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基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了α-Si3N4和β-Si3N4的晶体结构、电子结构、光学性质和声子谱,并对结果进行了理论分析.计算结果表明两种相都含有较强的共价键,均为绝缘体,且α-Si3N4的禁带宽度略大于β-Si3N4.计算获得的光学吸收系数表明α-Si3N4和β-Si3N4主要吸收紫外光,并二者的能量损失峰在24.4 eV附近.α-Si3N4和β-Si3N4的声子谱中均无虚频,表明二者的结构是稳定的.在0~1000 K范围内,α-Si3N4的热容约为β-Si3N4的两倍.本文的计算结果可以为Si3N4 相似文献
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分别用PW91,B3LYP两种密度泛函方法和全电子高斯基组对β-Si3N4的几何结构进行全优化(包括晶格参数和原子坐标),结果和实验值符合良好. 同时计算了能带结构和态密度.在此基础上分别用上述两种方法计算了Γ点拉曼振动频率,并按对称性进行分类,将得到的11种拉曼活性模式的频率值与实验值以及其他文献值进行了比较,进一步确定了Ag模式为中等频率,值约459cm-1. 计算结果表明
关键词:
振动频率
密度泛函理论
电子结构
3N4')" href="#">β-Si3N4 相似文献
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采用基于密度泛函的第一性原理方法研究了(Si3-xCux)N4(x=0,0.25,0.5,0.75,1)晶体的稳定性、力学性能和电子结构,分析了Cu掺杂对β-Si3N4力学性能的影响机制.结果表明,(Si3-xCux)N4为热力学稳定结构,Cu掺杂降低了β-Si3N4的稳定性.由弹性常数和Voigt-Reuss-Hill近似看出,(Si3-xCux)N4满足波恩力学稳定性判据,Cu掺杂使得β-Si3N4的体模量、剪切模量和杨氏模量降低,当x=0时,(Si3-xCux)N4的体模量、剪切模量和杨氏模量最大,分别为234.3 GPa、126.7 GPa和322.1 GPa.根据泊松比和G/B值判断出(... 相似文献
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以CaF2作为α-Si3N4粉末的烧结助剂,同时充当多孔氮化硅陶瓷的造孔剂,采用热压烧结工艺在较低温度下制备多孔氮化硅陶瓷。研究烧结助剂的含量对多孔氮化硅陶瓷显气孔率、抗弯强度的影响,分析材料的组分并观察断口结构。结果表明:在温度1 450℃,压力0.55T的条件下,当CaF2添加量为6.0wt%时,多孔陶瓷的性能较为优异,其孔隙率为38.8%,α-Si3N4→β-Si3N4的相变程度为38.5%,抗弯强度为137.1 MPa。 相似文献
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采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法研究了GaN/g-C3N4异质结的稳定性、电子结构、光学性质及功函数,同时考虑了电场效应.结果表明:GaN/g-C3N4范德瓦耳斯异质结的晶格失配率(0.9%)和晶格失配能极低(-1.230 meV/?~2,1?=0.1 nm),说明该异质结稳定性很好,且该异质结在很大程度上保留了GaN和g-C3N4的基本电子性质,可作为直接带隙半导体材料.同时,GaN/g-C3N4异质结在界面处形成了从GaN指向g-C3N4的内建电场,使得光生电子-空穴对可以有效分离,这有利于提高体系的光催化能力.进一步分析可知,外加电场使GaN/g-C3N4异质结的禁带宽度有着不同程度的减小,使得电子从价带跃迁至导带更加容易,有利于提高体系的光催化活性;此外,当外加电场高于0.3 V/A以及低于-0.4 ... 相似文献
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已有的实验结果表明, 硅硼氮陶瓷材料具有非晶态的微观结构, 并且可在六方相氮化硅 (β-Si3N4) 的基础上得到较好理论模型. 本文通过同样方法建立硅硼氮陶瓷材料的理论模型, 并在此基础上进行分子动力学与密度泛函理论结合的计算研究, 得到其高温下光学性质的显著变化. 与氮化硅 (Si3N4) 的光学性质比较分析后发现, 低温下SiBN陶瓷对可见光甚至紫外及高频光吸收显著, 而高温下呈现对微米波的较好吸收和其他波段小于0.3的吸收系数; 低温下SiBN陶瓷的反射系数全波段接近0.1, 而高温下其反射系数可小至1%; 单晶Si3N4的光学性质则随温度升高几乎不发生变化. 这一结果表明SiBN陶瓷作为高温激光隐形材料的可能, 也为非晶材料光电应用指出一个新的方向.
关键词:
硅硼氮陶瓷
密度泛函理论
光吸收系数
反射系数 相似文献
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采用基于第一性原理的密度泛函理论赝势平面波方法,对LiGaX2(X=S, Se, Te)的能带结构、态密度、光学以及弹性性质进行了理论计算. 能带结构计算表明LiGaS2 的禁带宽度为4.146 eV, LiGaSe2 的禁带宽度为3.301 eV, LiGaTe2 的禁带宽度为2.306 eV; 其价带主要由Ga-4p 层电子和X- np 层电子的能态密度决定; 同时也对LiGaX<
关键词:
电子结构
光学性质
弹性性质
LGX 相似文献
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采用基于第一性原理的赝势平面波方法, 对BiTiO3的多种结构进行了计算. 计算结果表明, C1C1结构最为稳定, 对应晶格参数为a=b=5.606 Å, c=9.954 Å; α=β=105.1°, γ=61.2°. 进一步对C1C1结构的BiTiO3的能带结构、电子性质和光学性质进行了研究, 发现BiTiO3是间接带隙半导体, 其费米面附近的能带主要由Ti-3d和O-2p层的电子态构成. 通过介电函数、复折射率和反射率等的研究, 发现BiTiO3的光学性质为近各向同性. 相似文献
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Ba(Mg1/3Nb2/3)O3 (BMN)复合钙钛矿陶瓷具有高介电常数和高品质因子等介电性能, 预示了其在光学领域的应用前景. 本文采用第一性原理方法计算了BMN的电子结构, 对其本征光学性能进行分析和预测. 对固相合成六方相BMN的XRD 测试结果进行Rietveld精修(加权方差因子Rwp=6.73%, 方差因子Rp=5.05%), 在此基础上建立晶体结构模型并对其进行几何优化. 运用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势方法, 对六方相BMN晶体模型的能带、态密度和光学性质进行理论计算. 结果表明BMN的能带结构为间接带隙, 禁带宽度Eg=2.728 eV. Mg-O和Ba-O以离子键结合为主, Nb-O以共价键结合为主, 费米面附近的能带主要由O-2p和Nb-4d 态电子占据, 形成了d-p轨道杂化. 修正带隙后, 计算了BMN沿[100]和[001]方向上的复介电函数、吸收系数和反射率等光学性质. 结果表明, BMN近乎光学各向同性, 在可见光区, 其本征透过率为77%< T <83%, 折射率为1.91< n <2.14, 并伴随一定的色散现象. 实验测试结果与理论计算结果相吻合. 相似文献
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本文采用第一性原理方法计算了四种不同g-C3N4/WS2异质结的超晶胞结构、功函数、能带结构、态密度和吸收光谱,研究了不同缺陷对g-C3N4/WS2异质结的电子结构和光催化性能的影响.发现g-C3N4/WS2、g-C3N4/WS2-V1N、g-C3N4/WS2-V1N1C、g-C3N4/WS2-V1N2C均能形成稳定的异质结,g-C3N4/WS2-V1N1C和g-C3N4/WS2-... 相似文献
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为了得到准确的In2O3晶体电子结构, 本文分别采用GGA, GGA+U, HSE06的方法计算了电子结构, 并进行了G0W0修正, 通过比较计算结果, 得到HSE06+G0W0方法计算得到的禁带宽带最接近实验结果. 在此基础上使用Hedin的G0W0近似方法和Bethe-Salpeter方程计算得到了In2O3晶体的光学性质, 计算结果与实验结果吻合很好, 在此基础上通过对准粒子能带结构、光学跃迁矩阵和光学吸收谱的分析, 给出了In2O3晶体的光学跃迁机理. 相似文献
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采用基于第一性原理的线性缀加平面波(FP-LAPW)方法,研究Fe掺杂SnO2材料电子结构和光学性质,包括电子态密度、能带结构、介电函数和其他一些光学图谱. 研究结果表明,掺Fe后材料均属于直接跃迁半导体,且呈现半金属性;随掺杂浓度增加,费米能级进入价带,带隙逐渐减小,Fe原子之间耦合作用增强;通过掺杂能够在一定程度上改变成键性质,使其具有金属键性质. 光学谱线(吸收谱、消光系数等)与介电函数虚部谱线相对应,均发生蓝移,各峰值与电子跃迁吸收有关,从理论上指出光学性质和电子结构的内在联系.
关键词:
能带结构
态密度
光学性质
介电函数 相似文献
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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. 相似文献
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采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理超软赝势方法对缺陷黄铜矿结构XGa2S4 (X=Zn, Cd, Hg)晶体的晶格结构、电学以及光学性质进行了对比研究. 分析比较了它们的晶格常数、键长、能带结构、态密度、介电函数、折射率和反射系数等性质, 并总结其变化趋势. 结果表明: 这三种材料的光学性质在中间能量区域(4 eV–10 eV)表现出较强的各向异性, 而在低能区域(<4 eV)和高能区域(>10 eV)各向异性较弱. ZnGa2S4和HgGa2S4两种材料的折射率曲线在等离子体频率ωp处有一明显的拐点, 反射系数在ωp处达到最大值后急剧下降. 三种晶体的强反射峰均处于紫外区域, 因此可以用作紫外光屏蔽或紫外探测材料.
关键词:
缺陷黄铜矿结构
电子结构
光学性质
第一性原理计算 相似文献
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利用第一性原理计算了立方相萤石TiO2的晶胞参数,能带结构和电子态密度.结果显示萤石TiO2属于间接带隙半导体材料,其间接禁带宽度(Γ→X)Eg为2.07eV,比常见的金红石和锐钛矿TiO2的禁带宽度窄.为了更清楚地了解萤石的光学性质,利用Kramers-Kronig色散关系,分别对萤石和金红石TiO2的复介电常数、吸收率等参数进行了计算,并将二者结果做了
关键词:
2')" href="#">萤石结构TiO2
密度泛函理论
能带结构
光学性质 相似文献