Optical Properties of a Polarization Converting Device Using a Nematic Liquid Crystal Cell

A radially and homogeneously aligned LC cell as a polarization controlling device is fabricated using a memory effect in an axially symmetric electrical field. Optical properties and the molecular orientation of the LC cell are investigated and the conversion property of the polarization states of the cell is discussed in detail from the molecular orientation in the cell.On leave from Advantest Laboratories, Ltd., 48-2 Matsubara, Kamiayashi, Aoba-ku, Sendai, 989-31 Japan.     

无机钙钛矿太阳能电池Cs2SnI6的电子结构和光学性质的第一性原理研究

近年来,Cs2SnI6作为一种无毒性、稳定性好的新型钙钛矿材料应用于太阳能电池中,其电池的光电转换效率由最初不到1%增长到现在的8.5%,使之成为有可能替代铅基钙钛矿太阳能电池的新型太阳能电池。本文采用基于广义密度泛函和杂化密度泛函的第一性原理方法研究了Cs2SnI6的电子结构、光学特性和钙钛矿太阳能电池的光电性能参数。研究结果表明,导带底和价带顶位于同一高对称点Γ而属于直接跃迁型半导体,且电子态主要来自于I-5p轨道和Sn-5s轨道。在近红外和可见光波长范围内有较高的吸收系数,当Cs2SnI6钙钛矿厚度达到10μm时,吸收率在311~989 nm之间接近100%,不考虑潜在损失的情况下,理论上太阳能电池可获得短路电流为32.86 mA/cm2、开路电压0.91 V、填充因子87.4%、光电转换效率26.1%。为实验上制备高效Cs2SnI6钙钛矿太阳能电池提供了参考。     

Theoretical Study of the Electronic and Optical Properties of a Heterostructure Based on PTCDA Organic Semiconductor and MoSe2

JETP Letters - The structural and physicochemical properties of the MoSe2/PTCDA heterostructure, which consists of two-dimensional inorganic and molecular organic semiconductors, have been studied...     

YTaO4和LuTaO4电子结构和光学性质的理论计算

基于第一性原理的赝势平面波方法计算了完整YTaO4和LuTaO4晶体的电子结构、介电函数、折射率、吸收光谱.计算结果表明,二者价带的贡献都主要来源于O2p态.导带分为两部分,下导带都主要由Ta5d态组成,YTaO4上导带主要由Y4d态组成.而LuTaO4上导带的贡献主要来源于Lu5d态.在ω=0时,YTaO4和LuTaO4晶体的介电常数和折射率都非常接近;介电函数虚部的低能特征峰(小于10.0 eV)归因于TaO3-4基团的电子跃迁,对应电子从O2p价带到Ta5d导带的跃迁;10.0～15.0 eV之间的特征峰对应于电子从价带到上导带的跃迁;大于15.0 eV的特征峰则归因于O2s态的内层电子到导带的跃迁.两种晶体在紫外区的吸收带宽而强,此吸收带归属于从氧(2p)到钽d0离子的电荷转移跃迁.     

C60异噁唑环衍生物的结构、电子光谱和非线性光学性质的研究

应用半经验AM1量子化学方法研究了8种C60异噁唑环衍生物的结构,以AM1优化几何构型为基础,用ZINDO/CIS方法计算了目标分子的电子光谱.结果表明,异噁唑环的引入导致HOMO与LUMO间的能级差减小, C60母体与加成基团之间存在分子内电荷转移.计算所得电子光谱值与实验结果较吻合,几种化合物在400nm以上均产生非C60特征吸收峰,这些峰是电荷从加成基团向C60部分转移产生的.用FF/AM1方法计算了分子非线性光学系数α、β、γ值,在所得计算结果上推测了影响体系非线性光学系数效应的因素.     

不同溶剂中硝基苯胺分子非线性光学性质的研究

在含时密度泛函理论水平上研究了溶剂对硝基苯胺分子非线性光学性质的影响 .溶剂效应通过极化连续模型来研究 .首先采用极化连续模型在密度泛函理论水平上优化了硝基苯胺分子在溶剂中的几何结构 ,从而研究了溶剂引起硝基苯胺分子几何结构的变化 .然后采用极化连续模型在含时密度泛函理论水平上计算了不同溶剂中硝基苯胺分子的激发态能量和电偶极矩 ,并利用两态模型首次给出了不同溶剂中二次谐波振荡过程的一阶非线性超极化率的色散关系 .计算结果表明 ,极性溶剂对硝基苯胺分子的非线性光学性质有较大的影响 .在低的辐射场频率下 ,理论给出的一阶非线性超极化率的色散关系和实验结果符合得较好 .最后对所得结果从理论上给出了可能的解释并讨论了两态模型的可靠性 .     

用第一性原理研究掺钴碲化锌的电子结构和光学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理，对Zn（1-x）CoxTe基态的能量、几何结构、电子结构和光学性质等进行了系统的研究．几何结构研究对晶格参量进行了优化计算，Co原子掺入ZnTe后晶格常量减小，晶格发生局部畸变；电子结构的研究表明，Co3d电子的引入导致带隙宽度变窄；计算了Zn（1-x）CoxTe的光学性质，给出了其吸收系数及介电函数的实部ε1、虚部ε2．掺Co导致吸收峰在长波区域减弱且进一步向长波方向扩展．     

噻吩低聚物分子器件电输运特性的理论研究

利用从头计算方法和弹性散射格林函数理论,对不同噻吩低聚物分子的电输运性质进行理论研究．结果显示,由于分子几何结构对称性的不同使得末端基团跟金电极的连接方式不同,导致了分子与电极间耦合常数以及分子轨道的扩展性不同．出现了同系列的噻吩低聚物分子中较长的分子比较短的分子导电性更好的反常现象.     

8-羟基喹啉锂及其衍生物电子光谱性质的理论

运用密度泛函(DFT/B3LYP)方法对三种吸电子基(-C6H5、-CN、-Cl)取代的8-羟基喹啉锂(Liq)所形成的18种衍生物进行对比,从中找出最稳定的三种衍生物,并在此基础上应用含时密度泛函(TD-DFF)方法和单激发组态相互作用(CIS)分析了取代基对Liq前线分子轨道和电子光谱的影响.结果表明:吸电子取代基主要影响所在环的前线分子轨道,其影响程度和取代基的吸电子能力有关;同时取代位置的不同和取代基的共轭效应会导致电子光谱的移动方向不同,取代基在苯酚环上时使Liq电子光谱蓝移,而在吡啶环上时使Liq电子光谱红移,取代基共轭效应大电子光谱红移.该计算结果与实验结果吻合.     

消色散光变图像的二元光学设计与制作方法

提出了一种实现消色散光变图像的二元光学方法.以不同取向的狭缝光阑作为目标物光场,采用迭代傅里叶变换算法计算得到具有定向衍射特性的二元位相结构,并作为光变图像的微结构.面向不同图形结构的光变图像,给出了两种不同的数据方案.利用自行研制的激光直写系统以逐图形方式和矢量化直写工作方式分别光刻不同结构的光变图像,位相结构的线宽为2 μm.实验结果表明,定向衍射二元光学位相结构具有消色散特征,且适合于热压复制工艺,为制造消色散光变图像提供了一种新方法.     

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。     

太阳模拟器用光学积分器设计

针对传统太阳模拟器普遍存在辐照均匀度较低的缺陷,改进设计了一种可以有效提高太阳模拟器辐照均匀度的光学积分器.介绍了该光学积分器的组成和工作原理;阐述了光学系统的优化设计技术;对其光机结构进行合理化设计,并使用ansys软件对光机结构进行热分析.最后,利用lightTools软件对太阳模拟器系统进行模拟仿真.结果表明:使用所设计的光学积分器后,太阳模拟器辐照不均匀度明显降低,在Φ60 mm范围内小于±1%,在Φ(60~200)mm范围内小于±2%.该结果与实际检测结果一致,能够满足高准确度的使用要求.     

太阳模拟器用光学积分器设计

针对传统太阳模拟器普遍存在辐照均匀度较低的缺陷,改进设计了一种可以有效提高太阳模拟器辐照均匀度的光学积分器.介绍了该光学积分器的组成和工作原理;阐述了光学系统的优化设计技术;对其光机结构进行合理化设计,并使用ansys软件对光机结构进行热分析.最后,利用lightTools软件对太阳模拟器系统进行模拟仿真.结果表明:使用所设计的光学积分器后,太阳模拟器辐照不均匀度明显降低,在Φ60 mm范围内小于±1％,在Φ(60～200)mm范围内小于±2％.该结果与实际检测结果一致,能够满足高准确度的使用要求.     

太阳光室内照明装置的设计

提出一种由自动跟踪聚光装置采光,由大芯塑料光纤POF进行光传输而实现的太阳能室内照明系统。给出了系统的基本性能指标及部分测试结果。初步实验数据表明,在一般日照条件下,光纤灯对照明区域提供的照度数值符合使用要求。     

Bi掺杂ZnO光电性能的第一性原理研究

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,利用Material studio程序包中的Castep模块计算研究不同浓度Bi原子掺杂对ZnO电子结构和光学性能的影响.研究表明：不同Bi原子数的掺杂,对ZnO禁带宽度影响的变化趋势不一致.Bi掺杂ZnO的介电函数虚部峰值变大,并向低能量方向红移;高能量区域的吸收峰、反射峰和能量损耗峰随着掺杂原子的增多逐渐减小,透光性增强.掺杂样品在可见光和紫外光的吸收系数和反射系数均显著提高,可促进ZnO材料对可见光的有效利用.     

Ag掺杂AlN半导体光电性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法,对Ag掺杂AlN 32原子超晶胞体系进行几何结构优化,计算并分析体系的电子结构、磁性和光学性质.结果表明:Ag掺杂后,Ag4d态电子与其近邻的N2p态电子发生杂化,引入杂质带形成受主能级,实现p型掺杂,使体系的导电能力增强,同时表现出金属性和弱磁性,其净磁矩为1.38μ_в.掺杂形成的N-Ag键电荷集居数较小,表现出强的离子键性质.掺杂后体系的介电函数虚部和光吸收谱在低能区出现新的峰值,同时复折射率函数在低能区发生变化,吸收边向低能方向延展,体系对长波吸收加强,能量损失明显减小.     

Electronic Structure and Optical Properties of Antimony-Doped SnO_2 from First-Principle Study

A first-principles study has been performed to calculate the electronic and optical properties of the SbxSn1xO system.The simulations are based upon the method of generalized gradient approximations with the Perdew-Burke-Ernzerhof form in the framework of density functional theory.The supercell structure shows a trend from expanding to shrinking with the increasing Sb concentration.The increasing Sb concentration induces the band gap narrowing.Optical transition has shifted to the low energy range with increasing Sb concentration.Other important optical constants such as the dielectric function,reflectivity,refractive index,and electron energy loss function for Sb-doped SnO2 are discussed.The optical absorption edge of SnO2 doped with Sb also shows a redshift.     

类石墨烯硼-磷单层材料的电子与光学性能的第一性原理计算研究

基于第一性原理计算,对硼-磷单层材料的电子结构和光学性质进行系统地理论研究. 全局结构搜索和第一性原理分子动力学模拟现实二维硼-磷单层材料能量最低的结构与石墨烯类似,具有很高的稳定性. 类石墨烯二维硼-磷单层是直接带隙半导体,带隙宽度1.37 eV,其带隙宽度随层数增加而减少. 硼-磷单层的带隙宽度受外界应力影响.硼-磷单层的载流子迁移率达到106 cm2/V. MoS2/BP二维异质结可用于光电器件,其理论光电转换效率为17.7%?19.7%. 表明类石墨烯硼-磷二维材料在纳米电子器件与光电子器件的潜在应用价值.