BaZrO3和CaZrO3能带和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论基础上的CASTEP软件包,计算了BaZrO3和CaZrO3的能带以及光学性质.计算得到BaZrO3直接带隙和间接带隙分别为3.49 eV和3.23eV,CaZrO3直接带隙和间接带隙分别为3.73 eV和3.38 eV.对这两种材料的介电函数、吸收系数、反射系数、折射系数、湮灭系数和能量损失系数等光学系数进行了计算,并基于电子能带对光学性质进行了解释.得出,光学特性的异同是由于其内部微观结构上的异同所引起的.     

纤锌矿BeO掺Cd的电子结构与能带特性研究

采用基于密度泛函理论平面波赝势方法, 对纤锌矿BeO掺Cd的Be_1-xCd_xO合金进行电子结构与能带特性研究. 结果表明: Be_1-xCd_xO的价带顶始终由O 2p电子态决定, 而导带底由Be 2s和Cd 5s的电子态决定.随着Be_1-xCd_xO合金的Cd掺杂量增加, Cd 4d与O 2p的排斥效应逐渐加强, 同时Be_1-xCd_xO的带隙逐渐变小, 出现"直接-间接-直接"的带隙转变. 为了使理论值与实验值相一致, 对Be_1-xCd_xO带隙进行修正, 并分析了纤锌矿BeO-ZnO-CdO三元合金的带隙和弯曲系数与晶格常数的关系.     

氧化锌掺钡的电子结构及其铁电性能研究

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.     

Be和Ca掺杂纤锌矿ZnO的晶格常数与能带特性研究

利用密度泛函理论平面波的赝势方法,对Be、Ca掺杂纤锌矿ZnO的BexZn1-xO,CayZn1-xO三元合金和BexZn1-xO,CayZn1-xO四元合金的晶格常数、能带特性和形成能进行计算,结果表明：BexZn1--xO晶格常数随Be掺杂量的增大线性减小,但CayZn1-yO晶格常数随ca掺杂量的增大而增大．BexZn1-xO和CayZn1-yO能带的价带顶都由O2p态电子占据,导带底由Zn4s态电子占据,其能隙随Be或Ca掺杂量的增大而变宽．由Be和Ca共掺ZnO得到的Be0．125Ca0．125Zn0．75O四元合金,其晶格常数与ZnO相匹配,能隙比ZnO大,稳定性优于Be0．25Ca0．125Zn0.625O和Be0．5Zn0．50合金,Be0．125Ca0．125Zn0.75O／ZnO异质结构适合制作高质量ZnO基器件．     

不同Yb掺杂浓度的ZnO的电子结构与光学特性

本文基于密度泛函理论(DFT)框架下的第一性原理计算方法,研究了不同Yb浓度掺杂ZnO体系的电子结构和光学性质.计算得到的结果证明,Yb掺杂ZnO后会造成电子结构和光学性质的明显改变.增加掺杂浓度使能带带隙逐渐变窄,其费米能级向上移动到导带,表现出n型半导体的特性;在Yb-4f态导带附近的带隙中产生了新的缺陷,同时观察到更好的吸收系数和折射率.因此,Yb掺杂ZnO对其电子性质和光学结构有很大的影响,为进一步深入了解掺杂ZnO性质的影响提供理论基础.     

Electronic properties of boron nanotubes with axial strain

The electronic properties of boron nanotubes with axial strain are investigated by first principle calculations. The band gaps of the (3, 3) and (5, 0) boron nanotubes are found to be modified by axial strain significantly. We find that the semiconductor-metal transition occurs for the (3, 3) boron nanotubes with both compressive and tensile strain. While for the (5, 0) boron nanotubes, only the tensile strain induces the semiconductor-metal transition. These boron nanotubes have the largest gaps under compressive strain.      

用全带Monte Carlo方法模拟纤锌矿相GaN和ZnO材料的电子输运特性

报告了用全带MonteCarlo方法模拟纤锌矿相GaN和ZnO材料电子输运特性的结果.模拟所用的能带结构数据是用经验赝势法算得的.通过模拟得到了两种材料的平均漂移速度和平均能量与电场强度关系曲线,求得了电子迁移率.并且将两种材料的结果以及文献报道的GaAs的模拟结果进行了比较 关键词： 蒙特卡罗模拟 GaN ZnO 输运特性 能带结构     

Electronic structures and optical properties of IIIA-doped wurtzite Mg0.25Zn0.75O

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.     

Co和Mn共掺杂ZnO电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的总体能量平面波超软赝势方法,结合广义梯度近似,对未掺杂ZnO与Co和Mn共掺杂ZnO的32原子超原胞体系进行了几何结构优化,计算了纤锌矿结构ZnO与Co和Mn共掺杂ZnO的能带结构、电子态密度和光学性质,并进行了详细的分析.计算结果表明,相对于未掺杂ZnO,Co和Mn共掺杂ZnO的禁带宽度有所减小,对紫外-可见光的吸收能力明显增强. 关键词： ZnO 第一性原理 电子结构 光学性质     

Microstrip microwave band gap structures

Microwave band gap structures exhibit certain stop band characteristics based on the periodicity, impedance contrast and effective refractive index contrast. These structures though formed in one-, two- and three-dimensional periodicity, are huge in size. In this paper, microstrip-based microwave band gap structures are formed by removing the substrate material in a periodic manner. This paper also demonstrates that these structures can serve as a non-destructive characterization tool for materials, a duplexor and frequency selective coupler. The paper presents both experimental results and theoretical simulation based on a commercially available finite element methodology for comparison.      

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     

铁电体SrBi2Nb2O2电子能带结构的第一性原理研究

采用第一性原理的方法计算了SrBi₂Nb_2O.9（SBN）的顺电相、铁电相的电子结构.顺电相是间接带隙, 铁电相是直接带隙，它们的大小分别为1.57和2.23 eV.顺电相和铁电相的价带顶均主要来自于O₂p态的贡献.而顺电相和铁电相的导带底则分别来自Nb₄d态和Bi₆p态的贡献.计算表明SBN铁电相的低的漏电流与Bi 6p轨道有关.由顺电相到铁电相时，Nb₄d和O_{2 关键词： 顺电相 铁电相 态密度 电子能带结构}     

二维金属光子晶体的带结构研究

采用一种新的平面波展开法研究金属光子晶体的带结构，即在传统平面波展开法的基础上，将“原问题”拓展，引入一个“新问题”，通过求解“新问题”得到“原问题”的带结构，并论证了它们之间的关系.为了准确求解“新问题”，引入辅助函数，将其色散关系等价为一个积分微分本征方程，求解这个本征方程得到“新问题”的带结构，从而由此导出“原问题”的带结构.最后，以正方晶格二维金属光子晶体为例，进行数值计算，得到了满意的结果. 关键词： 金属光子晶体 平面波展开法 带结构 正方晶格     

利用透射系数研究周期势的能带结构

利用一维方位势透射系数的递推公式研究了周期势的能带结构,文中考察了能 结构与垒宽、阱宽及位势个数的关系。     

V-N共掺纤锌矿ZnO光催化性质的第一性原理研究

基于第一性原理的密度泛函理论对V, N单掺杂和V-N共掺杂ZnO的电子结构和光学性质进行了对比研究. 结果表明:三种掺杂均在可见光区域出现光吸收增强的现象, 其中V-N共掺最为明显; 结合能的计算发现V-N共掺的ZnO体系相对V, N单掺而言结构更稳定, 因此V-N共掺的ZnO是一种稳定而有效的光催化剂. 进一步研究表明, 阴-阳离子共掺的形式可以很好地应用于光电化学领域, 并可以制备出高性能稳定的短波光电材料. 关键词： 基于ZnO的光催化剂 电子结构 光催化性质     

石墨烯纳米带能带结构及透射特性的扭曲效应

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 系统研究了石墨烯纳米带(GNRs)电学性质的扭曲效应. 结果表明: 锯齿型石墨纳米带(ZGNRs)的带隙对扭曲形变最不敏感, 在扭曲过程中几乎保持金属性不变, 其次是W=3p-1型扶手椅型石墨烯纳米带(AGNRs), 扭曲时带隙也只有较小的变化. W=3p+1型AGNRs的带隙对扭曲最为敏感, 扭曲发生时, 呈现宽带隙半导体、中等带隙半导体、准金属、金属的变化, 其次是W=3p型AGNRs, 扭曲时带隙变化也较为明显. 换言之, GNRs在无扭曲时带隙越大, 扭曲发生后带隙变化(变小)越明显. 对于整个电子结构及透射系数来说, 扭曲对AGNRs影响较大, 而对ZGNRs的影响相对小些. 研究表明: 由于石墨烯容易变形, 其相关电子器件的设计必须适当考虑扭曲对电学性质的影响.     

氢化纳米硅薄膜中氢的键合特征及其能带结构分析

对氢化纳米硅薄膜中氢的键合特征和薄膜能带结构之间的关系进行了研究.所用样品采用螺 旋波等离子体化学气相沉积技术制备，利用Raman散射、红外吸收和光学吸收技术对薄膜的 微观结构、氢的键合特征以及能带结构特性进行了分析.Raman结果显示不同衬底温度下所生 长薄膜的微观结构存在显著差异，从非晶硅到纳米晶硅转化的衬底温度阈值为200℃.薄膜中 氢的键合特征与薄膜的能带结构密切相关.氢化非晶硅薄膜具有较高的氢含量，因键合氢引 起的价带化学位移和低衬底温度决定的结构无序性，使薄膜呈现较大的光学带隙和带尾宽度 .升 关键词： 氢化纳米硅 螺旋波等离子体 能带结构     

替位和间隙原子N对ZnO电子结构和光学性质的影响

本文采用密度泛函理论,深入研究了N作为替位和间隙原子对ZnO电子结构和光学性质的影响,结果表明：由于N在八面体间隙位置的形成能小所以更倾向于占据八面体间隙位置;N掺杂ZnO会形成p型半导体;N在间隙位置能够明显的缩小带隙宽度,可以有效的促进ZnO对光的吸收;在可见光区,处于间隙位置的N具有良好的光学吸收谱并且产生明显的红移,这与带隙的变化规律一致。     

Energy band and band-gap properties of deformed single-walled silicon nanotubes

The fantastic physical properties of single-walled silicon nanotubes (SWSiNTs) under mechanical strain make them promising materials for fabricating nanoscale electronic devices or transducers. Here we investigate the energy band and band-gap properties of the SWSiNTs calculated from the tight-binding model approximation. The results show that the band-gap properties are very sensitive to the deformation degree and the helicity of the SWSiNTs. The results can be employed to guide the design of nanoelectronic devices based on silicon nanotubes.     

Electronic band structure and optical properties of silicon nanoporous pillar array

Silicon nanoporous pillar array (Si-NPA) is fabricated by hydrothermally etching single crystal silicon (c-Si) wafers in hydrofluoric acid containing ferric nitrate. Microstructure studies disclosed that it is a typical micron/nanometer structural composite system with clear hierarchical structures. The optical parameters of Si-NPA were calculated by general light-absorption theory and Kramers–Kronig relations based on the experimental data of reflectance and the variations compared with the counterparts of c-Si were analyzed. The features of the electronic band structure deduced from the optical measurements strongly indicate that Si-NPA material is a direct-band-gap semiconductor and possesses separated conduction sub-bands which accords with conduction band splitting caused by silicon nanocrystallites several nanometers in size. All these electronic and optical results are due to the quantum confinement effect of the carriers in silicon nanocrystallites.