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1.
基于密度泛函理论,本文通过OTFG赝势方法计算了本征β-Ga2O3以及Cu-N共掺后β-Ga2O3的晶格常数、电子结构以及光学特性.计算结果表明本征β-Ga2O3的禁带宽度为4.5 eV;Cu和N掺入β-Ga2O3后属于受主杂质,并且引入了深受主能级,这表明Cu-N共掺后β-Ga2O3变为p型半导体材料;光学性质计算结果表明本征β-Ga2O3的静介电函数为2.5,掺杂后β-Ga2O3的静介电函数增大,对电荷的存储能力增强;此外,Cu-N的共掺对β-Ga2O3的吸收系数、反射率在能量较低的区域的影响较大,而对能量较高的区域影响较小. 相似文献
2.
宽禁带半导体β-Ga2O3因为具有优良的物理化学性能而成为研究热点.本文基于DFT(Density Functional Theory)的第一性原理方法,先采用PBE(Perdew-Burke-Ernzerhof)中的GGA(Generalized Gradient Approximation)和GGA+U(Generalized Gradient Approximation-Hubbard U)的方法计算了本征β-Ga2O3,Lu掺杂浓度为12.5%的β-Ga2O3及Lu-Eu共掺杂浓度为25%的β-Ga2O3结构的晶格常数、能带结构和体系总能量.发现采用GGA+U的方法计算的带隙值更接近实验值,于是采用GGA+U的方法计算了本征β-Ga2O3,Lu掺杂的β-Ga2O3以及Lu-Eu共掺杂的β-Ga2O... 相似文献
3.
基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了Co掺杂MgF2晶体的几何结构、电子结构和光学性质.结果表明,Co掺杂导致MgF2晶体结构畸变,可能发生一种类四方和斜方型结构相变.由于Co原子的加入,体系的禁带宽度减小,可观察到半导体—金属性转变.计算也表明,Co掺杂对静态介电常数和光吸收系数有重要调制作用,所得结果与最近实验测量很好相符,揭示了Co:MgF2体系在光学元器件方面的潜在应用.
关键词:
密度泛函理论(DFT)
第一性原理
超软赝势
2')" href="#">Co掺杂MgF2 相似文献
4.
采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了Co掺杂β-Ga2O3体系的电学性质和转变能级.研究发现,Co原子代替Ga原子后会导致电子结构发生显著变化.利用杂化泛函(HSE06)计算了体系的能带结构,发现随着Co掺杂浓度增加,β-Ga2O3禁带宽度逐渐减小,增加化合物对光的吸收,增强它们的光学性能和载流子输运能力.在β-Ga2O3体系的四面体格位掺入Co原子,将引入了4.00μB的磁矩,磁矩主要来源于Co原子.通过对电子局域函数的分析,可知,Ga, Co和O原子之间是共价键和离子键共同结合.在富镓的条件下,1×3×2超胞模型下,Co掺杂会形成浅受主杂质能级. 相似文献
5.
对α-Al2O3(0001)晶体表层三种不同终止原子结构的计算模型, 在三维周期边界条件下 的κ空间中,采用超软赝势平面波函数描述多电子体系.应用基于密度泛函理论的局域密度 近似,计算了不同表层结构的体系能量,表明最表层终止原子为单层Al的表面结构最稳定. 对由10个原子组成的菱形原胞进行了结构优化,得到晶胞参数值(a0=0.48178n m)与实验 报道值误差小于1.3%.进一步计算了超晶胞(2×2)表面弛豫,弛豫后原第2层O原子层成为最 表层; 对不同表层O,Al原子最外层电子进行了布居分析,表面电子有更大的概率被定域在 O原子的周围,表面明显地表现出O原子的电子表面态.
关键词:
2O3(0001)')" href="#">α-Al2O3(0001)
超软赝势
表面结构
表面态 相似文献
6.
7.
基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法, 采用局域自旋密度近似加Hubbard U值方法研究了纯锐钛矿型TiO2, N, Cu单掺杂TiO2及N/Cu共掺杂TiO2 的晶体结构、电子结构和光学性质. 研究结果表明, 掺杂后晶格发生相应畸变, 晶格常数变大. N 和Cu的掺杂在TiO2禁带中引入杂质能级, 禁带宽度发生相应改变. 对于N掺杂TiO2禁带宽度减小较弱, 而Cu掺杂和N/Cu共掺TiO2禁带宽度显著降低, 导致吸收光谱明显红移, 光学催化性增强, 有利于实际应用. 相似文献
8.
9.
用热蒸发CVD法制备了β-Ga2O3纳米材料, 并用光致发光(PL)方法研究了其发光特性. X射线衍射分析显示, 产物为单斜结构的β-Ga2O3. 扫描电子显微镜测试表明: 在较小氧流量条件下制备的产物为β-Ga2O3纳米带, 宽度小于100nm, 长度有几微米; 较大氧流量时制备出β-Ga2O3纳米晶粒结构, 晶粒尺度在80—15
关键词:
光致发光
氧流量
纳米结构
2O3')" href="#">Ga2O3 相似文献
10.
运用第一性原理杂化泛函研究了本征缺陷(O空位和Ga空位)对于β-Ga2O3的几何结构和电子性质的影响.计算结构表明:杂化泛函B3LPY能很好的描述β-Ga2O3的几何结构和电子结构,能与实验符合.含O缺陷的形成能在富氧和贫氧下分别为4.04和0.92 eV,优于含Ga缺陷的体系.空位缺陷的出现对于理想Ga2O3的晶格参数影响不显著,只是在O空位体系中,空位附近Ga-O键长有0.1?变化.含空位缺陷的体系的禁带中都有缺陷能级的出现,含Ga和O空位缺陷的Ga2O3的光跃迁能分别为1.93 eV(β自旋)和2.92 eV,有很明显的光吸收的拓展,从理论上解释了Ga2O3作为光催化材料的潜在应用. 相似文献
11.
基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,构建了未掺杂与相同重氧空位金红石型和锐钛矿型TiO1.9375超胞模型,分别对模型进行了几何结构优化、能带结构分布和态密度分布的计算. 结果表明,氧空位后金红石型和锐钛矿型TiO2体系体积均变大,同时,锐钛矿型TiO1.9375超胞的稳定性、迁移率以及电导率均高于金红石型TiO1.9375超胞. 计算结果和实验结果相一致.
关键词:
重氧空位
2')" href="#">金红石型和锐钛矿型TiO2
导电性能
第一性原理 相似文献
12.
Ti掺杂W$lt;sub$gt;18$lt;/sub$gt;O$lt;sub$gt;49$lt;/sub$gt;纳米线的电子结构与NO$lt;sub$gt;2$lt;/sub$gt;敏感性能的第一性原理研究
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采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势方法,通过理论建模,研究了Ti掺杂的非化学计量比W18O49纳米线的几何与能带结构以及电子态密度,并通过进一步计算NO2/Ti-W18O49纳米线吸附体系的吸附能、电荷差分密度与电荷布居,分析了Ti掺杂W18O49纳米线的气体吸附与敏感性能. 计算发现,Ti掺杂改变了W18O49纳米线的表面电子结构,引入的额外的杂质态密度和费米能级附近能带结构的显著变化,使掺杂纳米线带隙与费米能级位置改变,纳米线导电性能增强. 吸附在W18O49纳米线表面的NO2作为电子受体从纳米线导带夺取电子,导致纳米线电导降低,产生气体敏感响应. 与纯相W18O49纳米线相比,NO2/Ti-W18O49纳米线吸附体系内部存在更多的电子转移,从理论上定量地反映了Ti掺杂对改善W18O49纳米线气敏灵敏度的有效性. 对Ti掺杂纳米线不同气体吸附体系电子布居的进一步计算表明,Ti掺杂纳米线对NO2气体具有良好的灵敏度和选择性.
关键词:
密度泛函计算
Ti掺杂
18O49纳米线')" href="#">W18O49纳米线
气敏 相似文献
13.
采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法研究了Magnéli相亚氧化钛Ti8O15的电子结构和光学性能. 计算出的能带结构显示Ti8O15相比锐钛型TiO2禁带宽度大幅度降低. 态密度分析表明, 其原因在于Ti8O15的O原子的2p轨道以及Ti原子的3p, 3d轨道相对于TiO2的相应轨道向左产生了偏移, 同时由于O原子的缺失使得Ti原子的3d, 3p轨道多余电子在Fermi能级附近聚集形成新的电子能级. 态密度分析结果还显示, 相对于TiO2, Ti8O15 Fermi能级附近电子格局发生了如下变化: O原子的2p轨道电子贡献减少, Ti原子的3d轨道的电子对Fermi能级贡献增大. 光吸收计算图谱表明, TiO2仅在紫外光区有较高的光吸收能力, 而Ti8O15由于禁带宽度变窄引起光吸收范围红移到可见光区, 从而在紫外光区和可见光区都有较高的光吸收能力, 计算结果与实验得到的紫外-可见漫反射吸收光谱结果一致.
关键词:
第一性原理
8O15')" href="#">Magnéli相亚氧化钛Ti8O15
电子结构
光学性能 相似文献
14.
β-Ga2O3具有禁带宽度大、击穿电场强的优点,在射频及功率器件领域具有广阔的应用前景.β-Ga2O3(201)晶面和AlN(0002)晶面较小的晶格失配和较大的导带阶表明二者具有结合为异质结并形成二维电子气(twodimensional electron gas,2DEG)的理论基础,引起了众多研究者关注.本文利用AlN的表面态假设,通过求解薛定谔-泊松方程组计算了AlN/β-Ga2O3异质结导带形状和2DEG面密度,并将结果应用于玻尔兹曼输运理论,计算了离化杂质散射、界面粗糙散射、声学形变势散射、极性光学声子散射等主要散射机制限制的迁移率,评估了不同散射机制的相对重要性.结果表明,2DEG面密度随AlN厚度的增加而增加,当AlN厚度为6 nm,2DEG面密度可达1.0×1013 cm-2,室温迁移率为368.6 cm2/(V.s).在T<184 K的中低温区域,界面粗糙散射是限制2... 相似文献
15.
构建了一个ZnO沉积在α-Al2O3(0001)表面生长初期的模型,采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法进行了动力学模拟.发现在400,600和800℃的条件下界面原子有不同的扩散能力,因此温度对ZnO/α-Al2O3(0001)表面界面结构以及ZnO薄膜生长初期模式有决定性的影响.在整个ZnO吸附生长过程中,O原子的扩散系数大于Zn原子的扩散系数,O原子的层间扩散对薄膜的均匀生长起着重要作用.进一步从理论计算上证实了ZnO在蓝宝石(0001)上两种生长模式的存在,400℃左右生长模式主要是Zn螺旋扭曲生长,具有Zn六角平面对称特征,且有利于Zn原子位于最外表面.600℃左右呈现为比较规则的层状生长,且有利于O原子位于最外表面.模拟观察到在ZnO薄膜临近Al2O3基片表面处,Zn的空位缺陷明显多于O的空位缺陷.
关键词:
扩散
薄膜生长
2O3(0001)')" href="#">α-Al2O3(0001)
ZnO 相似文献
16.
采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势方法(PWPP), 利用Material studio 计算N, Fe, La三种元素掺杂引起的锐钛矿TiO2晶体结构、能带结构和态密度变化. 并通过溶胶-凝胶法制得锐钛矿型本征TiO2, N, Fe共掺杂TiO2和N, Fe, La共掺杂TiO2; 用X射线衍射和扫描电镜表征结构; 紫外-可见分光光度计检测TiO2对甲基橙的降解效率变化. 计算结果表明, 由于N, Fe, La三掺杂TiO2的晶格体积、键长等发生变化, 导致晶体对称性下降, 光生电子-空穴对有效分离, 同时在导带底和价带顶形成杂质能级, TiO2禁带宽度由1.78 eV变为1.35 eV, 减小25%, 光吸收带边红移, 态密度数增加, 电子跃迁概率提升, 光催化能力增加. 实验结果表明: 离子掺杂使颗粒变小, 粒径大小: 本征TiO2>N/Fe_TiO2>N/Fe/La_TiO2, 并测得N/Fe/La_TiO2发光峰425 nm, 能隙减小, 光催化能力比N/Fe_TiO2强, 增强原因是杂质能级和电子态数量增加引起. 相似文献
17.
采用基于第一性原理的密度泛函理论平面波超软赝势法, 研究了Y掺杂SrTiO3体系的空间结构和电子结构性质, 得到了优化后体系的结构参数, 掺杂形成能, 能带结构和电子态密度. 对比掺杂浓度为0125, 025, 033时,Sr1-xYxTiO3和SrTi1-xYxO3的掺杂形成能,发现Y替代Sr能形成更稳定的结构. 对Sr1-xYxTiO3(x=0, 0125, 025, 033) 的结构进行了优化,结果表明Y替代Sr后, 随着掺杂浓度增大, 体系的晶格常数逐渐减小, 稳定性逐渐增强. 对不同掺杂浓度的Sr1-xYxTiO3能带结构的计算结果表明:纯净的SrTiO3是绝缘体, 价带顶在R点, 导带底在Γ点, 费米能级处于价带顶; 掺杂Y后, 费米能级进入到导带底中, 体系呈金属性;掺杂浓度越大,费米能级进入导带的位置越深,禁带宽度也近似变宽.
关键词:
3')" href="#">SrTiO3
电子结构
掺杂
VASP 相似文献
18.
采用密度泛函理论(DFT)的第一性原理的平面波超软赝势方法,研究了Fe掺杂对VH2的电子结构和解氢性能的影响.通过计算Fe掺杂VH2前后体系的合金形成热、V-H之间的重叠布居数、电子态密度、电子密度,发现Fe掺杂VH2后,随着Fe含量增加,合金体系的晶胞参数和晶胞体积逐渐减少;体系的负合金形成热逐渐减少,且掺杂后体系的负合金形成热都比VH2的负合金形成热小,体系的稳定性降低;电子态密度计算也显示Fe掺杂后费米能级处的电子浓度增加,体系稳定性降低;重叠布居数和电子密度计算表明掺杂后V-H之间的重叠布居数由0.1减小为0.08或0.09,V-H之间的电子密度减少,说明V和H原子之间的相互作用减弱,提高了VH2的解氢性能.计算结果解释了实验现象.
关键词:
Fe掺杂
电子结构
解氢性能
第一性原理计算 相似文献
19.
使用QUANTUM ESPRESSO(QE)软件包实现的密度泛函理论研究了Si, Ge, Zr和Sn掺杂SrTiO3的结构,电子结构和光催化性能.使用广义梯度近似(GGA)获得SrTiO3的晶格常数与先前的实验数据非常一致.同时,获得了SrTi0.875X0.125O3(X=Si, Ge, Zr, Sn)四种掺杂体系的晶格常数. SrTiO3和SrTi0.875X0.125O3(X=Si, Ge, Zr, Sn)四种掺杂的带隙值分别1.853 eV、1.849 eV、1.916 eV、1.895 eV和1.925 eV.在研究五种SrTiO3体系的光催化性能时,采用剪刀算符对五种SrTiO3体系的带隙值进行修正.计算本征SrTiO3和SrTi0.875X0.125O3 相似文献