潜在超导母体材料LaOMnSe的第一性原理研究

通过第一性原理计算,我们研究了LaOMnSe的结构、电子性质和磁性质．我们发现LaOMnSe在11点附近存在三个类空穴费米面,在M点附近有两个类电子费米面．如果将类空穴费米面平移（π,π,O）,则类空穴费米面就会和类电子费米面在很大程度上重叠,这种费米面嵌套将会导致磁不稳定性和自旋密度波（SI）、V）,和LaOFeAs...     

扶手椅型硅纳米管电子结构的研究

在本文中,我们使用密度泛函理论的第一性原理方法来研究手性指数m=n=K(K为3～15的整数)的扶手型硅纳米管的能带结构和态密度.计算结果表明,扶手型(3,3)硅纳米管为间接带隙结构,其余均为直接带隙结构;随着手性指数增加,硅纳米管的直径增大,硅纳米管的禁带宽度逐渐减小,导带逐渐向下移动,并且总态密度图峰值强度增加;扶手型(3,3)硅纳米管的禁带宽度最大化;扶手型(13,13)硅纳米管的禁带宽度最小,说明其导电性优于其他手性指数的扶手椅型硅纳米管;同时,扶手型(4,4)硅纳米管的导带和价带重叠,表明扶手型(4,4)硅纳米管是金属纳米管;态密度图显示扶手型(9,9)硅纳米管的价带顶部主要由Si-3p电子态组成,导带的底部由Si-3s态电子和Si-3p态电子组成.     

扶手椅型硅纳米管电子结构的研究

在本文中，我们使用密度泛函理论的第一性原理方法来研究手性指数m=n=K(K为3～15的整数)的扶手型硅纳米管的能带结构和态密度.计算结果表明，扶手型(3,3)硅纳米管为间接带隙结构，其余均为直接带隙结构;随着手性指数增加，硅纳米管的直径增大，硅纳米管的禁带宽度逐渐减小，导带逐渐向下移动，并且总态密度图峰值强度增加;扶手型(3,3)硅纳米管的禁带宽度最大化;扶手型(13,13)硅纳米管的禁带宽度最小，说明其导电性优于其他手性指数的扶手椅型硅纳米管;同时，扶手型(4,4)硅纳米管的导带和价带重叠，表明扶手型(4,4)硅纳米管是金属纳米管;态密度图显示扶手型(9,9)硅纳米管的价带顶部主要由Si-3p电子态组成，导带的底部由Si-3s态电子和Si-3p态电子组成.     

宽禁带半导体材料CuYO2的第一性原理研究

本文利用基于第一性原理的广义梯度近似方法分析研究宽禁带半导体材料CuYO₂能带结构、晶格常数和态密度.计算结果表明,CuYO₂的价带区主要由Cu的3d态和O的2p态构成,而导带区主要由Y的3d态组成.在进行+U修正之后,随着U参量的增加,CuYO₂的价带区和导带区发生分裂,导带区中Y的3d主峰向高能区移动导致导带扩大,带隙也随之扩大,当U取值为3 eV时导带底由L点转变为T点,表明+U计算主要修正CuY₂导带从而能较好的改进理论带隙值.     

宽禁带半导体材料CuYO2的第一性原理研究

本文利用基于第一性原理的广义梯度近似方法分析研究宽禁带半导体材料CuYO2能带结构、晶格常数和态密度。计算结果表明,CuYO2的价带区主要由Cu的3d态和O的2p态构成,而导带区主要由Y的3d态组成。在进行+U修正之后,随着U参量的增加,CuYO2的价带区和导带区发生分裂,导带区中Y的3d主峰向高能区移动导致导带扩大,带隙也随之扩大,当U取值为3eV时导带底由L点转变为Γ点,表明+U计算主要修正CuYO2导带从而能较好的改进理论带隙值。     

PbTe(001)表面原子几何结构和电子结构的第一性原理计算

用第一性原理的密度泛函理论计算了PbTe（001）表面的几何结构和电子结构.计算结果表明：PbTe（001）表面不发生重构，但表面几层原子表现出明显的振荡弛豫现象，其中第一、第二层间距减小4.5%，第二、第三层间距增加2.0%，并且表面层原子出现褶皱.表面带隙在X 点，带隙变宽，在基本带隙中不引入新的表面态，而导带底和价带顶附近等多处出现新的表 面共振态；弛豫后费米面处态密度很低，所以表面结构很稳定. 关键词： 密度泛函理论 表面几何结构 表面电子结构 PbTe     

三嵌段共聚物的电子结构及态密度特征

采用紧束缚近似计算方法,针对小带隙的聚乙炔(polyacetylene,(PA))和大带隙的聚对苯撑(poly(p-phenylene),(PPP)组成的三嵌段共聚物(triblock copolymer)-(PA)x-(PPP)n-(PA)y-和-(PPP)x-(PA)n-(PPP)y-性质进行了研究,发现它们具有典型的量子阱特征.对均聚物PPP和PA以及三嵌段共聚物的态密度(density of states, (DOS))进行了计算分析,发现共聚物的态密度与均聚物的态密度有着显著的区别,共聚物的带隙的大小介于大带隙的PPP和小带隙的PA之间,在共聚物中与PPP的导带和价带的子带隙以及共聚物的导带底和价带顶中,所存在的能态密度只能由PA来提供,而在共聚物的价带底和导带顶的能态密度则取决于PPP的态密度.     

Sb、Ce掺杂Mg2Ge的第一性原理研究

此文用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理赝势平面波方法系统的计算了Sb、Ce掺杂Mg₂Ge的能带结构、态密度以及光学性质,获得了Mg₂Ge掺杂Sb后,费米面进入导带,呈现n型导电;Mg₂Ge掺杂Ce后,上自旋电子在费米能级附近处的价带和导带有一部分重叠,呈现半金属特性,进入导带电子数目增多,导电性增强. Sb、Ce掺杂Mg₂Ge后,其主要吸收峰都小于未掺杂Mg₂Ge,在可见光区域的透过率增大;Sb掺入后,在能量低于2.6 eV反射谱出现红移,Ce掺入后Mg₂Ge的吸收范围明显宽于本征Mg₂Ge;掺杂改善了Mg₂Ge对红外光子的吸收等有益结果.     

BaTi_2Bi_2O的电子结构与磁性（英文）

采用第一性原理计算,我们对BaTi2Bi2O材料的电子结构和磁性做了详细的研究.其非磁性态的计算结果显示,费米能级处的态密度主要来自d2 z,d x2-y2和dxy三个轨道的电子.费米面主要有三部分组成,并且将其沿着矢量q1=(π/a,0,0)和q2=(0,π/a,0)平移时,第三部分费米面(沿着X-R连线)与第一部分费米面(M-A连线)a嵌套明显,计算得出磁化系数χ0(q)值出现在在X点出现峰值,这一点与峰M点的FeAs基超导体不同.上述磁化率峰值可以诱导产生自旋密度波,这使得BaTi2Bi2O的磁性基态是能量基本简并的bi-collinear antiferromagnetism(AF3)与blocked checkerboard antiferromagnetism(AF4)磁性态.随着空穴掺杂,χ0(q)的峰值降低并且变得有些不对称,而电子掺杂则导致峰值变大.一般认为超导序和磁性序相互竞争,当自旋涨落被完全压制时,超导出现,这正好可以解释为什么超导只能出现在空穴掺杂型化合物而非电子掺杂型里.     

氧化石墨烯纳米带能带结构和态密度的第一性原理研究

基于密度泛函理论,采用第一性原理方法,计算了氧化石墨烯纳米带的电荷密度、能带结构和分波态密度。结果表明,石墨烯纳米带被氧化后,转变为间接带隙半导体,带隙值为0.375 e V。电荷差分密度表明,从C原子和H原子到O原子之间有电荷的转移。分波态密度显示,在导带和价带中C-2s、2p,O-2p,H-1s电子态之间存在强烈的杂化效应。在费米能级附近,O-2p态电子局域效应的贡献明显,对于改善氧化石墨烯纳米带的半导体发光效应起到了主要作用。     

Intrinsic electron accumulation at clean InN surfaces

The electronic structure of clean InN(0001) surfaces has been investigated by high-resolution electron-energy-loss spectroscopy of the conduction band electron plasmon excitations. An intrinsic surface electron accumulation layer is found to exist and is explained in terms of a particularly low Gamma-point conduction band minimum in wurtzite InN. As a result, surface Fermi level pinning high in the conduction band in the vicinity of the Gamma point, but near the average midgap energy, produces charged donor-type surface states with associated downward band bending. Semiclassical dielectric theory simulations of the energy-loss spectra and charge-profile calculations indicate a surface state density of 2.5 (+/-0.2)x10(13) cm(-2) and a surface Fermi level of 1.64+/-0.10 eV above the valence band maximum.     

Singular orbital magnetism of graphene

The origin of the singular diamagnetic susceptibility at the Dirac point is probed through the study of effects of band-gap opening and spatially varying magnetic field. In the presence of a band gap, the susceptibility is nonzero only inside the band gap and exhibits a discrete jump at the band edges down to zero in the conduction and valence bands. The jump height is understood in terms of the pseudo-spin paramagnetism arising from valley degree of freedom. In spatially varying magnetic field with wave vector q, the susceptibility becomes nonzero only in a finite energy region containing the Dirac point, determined by q. This behavior is understood in terms of electronic states numerically calculated in periodic magnetic field.     

Magneto-electronic properties of the AA- and ABC-stacked graphites

In this study, we apply the tight-binding method to magneto-electronic properties of the AA- and ABC-stacked graphites, which are strongly dependent on the interlayer interactions, the magnetic field, and the stacking sequences. First of all, the interlayer interactions induce the significant changes in the energy dispersions, the band symmetry about the Fermi level, the overlap between valence and conduction bands, the band width, and the band-edge states or the symmetry points. Then, the magnetic field induces the Peierls phase in the Bloch functions and thus strongly affects the energy dispersions of the Landau Levels, the subband spacings, the energy width, and the special structures in density of states (DOS). Finally, the stacking sequences dominates over the low-energy band overlap and the anisotropy of energy bands. The effects mentioned above are exactly reflected in the density of state. Here, DOS exhibits the 3D, 2D, and 1D characteristics.     

B、N单掺杂3C-SiC电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用第一性原理的密度泛函理论赝势平面波方法,计算了未掺杂与B、N单掺杂3C-SiC的电子结构和光学性质.结果表明:掺杂改变了3C-SiC费米面附近的电子结构;B掺杂使得禁带宽度减小,价带顶上移,费米能级进入价带,形成p型半导体;N掺杂使得禁带宽度减小,导带底下移,费米能级进入导带,形成n型半导体.B、N掺杂均提高了3C-SiC在低能区的折射率、消光系数和吸收系数,增强了对红外光谱的吸收.     

Density functional investigation of structural, electronic and optical properties of Ge-doped ZnO

Recent experiments reported fascinating phenomenon of photoluminescence (PL) blueshift in Ge-doped ZnO. To understand it, we examined the structural, electronic and optical properties of Ge-doped ZnO (ZnO:Ge) systematically by means of density functional theory calculations. Our results show that Ge atoms tend to cluster in heavily doped ZnO. Ge clusters can limit the conductivity of doped ZnO but reinforce the near-band-edge emission. The substitutional Ge for Zn leads to Fermi level pinning in the conduction band, which indicates Ge-doped ZnO is of n-type conductivity character. It is found that the delocalized Ge 4s states hybridize with conduction band bottom, and is dominant in the region near the Fermi level, suggesting that Ge-4s states provides major free carriers in ZnO:Ge crystal. The observed blueshift of PL in Ge-doped ZnO originates from the electron transition energy from the valence band to the empty levels above Fermi level larger than the gap of undoped ZnO. The electron transition between the gap states induced by oxygen vacancy and conduction band minimum may be the origin of the new PL peak at 590 nm.     

缺陷对单层MoS2电子结构的影响

为了研究缺陷对单层MoS2的电子结构, 本文基于密度泛函理论框架下的第一性原理, 采用数值基组的方法计算了MoS2的Mo位缺陷、S位缺陷的能带结构和态密度.结果发现：Mo位缺陷、S位缺陷的MoS2的能带结构中的价带顶与导带底都在Q点, 为直接带隙材料; 其中Mo位缺陷体的禁带区域都出现5条新能级, S位缺陷体的禁带区域出现了3条新能级; 缺陷体能带结构的能量下降与体系中未成键的电子有关.对于态密度而言, Mo位缺陷体的费米能级处出现了峰值, 表明Mo位缺陷会对其光电性质带来影响.同时分析电荷分布发现, Mo缺陷周围存在着负电荷聚集的现象, S缺陷周围存在正电荷聚集的现象.     

缺陷对单层MoS_2电子结构的影响

为了研究缺陷对单层MoS_2的电子结构,本文基于密度泛函理论框架下的第一性原理,采用数值基组的方法计算了MoS_2的Mo位缺陷、S位缺陷的能带结构和态密度.结果发现:Mo位缺陷、S位缺陷的MoS_2的能带结构中的价带顶与导带底都在Q点,为直接带隙材料;其中Mo位缺陷体的禁带区域都出现5条新能级,S位缺陷体的禁带区域出现了3条新能级;缺陷体能带结构的能量下降与体系中未成键的电子有关.对于态密度而言,Mo位缺陷体的费米能级处出现了峰值,表明Mo位缺陷会对其光电性质带来影响.同时分析电荷分布发现,Mo缺陷周围存在着负电荷聚集的现象,S缺陷周围存在正电荷聚集的现象.