P掺杂硅纳米管电子结构与光学性质的研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了P掺杂对单壁扶手型硅纳米管电子结构和光学性质的影响.结果表明:经过P掺杂,单壁扶手型硅纳米管的能带结构从间接带隙变为直接带隙,其价带顶主要由Si-3p态电子构成,导带底主要由Si-3p态电子和Si-3s态电子共同决定;同时通过P掺杂,使单壁扶手型硅纳米管的禁带宽度变窄,导电性增强,吸收光谱产生红移.研究结果为硅纳米管在光电器件方面的应用提供了理论基础.     

铬,银掺杂和铬氧共掺杂n型,p型氮化硼纳米管第一性原理研究

基于第一性原理的平面波超软赝势法对(6, 0)单壁氮化硼纳米管、Cr掺杂、Ag掺杂、以及Cr-O共掺纳米管进行电子结构和光学性质的计算.结果表明:Cr掺杂和Cr-O共掺体系相比于本征体系的带隙值均减小,掺杂体系的导带底穿过费米能级从而实现了氮化硼纳米管的n型掺杂. Ag掺杂实现了纳米管的p型掺杂.本征氮化硼纳米管、Ag掺杂、Cr掺杂、以及Cr-O共掺纳米管的静态介电常数分别为1.17、1.61、1.32和1.48,相对于本征体系静介电性能有所提高.     

单壁BC3纳米管晶格动力学研究

基于力常数模型计算了一系列扶手椅型、锯齿型和手性单壁BC₃纳米管的声子色散关系.描述了单壁BC₃纳米管结构的表征方式,比较详细地给出了其结构、对称性和晶格动力学分析.基于数值计算结果,讨论了拉曼活性模和红外活性振动模的频率与管径的关系.由分析结果做出推断,BC₃纳米管的拉曼光谱和红外光谱比单壁碳纳米管更为复杂. 关键词： 3纳米管')" href="#">BC₃纳米管 声子色散关系 晶格动力学     

掺杂对碳纳米管拉曼光谱及场发射性能的影响

采用高温热解法在860℃分别制备出了镓、氮以及硼和氮掺杂的碳纳米管,提纯后利用丝网印刷工艺分别将它们制备成薄膜,并测试了它们的拉曼光谱与场发射性能。测试结果表明,掺杂纳米管的缺陷密集度比纯碳纳米管明显增大,而它们的场致电子发射性能则与掺杂元素的性质密切相关。镓和氮掺杂的纳米管均具有非常优异的场发射性能,而硼和氮共掺杂的纳米管的场发射性能很差。掺杂引起碳纳米管费米能级附近能态密度的变化及功函数的降低是其具有优异场致电子发射性能的主要原因。     

单壁BC3纳米管晶格动力学研究

基于力常数模型计算了一系列扶手椅型、锯齿型和手性单壁BC3纳米管的声子色散关系.描述了单壁BC3纳米管结构的表征方式,比较详细地给出了其结构、对称性和晶格动力学分析.基于数值计算结果,讨论了拉曼活性模和红外活性振动模的频率与管径的关系.由分析结果做出推断,BC3纳米管的拉曼光谱和红外光谱比单壁碳纳米管更为复杂.     

铝氮共掺杂氧化锌纳米管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计算, 对(6,0)单壁氧化锌纳米管、铝掺杂、氮掺杂和铝氮共掺杂纳米管的能带结构、态密度和差分电荷密度进行了研究. 结果表明, 氮掺杂可以在纳米管禁带中引入受主能级, 实现纳米管的p型掺杂, 但是受主能级局域性较强, 导致氮溶解度低. 引入铝元素可以有效降低氮形成受主能级局域性, 激活氮元素, 铝氮共掺杂有望成为氧化锌纳米管一种更为有效的p型掺杂方法. 关键词： 氧化锌纳米管 电子结构 共掺杂 第一性原理计算     

硼碳氮纳米管的拉曼光谱研究

对不同温度和不同催化条件下用高温热解法制备的硼碳氮(BCN)纳米管的拉曼光谱进行了分析。随着制备温度的升高,拉曼光谱中D带和G带的强度比I_D/I_G由小变大,而后又变小,说明存在一个最佳温度,在该温度下生成的BCN纳米管中B、N元素掺杂浓度最大。不同催化剂对BCN纳米管的拉曼光谱也有影响,当以钴/二茂铁和镍/二茂铁为催化剂时的I_D/I_G值比以钴、镍和钴/镍为催化剂时大,说明这时的B、N的掺杂浓度较高,纳米管的质量较好,这与透射电子显微镜观察结果一致。     

硫化锌纳米管稳定性、电子性质和磁性质的比较研究

用第一性原理方法系统地研究硫化锌纳米管的稳定性、电子性质和掺杂磁性质.比较三种纳米管的稳定性.研究表明,六边形截面的双壁管的稳定性最高,相同截面的单壁管稳定性次之,而圆截面的之字形和扶手椅纳米管稳定性最低.电子能带结构计算表明它们都是直接带隙半导体.纳米管表面氢吸附后,六边形截面的单壁管转变为间接带隙半导体.研究了磁性原子掺杂六边形截面管的磁性质.发现掺杂纳米管的形成能比纯纳米管的形成能低,说明掺杂过程是一个放热反应.纳米管的总磁矩等于掺杂的磁性原子的磁矩.这些单掺杂纳米管在可调磁的新材料方面有潜在的应用价值.     

掺杂不同一维纳米材料的空穴缓冲层对有机电致发光器件性能的影响

对一维纳米材料在空穴缓冲层PEDOT中的作用进行了研究。光致发光表明在PEDOT中掺杂一维纳米材料(二氧化钛纳米管和氧化锌纳米棒)可以提高双层样品PEDOT/MEH-PPV的发光效率。拉曼光谱的结果说明正是由于一维纳米材料与PEDOT之间存在的强相互作用,才减少了PEDOT/MEH-PPV界面上猝灭发光的缺陷态的产生。在以MEH-PPV作为发光层的聚合物电致发光器件中,在PEDOT中掺杂二氧化钛纳米管和氧化锌纳米棒后,器件的最大效率分别提高了2倍和2.5倍。     

铬银氧共掺n型，p型特性氮化硼纳米管第一性原理研究

基于第一性原理的平面波超软赝势法对(6, 0)单壁氮化硼纳米管、Cr掺杂、Ag掺杂、以及Cr-O共掺纳米管进行电子结构和光学性质的计算。结果表明：Cr掺杂和Cr-O共掺体系相比于本征体系的带隙值均减小,掺杂体系的导带底穿过费米能级从而实现了氮化硼纳米管的n型掺杂。Ag掺杂实现了纳米管的p型掺杂。本征氮化硼纳米管、Ag掺杂、Cr掺杂、以及Cr-O共掺纳米管的静态介电常数分别为1.17、1.61、1.32和1.48,相对于本征体系静介电性能有所提高。     

过渡金属原子掺杂的锯齿型磷烯纳米带的磁电子学特性

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了掺杂铁、钴和镍原子的锯齿型磷烯纳米带(ZPNR)的磁电子学特性.研究表明,掺杂和未掺杂ZPNR的结构都是稳定的.当处于非磁态时,未掺杂和掺杂钴原子的ZPNR为半导体,而掺杂铁或者镍原子的ZPNR为金属.自旋极化计算表明,未掺杂和掺杂钴原子的ZPNR无磁性,而掺杂铁或者镍原子的ZPNR有磁性,但只能表现出铁磁性.处于铁磁态时,掺杂铁原子的ZPNR为磁性半导体,而掺杂镍原子的ZPNR为磁性半金属.掺杂铁或者镍原子的ZPNR的磁性主要由杂质原子贡献,产生磁性的原因则是在ZPNR中存在未配对电子.掺杂位置对ZPNR的磁电子学特性有一定的影响.该研究对于发展基于磷烯纳米带的纳米电子器件具有重要意义.     

磷、铋掺杂半导体锗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计算,研究了不同浓度N型掺杂锗的电子结构和光学性质.掺杂元素分别为磷和铋,并对掺杂后的电子态密度和光学性质进行计算、分析.计算结果表明:N型掺杂会使得费米能级向导带方向移动.在低能区段,介电函数、折射率和吸收系数都受到影响,但到高能区后只有消光系数和吸收系数会被影响;反射率在整个能区都受影响,在中能区掺杂会使反射率提高,在低、高能区会减弱反射率;对损失函数的影响是掺杂浓度越高、损耗峰越小、峰值出现处能量越高.研究结果对N型掺杂半导体锗的光学应用具有一定的指导意义,可以根据上述结论有针对性地调节掺杂浓度和能量范围.     

Y,Zr,Nb掺杂SnO_2电子结构的第一性原理研究

本文基于第一性原理方法研究了Y,Zr,Nb在Sn位掺杂SnO_2的键长变化、稳定性、能带结构以及态密度.结果表明:Y,Zr,Nb在Sn位掺杂SnO_2使附近的键长发生改变,改变量最大是Y掺杂SnO_2体系;掺杂体系的杂质替换能都为负值,表明体系为稳定结构;掺杂使SnO_2能级增多,能较好的调节带隙值;而Y掺杂SnO_2体系价带顶端有一条能级越过了费米线表明该体系呈现出半导体的特征;同时,Y,Zr,Nb掺杂SnO_2使导带底端的能级出现分离;在低能区的态密度仍主要由Sn、O的s轨道贡献;在高能区态密度的掺杂体系出现sp杂化的现象; Zr掺杂SnO_2的态密度能量向低能区移动.     

掺杂菱形BN片的石墨烯纳米带的电子特性

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,系统研究掺杂菱形BN片的石墨烯纳米带的电子特性.掺杂使扶手椅型石墨烯纳米带（AGNRs）的带隙增大,不同位置掺杂AGNRs的带隙大小略有差异.在无磁性态,无论是否掺杂,锯齿型石墨烯纳米带（ZGNRs）都为金属.在铁磁态,掺杂使ZGNRs由金属转变为半导体.而处于反铁磁态时,无论是否掺杂,ZGNRs都为半导体,掺杂使其带隙发生改变.掺杂的AGNRs和ZGNRs的结构稳定,掺杂ZGNRs的基态为反铁磁态.掺杂菱形BN片可以有效调控GNRs的电子特性.     

掺杂三角形硼氮片的锯齿型石墨烯纳米带的磁电子学性质

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了三角形BN片掺杂的锯齿型石墨烯纳米带(ZGNR)的磁电子学特性.研究表明:当处于无磁态时,不同位置掺杂的ZGNR都为金属;当处于铁磁态时,随着杂质位置由纳米带的一边移向另一边时,依次可以实现自旋金属-自旋半金属-自旋半导体的变化过程,且只要不在纳米带的边缘掺杂,掺杂的ZGNR就为自旋半金属;当处于反铁磁态时,在中间区域掺杂的ZGNR都为自旋金属,而在两边缘掺杂的ZGNR没有反铁磁态.掺杂ZGNR的结构稳定,在中间区域掺杂时反铁磁态是基态,而在边缘掺杂时铁磁态为基态.研究结果对于发展基于石墨烯的纳米电子器件具有重要意义.     

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.     

Study of optical absorption differences of doped polyaniline films by photothermal spectroscopies

In this work, we studied the optical absorption spectral differences between doped and slightly doped polyaniline films and a derivative by photopyroelectric and photoacoustic spectroscopies. There exist great spectral differences between doped and slightly doped samples as shown by conventional optical absorption spectroscopy, but not greatly evidenced by photopyroelectric spectroscopy. The latter was applied to obtain thermal parameters such as thermal diffusivity and thermal conductivity, and as a result it showed that these thermal properties of polyaniline films are very similar for doped and slightly doped samples. Also it showed that for thicker films (about 20 μm), there are no significant optical absorption differences between them. However, for thin films both techniques showed greater optical absorption differences for doped and slightly doped samples, mainly detected by photoacoustic spectroscopy. These behaviors are in accordance with published results which is the granular metal model for polyaniline. This model explains the polyaniline polymeric matrix as formed by conductive islands in the insulating bulk material. PACS 61.82.Pv; 82.35.Cd; 82.35.Lr     

Optical Properties of Boron-Doped Gallium Selenide

The electronic-absorption and luminescence spectra and the kinetics of relaxation of photocurrent in GaSe single crystals and thin films doped with boron atoms are experimentally investigated. Crystals are doped either in the course of synthesis or upon growing single crystals by the Bridgman method. Thin GaSe films are obtained by thermal evaporation of the compound preliminarily doped with boron. An absorption band with the maximum at λ = 925 nm, which is attributed to boron contaminations, is revealed from the comparison of the electronic-absorption spectra of a GaSe crystal and thin films doped with boron. When the crystals are excited with Nd:YAG laser pulses of a duration of 12 ns, it is established that recombination of nonequilibrium current carriers in pure crystals occurs through rapid and slow recombination channels and in crystals doped with boron only through rapid channels. In the region near λ = 932 nm, photoluminescence is observed in the crystals doped with boron, and its half-bandwidth is 15 Å.     

有源层掺杂剂对Ga1-xAlxAs/GaAs双异质结发光管特性的影响

本文研究了由液相外延技术生长的GaAIAs/GaAs双异质结材料制成的发光管,有源层掺杂剂对器件特性的影响结果表明,器件结构和器件制作工艺相同的GaAIAs/GaAs发光管,有源层掺Si可获得较大的光输出功率,而频响特性<15MHz,波长在8700Å以上;对有源层掺Ge器件,光输出功率低于掺Si器件,而频响特性则>15MHz,波长可控制在8200Å~8500Å.深能级测量表明二者有不同的深能级位置,对掺Si(氧沾污)器件,Ec-ET≈0.29eV,而掺Ge器件ET-Ev≈0.42eV.两种掺杂剂对有源层暗缺陷的影响尚无明显区别.     

稀土掺杂CdTe太阳电池背接触层ZnTe的第一性原理研究

结合CdS/CdTe太阳电池背接触层的制备要求考虑, 利用基于密度泛函理论平面波超软赝势方法和广义梯度近似, 计算了未掺杂ZnTe、稀土Y、Gd掺杂ZnTe的能带和电子态密度, 得到了不同体系下系统总能和晶格常数. 研究表明, 稀土Y和Gd掺杂后ZnTe结构的稳定性均提高, 掺杂Y使ZnTe与CdTe的晶格匹配更好. 计算表明, 掺杂可使载流子发生简并, 掺Y比掺Gd电子有效质量小, 掺Y与掺Gd的载流子浓度数量级相同. 根据计算结果分析了稀土掺杂对ZnTe背接触层的影响. 关键词： ZnTe 稀土掺杂 第一性原理 太阳电池背接触层