Al掺杂SnO2 材料电子结构和光学性质

采用基于第一性原理的线性缀加平面波方法(FP-LAPW),研究Al掺杂SnO₂材料Sn_1-xAl_xO₂ (x= 0,0.0625,0.125,0.1875,0.25)的电子结 构和光学性质,包括能带结构、电子态密度、介电函数和其他一些光学性质.计算结果表明,掺杂Al之后价带上部分折叠态增加,价带宽度发生收缩,对导带底起作用的Sn 5s态减少,使得带隙增宽,且态密度整体向高能方向发生移动.随着Al掺杂量的增加带隙越来越宽,Al杂质能级在导带部分与Sn 5p态电子相互作用逐渐增强,虚部谱中的第一介电峰的强度随掺杂Al浓度增大而减弱.同时,吸收谱及其他光学谱线与介电函数虚部谱线相对应,各谱线均发生蓝移现象,对应带隙增宽,从理论上指出了光学性质与电子结构之间的内在关系. 关键词： 能带结构 态密度 光学性质 介电函数     

Fe和Ni共掺杂ZnO的电子结构和光学性质

基于密度泛函理论的第一性原理研究Fe,Ni单掺杂和(Fe,Ni)共掺杂纤锌矿型ZnO的能带结构、电子态密度分布、介电函数、光学吸收系数,分析了掺杂后电子结构与光学性质的变化.计算结果表明：掺杂体系的费米能级附近电子态密度主要来源于Fe 3d,Ni 3d态电子的贡献;与纯净ZnO相比,Fe,Ni单掺杂和(Fe,Ni)共掺杂ZnO的介电函数虚部均在0.46eV左右出现了一个新峰;Fe,Ni单掺杂和共掺杂ZnO的吸收光谱均发生明显的红移,并都在1.3eV处出现较强吸收峰.结合他人的计算和实验结果,给出了定性的讨 关键词： 氧化锌 掺杂 第一性原理 光学性质     

Fe,Ni掺杂CdS的电子结构和光学性质

基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理研究了Fe,Ni单掺杂和（Fe,Ni）共掺杂CdS的能带结构、电子态密度分布、介电常数和光学吸收系数,分析了掺杂后电子结构和光学性质的变化.计算结果表明:掺杂体系的CdS晶格常量均减少,能带宽度减小,介电函数虚部ε₂（ω）都在0.53 eV左右出现了一个新峰,吸收光谱发生明显的红移,它们均在1.35 eV处出现较强吸收峰.     

共轭低聚物中光生分子间电荷转移态的第一性原理研究（英文）

本文基于第一性原理中的Heyd-Scuseria-Ernzerh方法研究了单层In_(1-x)Ga_xN的电子结构和光学性质.计算得到单层In_(1-x)Ga_xN的能带结构和态密度(DOS),发现随着掺杂比例的变化,体系带隙的变化范围是1.8～3.8 eV,表明通过Ga的掺杂可以实现体系带隙值的调节.并且还研究了单层In_(1-x)Ga_xN的介电函数,折射率和吸收系数等光学性质,结果表明随着Ga掺杂浓度的增加,介电函数谱的主峰和吸收谱发生了显著的蓝移.此外,基于能带结构和态密度图谱,对单层In_(1-x)Ga_xN的光学性质进行分析,预测这种材料独特的光学性质在纳米电子学和光学器件中会有广泛的应用.     

第一性原理研究In,N共掺杂SnO2材料的光电性质

采用全电势线性缀加平面波(FP-LAPW)的方法,基于密度泛函理论第一性原理结合广义梯度近似(GGA),运用Wien2k软件计算了In, N两种元素共掺杂SnO₂材料的电子态密度和光学性质. 研究表明,共掺杂结构在自旋向下和向上两方向上都出现细的局域能级,两者态密度分布不对称;带隙内自旋向下方向上产生局域能级,共掺化合物表现出半金属性;能带结构显示两种共掺杂化合物仍为直接禁带半导体,价带顶随着N浓度的增加发生向低能方向移动,带隙明显增宽;共掺下的介电函数虚部主介电峰只在8.58 eV 关键词： 电子结构 态密度 能带结构 光学性质     

Cr1-xNbxSi2固溶体弹性性质、电子结构和光学性质的理论研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,对Nb掺杂CrSi2的晶格结构、弹性性质,电子结构和光学性质进行了系统的研究. 研究结果表明：随着Nb掺杂浓度增加,弹性常数、体变模量、剪切模量、杨氏模量均减小,而且能带间隙也逐渐减小,表现为p型掺杂特点. 基于电子结构计算结果以及已知的实验结果, 讨论了Nb掺杂CrSi2后对其复介电函数、折射率、消光系数、反射率和吸收谱等光学性质的影响.     

B,P掺杂β-Si3N4的电子结构和光学性质研究

运用第一性原理方法, 计算了B, P两种元素单掺杂和共掺杂的β -Si₃N₄材料的电子结构和光学性质. 结果表明: B掺杂体系的稳定性更高, 而P掺杂体系的离子性更强; 单掺和共掺杂均窄化带隙, 且共掺在禁带中引入深能级, 使局域态增强; 单掺杂体系介电函数虚部、吸收谱和能量损失谱各峰均发生红移、幅值减小, 而共掺后介电函数虚部主峰出现蓝移、能量损失峰展宽、高能区电子跃迁大大增强, 且控制共掺杂的B, P比例可获得较低的带电缺陷浓度.     

Cr_(1-x)Nb_xSi_2固溶体弹性性质、电子结构和光学性质的第一性能计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算,对Nb掺杂CrSi_2的晶格结构、弹性性质,电子结构和光学性质进行了系统的研究.研究结果表明:随着Nb掺杂浓度增加,弹性常数、体变模量、剪切模量、杨氏模量均减小,而且能带间隙也逐渐减小,表现为p型掺杂特点.基于电子结构计算结果以及已知的实验结果,讨论了Nb掺杂CrSi_2后对其复介电函数、折射率、消光系数、反射率和吸收谱等光学性质的影响.     

超晶格SnO2掺Cr的电子结构和光学性质的研究

基于密度泛函理论的第一性原理,采用全势线性缀加平面波方法(FPLAPW)和广义梯度近似(GGA)来处理相关能,计算了Cr掺杂SnO₂超晶格的电子态密度、能带结构、介电函数、吸收系数、反射率和折射率.研究表明由于Cr的掺入,超晶格SnO₂在费米能级附近形成了新的电子占据态,出现了不连续的杂质能带,这是由Cr-3d态和O-2p,Sn-5s态电子所形成.介电谱在0—5.5 eV之间时出现了三个新的介电峰,在高能区介电谱主峰位置发生蓝移,峰值强度减小.吸收谱、反射谱和折 关键词： 超晶格 第一性原理 态密度 电子结构     

双层钙钛矿氧化物Sr2CrBO6 (B = Os,Re,W)电子结构和光学性质的第一性原理研究

Sr₂CrBO₆(B=Os, Re, W)被证实是具有最高磁转变温度的双钙钛矿氧化物.论文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了Sr₂CrBO₆的电子结构和光学性质,并通过计算结果分析了二者之间的内在关系.总体来看,B位元素的改变对材料的电子结构和光学性质都产生了较大的影响.由能带结构的计算,Sr₂CrOsO₆为半导体,Sr₂CrReO₆和Sr₂CrWO₆为半金属.晶体介电函数虚部ε₂(ω)曲线在所考察的能量范围内存在明显的介电特征峰,论文结合态密度和能带结构讨论了这些介电峰所对应的电子跃迁过程. Sr₂CrOsO₆和Sr₂CrReO₆在可见光区域均有较强的吸收,其中,Sr₂CrReO₆在394 nm处的峰值吸收...     

Fe掺杂GaN光电特性的第一性原理研究

基于密度泛函理论体系,计算了本征GaN材料和12.5%的Fe掺杂GaN体系的光电特性,分析了晶体结构、能带结构和电子态分布、介电函数、吸收系数、折射率、反射率、能量损失谱和消光系数,从理论上讨论了掺杂对体系光电特性的影响.计算所得理想GaN的禁带宽度为3.41 eV,Fe的重掺杂体系明显变窄,为3.06 eV,但仍为直接带隙半导体.本征GaN材料与Fe掺杂GaN体系的静态介电常数为5.74和6.20,折射率为2.39和2.48,能量损失最大值在20.02 eV和18.96 eV,最大吸收系数能量均在13.80 eV左右.计算结果为Fe掺杂GaN高压光电导开关材料及器件的进一步研究提供了有力的理论依据和实验支持.     

Fe, S共掺杂SnO2材料第一性原理分析

本文采用基于第一性原理的全电势线性缀加平面波(FP-LAPW)法, 计算了Fe, S两种元素共掺杂SnO₂材料的电子结构和光学性质. 结果表明: 材料仍为直接禁带半导体, 体系呈现半金属性; Fe, S共掺可以窄化带隙, 且随S浓度增加, 态密度向低能方向移动, 带隙减小; 共掺体系电荷密度重新分布, 随S浓度增加, Fe原子极化程度增强, 原子间键合能力增强. 共掺后介电函数虚部谱与光学吸收谱各峰随S浓度增加而发生红移, 光学吸收边减小.     

Structural, electronic and optical properties of orthorhombic distorted perovskite TbMnO3

This paper calculates the structural parameters, electronic and optical properties of orthorhombic distorted perovskite-type TbMnO3 by first principles using density functional theory within the generalised gradient approximation. The calculated equilibrium lattice constants are in a reasonable agreement with theoretical and experimental data. The energy band structure, density of states and partial density of states of elements are obtained. Band structures show that TbMnO3 is an indirect band gap between the O 2p states and Mn 3d states, and the band gap is of 0.48 eV agreeing with experimental result. Furthermore, the optical properties, including the dielectric function, absorption coefficient, optical reflectivity, refractive index and energy loss spectrum are calculated and analysed, showing that the TbMnO3 is a promising dielectric material.     

电场调控双层石墨烯纳米带的电子结构和光学性质

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了外加电场作用下双层AA堆垛的Armchair边缘石墨烯纳米带(BAGNRs)的电子结构和光学性质. BAGNRs具有半导体特性,其带隙随带宽(宽度为4～12个碳原子)的增加而振荡性减小.当施加电场后,BAGNRs的带隙随着电场强度的增加而逐渐减小,带隙越大对电场值的变化越敏感.当电场值为0.5 V/?时,所有BAGNRs的带隙都为零. BAGNRs具有各向异性的光学性质,其介电函数在垂直极化方向为半导体特性,而在平行极化方向为金属特性.在外加电场的作用下,BAGNRs的介电函数、吸收系数、折射系数、反射系数、电子能量损失系数和光电导率,其峰值向低能量区域移动,即产生红移现象.电场增强了能带间的跃迁几率.纳米带宽度对这些光学性质参数具有不同程度的影响.研究结果解释了电场调控BAGNRs光学性质的规律和微观机理.     

斜钨矿结构钨酸铅晶体电子结构和光学的偏振性质研究

利用完全势缀加平面波局域密度泛函近似,计算了完整的白钨矿结构和斜钨矿结构的钨酸铅（PbWO4）晶体的电子结构;模拟计算了复数折射率、介电函数及吸收光谱的偏振特性。分析了各个吸收光谱的峰值所对应的可能的电子跃迁以及钨酸铅晶体的偏振特性。钨酸铅晶体的光学性质的各向异性反映了钨酸铅晶体的品格结构的各向异性。计算结果表明：斜钨矿结构的钨酸铅晶体的光学性质与白钨矿结构的钨酸铅的光学性质之间存在明显的差异。这说明钨酸铅晶体是一种结构敏感的晶体;计算结果为研究钨酸铅晶体的光学性质与晶体结构之间的关系提供理论基础。     

Structural,elastic, electronic and optical properties of the cubic perovskites CaXO3 (X=Hf and Sn)

The structural, elastic, electronic and optical properties of CaXO₃ compounds with the cubic perovskites structure have been investigated, by employing a first principles method, using the plane wave pseudo potential calculations (PP-PW), based on the density functional theory (DFT), within the local density approximation (LDA). The elastic constants and their pressure dependence are calculated using the static finite strain technique. We derived the bulk, shear and Young’s moduli for ideal monocrystalline and for polycrystalline CaXO₃ aggregates which we have classified as ductile in nature. Band structures reveal that these compounds are indirect energy band gap (R-G) semiconductors; the analysis of the site and momentum projected densities, valence charge density bond length, bond population and Milliken charges, shows that bonding is of covalent–ionic nature. We have found that the elastic constants C₁₁, C₁₂, C₄₄ are in good correlation with the bonding properties. The optical constants, including the dielectric function, optical reflectivity, refractive index and electron energy loss, are calculated for radiation up to 20 eV.     

First-principles study of structural, mechanical, electronic and optical properties of 3R- and 2H-CuGaO2

We calculated the structural parameters, elastic, mechanical, electronic and optical properties of 3R- and 2H-CuGaO₂ using the first-principles density-functional theory. The results show that the structural parameters of two phases are in good agreement with previous theoretical and experimental data. Two phases are mechanically stable, behave in ductile manner and have indirect band gap. The analyses of electronic structures and charge densities of two phases show mainly covalent nature in Cu-O bonds and coexistence of both ionic and covalent nature in Ga-O bonds. The optical properties are obtained and discussed, including the complex dielectric function, refractive index, extinction coefficient, optical reflectivity, absorption coefficient, energy-loss spectrum and complex conductivity function, which provide useful information for the future applications of CuGaO₂.     

First-principles study on the electronic and optical properties of BiFeO3

The structural, electronic, and optical properties of multiferroic bismuth ferrite (BiFeO₃) are investigated using density functional theory within generalized gradient approximation (GGA). The calculated lattice parameters are in good agreement with the experimental data. The electronic structure shows that BiFeO₃ has an indirect (very close to direct) band gap of 1.06 eV. The complex dielectric function, absorption spectra, refractive index, extinction coefficient, energy-loss spectrum and reflectivity are calculated, and the results are compared with the available experimental data. Finally, the optical properties of BiFeO₃ are discussed based on the band structure calculations.     

First-principles studies of structural,mechanical, electronic,optical properties and pressure-induced phase transition of CuInO2 polymorph

Using the first-principles density-functional theory within the generalized gradient approximation (GGA), we have investigated the structural, elastic, mechanical, electronic, and optical properties and phase transition of CuInO₂. Structural parameters including lattice constants and internal parameter, pressure effects and phase transition pressure were calculated. We have obtained the elastic coefficients, bulk modulus, shear modulus, Young's modulus and Poisson's ratio. We find that two phases of CuInO₂ are indirect band gap semiconductors (F–Γ and H–Γ for 3R and 2H, respectively). Optical properties, including the dielectric function, refractive index, extinction coefficient, reflectivity, absorption coefficient, loss function and optical conductivity have been obtained for radiations of up to 30 eV.