层状半导体WSe2的电子结构和各向异性光学性质研究

采用第一性原理密度泛函理论研究了六角层状晶体 WSe2 的电子结构和各向异性光学性质. 结果表明:WSe2 为间接带隙半导体, 带隙值为1 .44 eV, 略小于实验值(1 .51 eV) ; 价带和导带均主要由 W-5d 和Se-4p 电子构成, 在价带顶(0~2eV) 及导带底(1 .5 ~3.5 eV) , W-5d 和 Se-4p 电子杂化明显, 形成共价键. 介电函数的虚部和实部均表现出明显的各向异性,εi (xx ) 有一个明显的介电吸收峰, 而εi (zz ) 却有两个明显的介电吸收峰; WSe2 晶体对zz 光的低频透明区的能量范围几乎是xx 光的2 倍, 应用 WSe2 晶体的这一特性可以制备不同要求的偏振片.     

OsSi2电子结构和光学性质的研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论赝势平面波方法,对正交相OsSi₂的电子结构、态密度和光学性质进行了理论计算,能带结构计算表明它是一种间接带隙半导体,禁带宽度为0813 eV;其价带主要由Os的5d和Si的3p态电子构成;导带主要由Si的3s,3p以及Os的5d态电子构成;静态介电常数ε₁（0）=1543; 折射率n＝393并利用计算的能带结构和态密度分析了OsSi₂的介电函数、吸收系数、折射率、反射率、 关键词： 2')" href="#">OsSi₂ 第一性原理 电子结构 光学性质     

二氧化钒的电子结构及光学性质计算

本文使用基于量子力学第一性原理的CASTEP程序包,计算了单斜结构和金红石结构的二氧化钒(VO2)的电子结构、介电常数、吸收系数、折射率等光学性质。介电函数的虚部、吸收光谱、折射率等它们的峰值位置存在一一对应关系,这表明了它们之间存在着内在的联系,它们都与电子从价带到导带的跃迁吸收有关,这为从物理本质上理解二氧化钒的光学性质提供了重要的依据。计算结果与实验结果符合得很好。     

第一性原理研究GaP的电子结构、光学性质及各向异性

利用基于密度泛函理论(DFT),采用赝势平面波方法和广义梯度近似法(GGA)研究了闪锌矿ZB结构和盐岩RS结构GaP的基态电子结构、光学性质,根据能带理论初步研究GaP基态能带结构、总态密度(DOS)和分波态密度(PDOS),并计算出吸收系数,反射率,复介电函数,复折射率及能量损失函数.还计算了闪锌矿结构的GaP的各向异性.     

Cr和C共掺TiO_2的电子结构和光学性质的研究

利用第一性原理计算,研究了Cr与C共掺锐钛矿型TiO_2的能带的结构,态密度和光学性质.我们构建了两种不等价的Cr与C紧邻共掺体系:CrC_1-TiO_2和CrC_2-TiO_2.CrC_1-TiO_2体系在价带上方出现了主要由C-2p轨道和Cr-3d轨道耦合成的子带.同时,由于姜-泰勒变形效应,Cr-3d轨道的t_(2g)轨道进一步分裂的成Cr-3d_(yz)轨道在导带底形成附加带,有效带隙较纯TiO_2相比变窄了0.84eV.CrC_2-TiO_2体系带隙中有深带隙态存在,由于深间隙态的存在,价带顶到深带隙的能量宽度为0.84eV,电子从价带顶转移到导带底的所需要的能量将大大减小.最后,我们对纯TiO_2和Cr与C紧邻共掺TiO_2的光学特性进行了计算.结果显示Cr与C共掺TiO_2的光学吸收谱都有很好的可见光区域分布,大大提高了太阳光的利用率.     

Cu2Se电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理的平面超赝势方法计算研究了Cu2Se的电子结构、态密度和光 学性质。能带结构分析表明Cu2Se为半金属、上价带主要由Se的4p电子构成下价带主要由Cu的3d电子构成静态介电常数为1.41折射率为7.74吸收系数在可见光范围内最小值为1×105cm−1且在高能区对光子的吸收减小为零其电子能量损失峰在26.84eV正好对应反射系数急剧下降的位置光电导率的波谷出现的能量范围与前面的吸收系数和消光系数的峰值和波谷出现的位置完全对应。     

Cu2Se电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理的平面超赝势方法计算研究了Cu2Se的电子结构、态密度和光 学性质。能带结构分析表明Cu2Se为半金属、上价带主要由Se的4p电子构成下价带主要由Cu的3d电子构成静态介电常数为1.41折射率为7.74吸收系数在可见光范围内最小值为1×105cm−1且在高能区对光子的吸收减小为零其电子能量损失峰在26.84eV正好对应反射系数急剧下降的位置光电导率的波谷出现的能量范围与前面的吸收系数和消光系数的峰值和波谷出现的位置完全对应。     

MgB2各向异性光学性质的第一性原理研究

使用密度泛函第一性原理研究了超导体MgB2单晶各向异性的光学性质.在描述光学性质的基本理论和计算方法的基础上,计算了MgB2的光电导谱、反射谱以及电子能量损失谱,并通过MgB2的各个原子分解态密度图对所得到的反射谱和损失谱的各个谱峰做了详尽地分析.从光电导谱上来看,x方向与z方向有着很大差别,而在反射谱与电子能量损失谱中,x方向与z方向的特征峰位置都是相互符合的.从光导谱来看,沿x方向的第一个带间吸收峰出现在20000 cm-1处,而沿z方向出现在40000 cm-1处.考虑到温度效应对其光学性质的影响,在计算光学矩阵元时加入Lorentz展宽δ=0.10 eV.计算结果和最近实验结果有比较好的一致,只是带间吸收谱峰位置和实验之间存在约1000cm-1(～0.124 eV)的差别.总体上该研究的计算结果从定性上和定量上都与最新各向异性光电导实验结果在误差范围内符合很好.     

ZnS结构相变、电子结构和光学性质的研究

运用第一性原理平面波赝势和广义梯度近似方法, 对闪锌矿结构(ZB)和氯化钠结构(RS) ZnS的状态方程及其在高压下的相变进行计算研究, 分析相变点附近的电子态密度、能带结构和光学性质的变化机理. 结果表明: 通过状态方程得到ZB相到RS相的相变压强值为18.1 GPa, 而利用焓相等原理得到的相变压强值为18.0 GPa; 在结构相变过程中, sp³轨道杂化现象并未消失, RS相ZnS的金属性明显增强; 与ZB相ZnS相比, RS相ZnS的介电常数主峰明显增强, 并向低能方向出现了明显偏移, 使得介电峰向低能方向拓展, 在低能区电子跃迁大大增强. 关键词： 硫化锌 相变 电子结构 光学性质     

Sc2O3电子结构和光学性质的第一性原理研究

本文基于第一性原理平面波赝势(PWP)和广义梯度近似(GGA)方法,研究了Sc2O3的电子结构、态密度和光学性质. 计算结果表明：Sc2O3是一种直接带隙半导体,其能带宽度为3.79eV,价带顶部主要由O的2p和Sc的3p3d杂化而成,导带主要由Sc的3d和O的2p构成. 同时,文中也分析了Sc2O3的介电函数、折射率、光电导率和吸收谱等光学性质. 计算得到静态介电常数 ,折射率n0=1.25,在紫外区有较大的吸收系数.     

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.     

Optical and photoelectric properties of TlInS2 layered single crystals

Single crystals of the layered compound TlInS₂ were grown by direct synthesis of their constituents. The spectral and optical parameters have been determined using spectrophotometric measurements of transmittance and reflectance in the wavelength range 200–2500 nm. Absorption spectra of thin layers of TlInS₂ crystals are used to study the energy gap and the interband transitions of the compound in the energy region 2–2.4 eV. The dispersion curve of the refractive index shows an anomalous dispersion in the absorption region and a normal one in the transmitted region. The direct and indirect band gaps were determined to be 2.34 and 2.258 eV, respectively. Photoconductivity measurements at room temperature resolve the structure that can be identified with the optical transition.     

Electronic and optical properties of layered chalcogenide FeIn2Se4

We investigated the spectral-dependent dielectric function and temperature-dependent bandgap energy of layered chalcogenide FeIn₂Se₄ crystals. The critical-point energy and Lorentzian broadening were analyzed by fitting second-derivative spectra using the standard critical point model. The temperature effect of the bandgap energy was analyzed based on an analytical model considering both thermal lattice expansion and electron–phonon interactions. We also extensively analyzed the temperature dependence of absorption tails and identified their possible origins. The dielectric functions and absorption coefficient in the photon-energy range of 0.75–4.75 eV were obtained. The results also showed that optical phonon modes associated with the electron–phonon interactions could be closely related to the average phonon energy.     

Optical properties and band structure of a layered Tl2S crystal

The optical absorption spectra of a layered Tl₂S crystal have been studied at T = 293 K. In has been found that the fundamental absorption edge has an exponential shape in all samples under study. The ab initio calculations of the energy band structure of Tl₂S have been performed in terms of the density functional theory for the first time. Based on the complementary analysis of the results of the optical measurements and calculation of the energy band structure of the material, the model of formation of the exponential fundamental absorption edge of the layered semiconductor Tl₂S has been proposed.     

Optical properties of Tl2In2Se3S layered single crystals

The optical properties of Tl₂In₂Se₃S layered single crystals have been analyzed using transmission and reflection measurements in the wavelength region between 500 and 1100 nm. The optical indirect transitions with a band gap energy of 1.96 eV and direct transitions with a band gap energy of 2.16 eV were determined from analysis of absorption data at room temperature. Dispersion of the refractive index is discussed in terms of the Wemple–DiDomenico single-effective-oscillator model. The refractive index dispersion parameters – oscillator energy, dispersion energy, oscillator strength and zero-frequency refractive index – were found to be 4.67 eV, 45.35 eV, 1.38 × 10¹⁴ m ^{? 2} and 3.27, respectively. Transmission measurements were also performed in the temperature range 10–300 K. As a result of temperature-dependent transmission measurements, the rate of change in the indirect band gap with temperature, i.e. γ = ?5.6 × 10^?4 eV/K, and the absolute zero value of the band gap energy, E _gi(0) = 2.09 eV, were obtained.     

S-酮洛芬电子结构及手性光谱性质的理论研究

采用DFT及TD-DFT方法在B3LYP/6-311++G**水平对S-酮洛芬电子结构及手性光学性质进行了理论研究. 研究发现,羰基与两个苯环发生共轭;由于C(20)与C(11)上H原子之间存在空间位阻,羰基与环A及环B之间均存在一定的二面角. VCD谱中,标题化合物在1216和1712 cm-1处存在负性康登效应;在733、1803、1465和3751 cm-1处存在正性康登效应. C(14)=O(21)和C(4)=O(5)伸缩振动的空间方向相反,在VCD谱上的康登效应符号也刚好相反. 甲醇溶液中,S-酮洛芬在214、334 nm处存在负性康登效应,在226、274 nm处存在正性康登效应. 214和226 nm、274和334 nm处的电子转移方向分别相反,在ECD谱上呈现出符号相反的康登效应.     

Theoretical Investigation of the Electronic and Spatial Structures of the La Impurity in a BaF2 Crystal

The results of theoretical investigations of the electronic structure of BaF₂ and LaF₃ crystals and BaF₂–LaF₃ complexes without and with La impurity are presented. Changes in the structure of the state density, electronic spectrum, and effective charges caused by defects are analyzed. It is demonstrated that the NNN position of the [La³⁺F_i ^-] defect in BaF₂ is more stable than the NN position.