than with only Mg doping.Al doping weakens the interaction between Ga and N,resulting in the Ga 4s states moving to a high energy region and the system band gap widening.The optical properties of the co-doped system are calculated and compared with those of undoped GaN.The dielectric function of the co-doped system is anisotropic in the low energy region.The static refractive index and reflectivity increase,and absorption coefficient decreases.This provides the theoretical foundation for the design and application of Al–Mg co-doped GaN photoelectric materials.  相似文献   

18.
李彦景  李亚林  李树龙  龚裴  房晓勇 《中国物理 B》2017,26(4):47309-047309
Silicon carbide(SiC) is a wideband gap semiconductor with great application prospects,and the SiC nanomaterials have attracted more and more attention because of their unique photoelectric properties.According to the first-principles calculations,we investigate the effects of diameter on the electronic and optical properties of triangular SiC NWs(T-NWs)and hexagonal SiC NWs(H-NWs).The results show that the structure of H-NWs is more stable than T-NWs,and the conduction band bottom of H-NWs is more and more deviated from the valence band top,while the conduction band bottom of T-NWs is closer to the valence band top.What is more,H-NWs and T-NWs have anisotropic optical properties.The result may be helpful in developing the photoelectric materials.  相似文献   

19.
采用基于密度泛函理论的第一性原理的分子动力学方法系统地计算了温度为300K时CaB6基态的电子结构、态密度和光学性质.能带结构分析表明CaB6属于一种直接带隙半导体;其导带主要由Ca的3d态电子构成,价带主要由B的2p态电子构成,静态介电常数ε1(0)=7.8,折射率n(0)=2.8,吸收系数最大峰值为4.37×105...  相似文献   

20.
史秀洋  苏希玉  王梅 《发光学报》2014,(12):1455-1458
利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了Li掺杂Zn O系统的电子结构和光学性质。结果表明,随着掺杂浓度的增大,带隙线性增大,吸收边蓝移。由于杂质吸收,掺杂系统在可见光区附近产生了新的吸收峰,适度掺杂可以提高可见光的吸收率,改善系统的光催化特性。  相似文献   

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