第一性原理研究厚度和空位缺陷对Si/SiO2界面电子结构与光学性质的影响

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,在局域密度近似（LDA）下研究了Si纳米层厚度和O空位缺陷对Si/SiO2界面电子结构及光学性质的影响．电子结构计算结果表明：在0.815~2.580nm的Si层厚度范围内,Si/SiO2界面结构的能隙随着厚度减小而逐渐增大,表现出明显的量子尺寸效应,这与实验以及其他理论计算结果一致;三种不同的O空位缺陷的存在均使得Si/SiO2界面能隙中出现了缺陷态,费米能级向高能量方向移动,且带隙有微弱增加．光学性质计算结果表明：随着Si纳米层厚度的减小,Si/SiO2界面吸收系数产生了蓝移;O空位缺陷引入后,界面光学性质的变化主要集中在低能区,即低能区的吸收系数和光电导率显著增加．可见,改变厚度和引入缺陷能够有效地调控Si/SiO2界面体系的电子和光学性质,上述研究结果为Si/SiO2界面材料的设计与应用提供了一定的理论依据．     

第一性原理研究厚度和空位缺陷对Si/SiO2界面电子结构与光学性质的影响

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,在局域密度近似（ LDA）下研究了Si纳米层厚度和O空位缺陷对Si／SiO2界面电子结构及光学性质的影响．电子结构计算结果表明：在0.815～2.580nm的Si层厚度范围内, Si／SiO2界面结构的能隙随着厚度减小而逐渐增大,表现出明显的量子尺寸效应,这与实验以及其他理论计算结果一致;三种不同的O空位缺陷的存在均使得Si／SiO2界面能隙中出现了缺陷态,费米能级向高能量方向移动,且带隙有微弱增加．光学性质计算结果表明：随着Si纳米层厚度的减小, Si／SiO2界面吸收系数产生了蓝移; O空位缺陷引入后,界面光学性质的变化主要集中在低能区,即低能区的吸收系数和光电导率显著增加．可见,改变厚度和引入缺陷能够有效地调控Si／SiO2界面体系的电子和光学性质,上述研究结果为Si／SiO2界面材料的设计与应用提供了一定的理论依据．     

高温超导体MgB_2的电子结构研究

用第一性原理能带理论计算了高温超导体MgB-2的电子结构.计算得出的电子能带说明MgB-2是一种宽能带化合物,价带主要由Mg和B原子s和p的杂化形成.费米能级处的态密度N(EF)是0.72(states/eV).根据这些结果,初步推断出MgB-2的超导电性的微观机制不可能是电子-声子耦合的BCS模型,而是有待于探索的新机制.     

Nb-X(X=Y,Zr)共掺杂SnO_2电子结构的第一性原理研究

本文采用第一性原理方法研究了Nb-X(X=Y,Zr)共掺杂SnO_2能带结构与态密度,探讨了其磁性产生的机理.研究结果表明,Nb-Y共掺杂SnO_2体系自旋向上和自旋向下的能带、态密度完全对称,总磁矩为0μB;Nb-Zr共掺杂的SnO_2体系自旋向上和自旋向下的能带与态密度在费米能级处都出现了不对称的情况,出现耦合现象,其总磁矩为0.933μB;分析Nb-Y共掺杂SnO_2的能带结构与态密度得到自旋向上和自旋向下的能带禁带中的4条杂质能级来源于Nb-Y共掺杂SnO_2电子的施主与受主能级;NbZr共掺杂SnO_2体系产生磁性的原因在于Nb和Zr的d轨道的引入.     

Co/Cu(111)薄膜生长和退火过程中的扩散

利用同步辐射角分辨光电子能谱和俄歇电子能谱研究了CoCu(111)分子束外延薄膜在生长和退火过程中的电子结构.实验发现:随着Co膜厚度的增加,Cu的sdz2杂化带能级位移相应增大,证实了界面间发生了互混;退火过程中存在表面扩散,而非通过界面的体扩散.并把这两种不同过程的扩散的内在动力归结为Co的表面自由能显著大于Cu的表面自由能 关键词： 表面扩散和界面混合物形成 固体表面能 表面态和能带结构     

C掺杂锐钛矿相TiO2吸收光谱的第一性原理研究

运用第一性原理,对C掺杂锐钛矿相TiO₂的电子结构进行了研究,从能带结构理论解释了C掺杂TiO₂吸收光谱的一些实验现象.发现在C掺杂后的锐钛矿相TiO₂的禁带宽度增大,并且在带隙中出现了杂质能级,这些杂质能级主要是由C 2p轨道上的电子构成的,它们之间是独立的,正是这些独立的杂质能级使TiO₂掺杂后可以发生可见光响应.价带上的电子可以吸收一定能量的光子跃迁到杂质能级,而杂质能级上的电子也可以吸收一定能量的光子跃迁到导带,所以从理论上可以计算出掺杂后的TiO₂在可见光范围内存在两个吸收边,与实验中所得到的现象相一致. 关键词： C掺杂 2')" href="#">锐钛矿TiO₂ 能带结构 吸收光谱     

同质硅分子束外延层的界面缺陷的研究

对同质硅分子束外延层的界面缺陷进行了测试与分析．对存在高浓度施主型界面缺陷的Ｐ型材料，通过解泊松方程计算了该材料的肖特基势垒的能带图，得到了该缺陷能级上电子的填充与发射随外加反向偏压变化的情况．并分析了用深能级瞬态谱（ＤＬＴＳ）对其进行测试所需的条件，以及与常规的ＤＬＴＳ测试结果的不同之处．提出了可同时对该缺陷上电子的发射和俘获过程进行ＤＬＴＳ测量的方法．实验测量结果表明，该高密度的界面缺陷的能级位置位于Ｅ_c－０．３０ｅＶ． 关键词：     

高温超导体MgB2的电子结构研究

用第一性原理能带理论计算了高温超导体MgB₂的电子结构.计算得出的电子能带说明MgB₂是一种宽能带化合物,价带主要由Mg和B原子s和p的杂化形成.费米能级处的态密度N(E_F)是0.72(states/eV).根据这些结果,初步推断出MgB₂的超导电性的微观机制不可能是电子声子耦合的BCS模型,而是有待于探索的新机制 关键词： 高温超导体 电子结构     

La,Ce,Nd掺杂对单层MoS_2电子结构的影响

为了研究稀土掺杂对单层MoS2电子结构的影响,文章基于密度泛函理论框架下的第一性原理,采用平面波赝势方法分别计算了本征及La,Ce,Nd掺杂单层MoS2的晶格参数、能带结构、态密度和差分电荷密度.计算发现,稀土掺杂所引起的晶格畸变与杂质原子的共价半径大小有关,La杂质附近的键长变化最大,Nd杂质附近的键长变化最小.能带结构分析表明,La掺杂可以在MoS2的禁带中引入3个能级,Ce掺杂可以形成6个新能级,Nd掺杂可以形成4个能级,并对杂质能级属性进行了初步分析.差分电荷密度分布显示,稀土掺杂可以使单层MoS2中的电子分布发生改变,尤其是f电子的存在会使差分电荷密度呈现出反差极大的物理图象.     

Yb2.75C60价带光电子能谱

用角积分紫外光电子能谱技术测量了Yb2 75C6 0 薄膜的价带电子态密度分布 .相纯Yb2 75C6 0 样品通过C1s芯态x射线电子谱峰的位移表征 .结果表明Yb2 75C6 0 是半导体 ,在费米能级处几乎没有电子态分布 .Yb 6s电子态和C6 0 LU MO能带的杂化效应不可忽略 ,有部分Yb 6s电子分布在Yb C6 0 杂化能带上 .     

SiO2包覆对ZnS纳米材料发光的增强机制

为了明确团聚现象及表面性质对ZnS纳米材料发光性质的影响,采用SiO₂对ZnS材料进行了表面修饰,并对ZnS及ZnS/SiO₂复合材料的光学性质进行对比研究.采用吸收光谱分析了包覆前后光吸收性质的差异,发现SiO₂包覆后ZnS纳米材料的带边由333 nm红移至360 nm.为了研究ZnS纳米材料与ZnS/SiO₂纳米复合材料的光发射性质,分别对含纳米材料的水溶液样品及粉末样品的发光光谱进行了采集.对比研究的结果表明,SiO₂包覆后ZnS纳米材料在蓝紫光区的发光得到了明显增强.以氙灯作为激发光源所获得荧光光谱显示ZnS/SiO₂粉末样品发光的积分强度增大为原来的17.5倍,但相同条件下针对溶液样品的测试结果显示其发光强度只增大了1.1倍,这种增强可用SiO₂的存在抑制了ZnS纳米粒子间的团聚来解释,且这一推断由325 nm紫外激光激发下获得的光致发光数据进行了验证.     

新结构电致发光薄膜器件各层的优化

本文比较了以SiO为预热层和以SiO2/Y2O3、SiO2/Ta2O5为复合预热层的新结构器件的发光亮度和传导电流,并拟合出这三种器件热电子能量,得出以SiO为预热层的新结构器件的热电子能量和发光亮度最高,比较了以SiO2和ZnS分别作加速层对发光和传导电荷的影响,得出在提高注入电荷方面,以ZnS做加速层优于SiO2做加速层；在提高热电子能量和发光亮度方面,以SiO2做加速层要好于ZnS做加速层。     

First-principles study of Cu2ZnSnS4 and the related band offsets for photovoltaic applications

First-principles calculations of the band offsets between Cu(2)ZnSnS(4) (CZTS) and XS (X = Cd, Zn) are performed. While the interface dipole contribution for the band offsets is calculated using the Perdew-Burke-Ernzerhof functional, the Heyd-Scuseria-Ernzerhof hybrid functional is employed to introduce the quasiparticle corrections to the band offsets. The calculated conduction band offset between CZTS and CdS is 0.2 eV, validating CdS for the buffer layer of the CZTS solar cell. The small conduction band offset stems from the band gap narrowing of CdS under the interface strain caused by the lattice misfit with CZTS. A large valence band offset over 0.9 eV between CZTS and ZnS indicates that precipitated ZnS is regarded as an inactive insulator phase in CZTS absorbers.     

Temperature dependence of high field transport in ZnS

High field transport process in ZnS in the temperature range of (10–500) K was simulated by help of Monte Carlo method. The band structure of ZnS is described by analytical fitting of real band structure. Phonon scattering, spatial charge scattering, and impact ionization process are included in the simulation. The phonon scattering rates at different temperatures are calculated and compared. The transient acceleration time of electrons in ZnS is found to be temperature-independent. We attribute this result to the compensation of two opposite factors in ZnS. Average energy of electrons decreases with temperature.     

薄膜电致发光器件中SiO2加速作用的直接证据

本文通过包含CdS层的薄膜电致发光(TFEL)器件的有关特性的研究,直接证明了SIO₂对CdS中产生的电子有良好的加速作用,并获得了阈值电压低、B-V特性好,亮度较高的红色TFEL器件.我们将硫化镉蒸镀于电致发光器件中,测量这些器件的电学和光学特性,发现含CdS的样品的传导电荷明显大于不含CdS的样品,这说明硫化镉层可以提供较多的电子.但是,样品ITO/SiO₂/ZnS:Sm³⁺/SiO₂/CdS/Al的发光效率低于不含硫化镐的样品,这说明这些电子在进入ZnS层的过程中能量有所降低.为了提高这些电子的能量,我们制备了样品ITO/SiO₂/ZnS:Sm³⁺/SiO₂/CdS/Al,使硫化镉中产生的电子先经过SiO₂层,再进入发光层.测量结果表明这一样品的最大亮度和发光效率与上述含硫化镉的样品相比分别提高了2.5个和0.5个数量级,与不含硫化镉的样品的亮度接近,但其阈值电压较低,亮度-电压(B-V)曲线上升部分较陡,且有一段饱和区.在这一样品达到饱和的电压下,不含硫化镉的样品才刚刚起亮,这说明该样品的发光主要是由于硫化镉增加的电子数目对发光的贡献.同时这些电子在SiO₂中得到了明显的加速.     

关于第三代电致发光器件加速层的一些探讨

通过简化的三角势垒模型计算发现在第三代电致发光器件中,CdS层确实对提供初电子有利.用计入非晶效应的Monte Carlo方法进行模拟计算,证明非晶SiO2层比ZnS层有更好的加速作用,从而有利于提高器件蓝红比.     

The Dynamic Resistance of CdS/CdSe/ZnS Co-Sensitized TiO2 Solar Cells

Quantum dots' sensitized solar cells (QDSSCs) can create the high-performance and low-cost photovoltaic in the future. In this study, we synthesized the film of TiO₂/CdS/CdSe/ZnS photoanodes by successive ionic layer adsorption reaction (SILAR) method. The absorption spectra, photoluminescent spectra and electrochemical impedance spectra (EIS) of the film TiO₂/CdS/CdSe/ZnS photoanodes show that the structure of energy levels in the conduction band (CB) of photoanode materials CdS, CdSe, and ZnS quantum dots (QDs) can absorb a great number of photons in each region and inject stimulated electrons quickly into the conduction band (CB) of TiO₂. Furthermore, we also studied the influence of the SILAR cycles on the dynamic resistance, the lifetime of electrons in QDSSCs through Nyquist and Bode.     

Si/ZnS极性界面能带偏移的同步辐射光电子能谱研究

用同步辐射光电子能谱测量了Si/ZnS（111）及（100）异质结的价带偏移ΔE_v．对于Si/ZnS（111）及（100）两界面，ΔE_v的实验结果均为（1.9±0.1）eV，与已有理论预期值相当符合，但与Maierhofer所报告的ZnS/Si（111）异质结测量结果之间则存在明显差别．该实验结果表明对于Si/ZnS极性界面，互逆性规则（commutativity rule）可能不成立，就此进行了讨论． 关键词：     

ZnS与SiO_2材料的短脉冲激光热损伤特性比较

对SiO2和ZnS这两种常用的红外光学材料在红外短脉冲激光辐照下的热损伤特性进行了研究,分析了相同激光辐照条件下两种材料的热效应,另外也针对同种材料不同辐照条件下的热效应进行比较。分析结果表明:红外激光作用下,SiO2材料的表面温升快于ZnS材料,而在材料内部,则后者快于前者。脉冲辐照结束时SiO2材料的表面峰值温度高于ZnS材料,但ZnS材料产生温升的深度大于SiO2材料。由于能量更为集中,材料在皮秒激光作用下温升高于纳秒激光作用下的温升。若材料的峰值温度达到熔点,则激光的单脉冲能量随脉冲宽度的减小呈非线性减小趋势,且变化率越来越大。     

二价铕激活的ZnS磷光体的发光

本文详细描述了ZnS:Eu2+磷光体的合成及光致发光性能。首次报导了这种发光材料的特殊长余辉特性。作者测量了热释发光光谱、不同温度下的发射特性的变化及荧光的激发、发射衰减时间,提出两类缔合Eu中心的模型。用不同的缔合Eu中心较好地解释了它的光谱特性及长余辉现象,认为光谱的两个发射带来自不同的缔合Eu中心,即550nm发射带对与ZnS导带电子陷阱相缔合的Eu中心有关,650nm带来自与电子陷阱和空穴陷阱缔合的Eu中心。发射的余辉主要与导带中某种电源电子陷阱存在有关。此外,本文还对与应用有关的阴极射线发光性能进行了报导。