纤锌矿CdxZn1-xO电子结构的第一性原理研究

采用第一性原理的平面波超软赝势方法,计算了纤锌矿ZnO及不同量Cd掺杂ZnO的电子结构.计算结果表明,Cd的掺杂导致ZnO晶体的禁带宽度变窄.主要原因在于Cd的掺入导致Zn 4s轨道中能级越来越低的电子参与作用,使得决定导带底的反键Zn 4s态能级逐渐降低,同时由pd反键轨道控制的价带顶能级逐渐升高.     

纤锌矿CdxZn1-xO电子结构的第一性原理研究

采用第一性原理的平面波超软赝势方法,计算了纤锌矿ZnO及不同量Cd掺杂ZnO的电子结构.计算结果表明,Cd的掺杂导致ZnO晶体的禁带宽度变窄.主要原因在于Cd的掺入导致Zn4s轨道中能级越来越低的电子参与作用,使得决定导带底的反键Zn 4s态能级逐渐降低,同时由pd反键轨道控制的价带顶能级逐渐升高. 关键词： 密度泛函理论 超软赝势方法 Cd掺杂ZnO     

Se掺杂ZnO的晶体结构和电子性质的第一性原理计算

本文采用基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）平面波超软赝势方法,研究了纤锌矿ZnO及不同浓度Se掺杂ZnO合金的晶体结构和电子性质。在对Se掺杂结构优化的基础上对其进行了数值模拟计算,结果表明：ZnO1-xSex晶格常数随着Se浓度的增大而近似呈线性增加;禁带宽度随着浓度的增大先减小后增大;价带顶的位置由Se-4p态电子决定,且基本不随浓度变化而变化,导带底的位置主要由Zn-4s态电子,且随Se掺杂浓度的增加先向低能段移动然后向高能段移动,这也是带隙先变小后变大的根本原因。     

Se掺杂ZnO的晶体结构和电子性质的第一性原理计算

本文采用基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）平面波超软赝势方法,研究了纤锌矿ZnO及不同浓度Se掺杂ZnO合金的晶体结构和电子性质。在对Se掺杂结构优化的基础上对其进行了数值模拟计算,结果表明：ZnO1-xSex晶格常数随着Se浓度的增大而近似呈线性增加;禁带宽度随着浓度的增大先减小后增大;价带顶的位置由Se-4p态电子决定,且基本不随浓度变化而变化,导带底的位置主要由Zn-4s态电子,且随Se掺杂浓度的增加先向低能段移动然后向高能段移动,这也是带隙先变小后变大的根本原因。     

Cd掺杂纤锌矿ZnO电子结构的第一性原理研究

采用密度泛函理论结合投影缀加波方法,对掺杂Cd导致ZnO禁带宽度下降的机理进行了研究. 通过对掺杂前后电子能带结构,态密度以及分态密度的计算和比较,发现Cd_xZn_1-xO价带顶端(VBM)始终由O-2p占据;而导带顶端(CBM)则由Cd-5s与Zn-4s杂化轨道控制. 随着掺杂浓度的增加,决定带隙宽度的CBM的位置下降,同时VBM的位置上升,从而导致了带隙的变窄,出现了红移现象. 此外,Cd掺杂会使晶胞发生膨胀,这种张应变也是导致Cd 关键词： 密度泛函理论 电子结构 Cd掺杂ZnO     

Cd掺杂纤锌矿ZnO电子结构的第一性原理研究

采用密度泛函理论结合投影缀加波方法，对掺杂Cd导致ZnO禁带宽度下降的机理进行了研究. 通过对掺杂前后电子能带结构，态密度以及分态密度的计算和比较，发现Cd_xZn_1-xO价带顶端(VBM)始终由O-2p占据；而导带顶端(CBM)则由Cd-5s与Zn-4s杂化轨道控制. 随着掺杂浓度的增加，决定带隙宽度的CBM的位置下降，同时VBM的位置上升，从而导致了带隙的变窄，出现了红移现象. 此外，Cd掺杂会使晶胞发生膨胀，这种张应变也是导致Cd     

C掺杂β-FeSi2的电子结构和光学特性研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对C掺杂β-FeSi2的几何结构、能带结构、态密度和光学性质进行了理论计算.几何结构和电子结构的计算表明：C掺杂后使得β-FeSi2的晶格常数a和b减少,c变化不大,晶格体积减小;C掺杂后的β-FeSi2能带结构仍为准直接带隙,禁带宽度变窄,直接带隙与间接带隙的能量差值不变, C的掺杂消弱了Fe的3d态电子,费米能级附近的电子态密度主要由Fe的3d态电子贡献.光学性质的计算表明：与未掺杂时相比,介电函数的实部 减少,虚部 的峰值减少并向高能方向有一微小的偏移,吸收系数有所降低.计算结果为β-FeSi2光电材料的应用和设计提供了理论指导.     

C掺杂β-FeSi2的电子结构和光学特性研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,对C掺杂p-FeSi2的几何结构、能带结构、态密度和光学性质进行了理论计算.几何结构和电子结构的计算表明:C掺杂后使得β-FeSi2的晶格常数a和b减少,c变化不大,晶格体积减小;C掺杂后的 β-FeSi2能带结构仍为准直接带隙,禁带宽度变窄,直接带隙与间接带隙的能量差值不变,C的掺杂消弱了Fe的3d态电子,费米能级附近的电子态密度主要由Fe的3d态电子贡献.光学性质的计算表明:与未掺杂时相比,介电函数的实部ε1减少,虚部ε2的峰值减少并向高能方向有一微小的偏移,吸收系数有所降低.计算结果为β-FeSi2光电材料的应用和设计提供了理论指导.     

Sc掺杂Ca3Si4的电子结构和光学性质

利用基于密度泛函理论的赝势平面波方法对Sc掺Ca3Si4的电子结构和光学性质进行了系统的计算和分析比较.研究结果为块体Ca3Si4是间接带隙半导体,带隙为0.372eV,价带主要是由Si的3s和3p及Ca的3d态电子构成,导带主要是由Ca的3d态电子构成,静态介电常数ε1(0)=19,折射率n0=4.35;吸收系数在能量3.024eV处达到最大峰值1.56×105cm-1.而掺杂Sc变为n型半导体;费米能级附近的导带主要则由Ca的3d态电子和Sc的3d态电子构成,静态介电常数变为ε1(0)=54.58,折射率n0=7.416;吸收系数在能量5.253eV处达到最大峰值1.614×105cm-1.通过掺杂有效调制了Ca3Si4的电子结构和光学性质,计算结果为Ca3Si4光电材料的设计与应用提供了理论依据.     

Al掺杂Mg_2Ge光电性质的第一性原理计算

应用密度泛函理论框架下的第一性原理超软赝势平面波方法系统地计算了不同Al掺杂浓度下Mg_2Ge的电子结构及光学性质.建立了四种Mg_(2-x)Al_xGe(x=0,0.125,0.25,0.5)的掺杂模型,计算结果表示Al掺杂后的Mg_2Ge,费米能级进入导带,呈现出n型导电特性,掺杂后本征Mg_2Ge费米能级附近的导带架构发生了改变,变为主要由Al的3p态电子、Ge的4s态电子和Mg的3s、3p态电子组成;静介电常数ε_1(0)和折射率n_0均增大;吸收光谱发生红移,吸收系数最大值略微减小;光电导率峰值在x=0.125时取得极大值;能量损失函数发生蓝移且x=0.125时蓝移现象最为明显.     

Zn1-xCdxS三元混晶的电子结构及光学性质计算与实验验证

基于密度泛函理论的平面波超软赝势法,计算了Zn_1-xCd_xS三元混晶的电子结构和光学性质。计算结果表明,Cd进入ZnS晶格后,禁带宽度变窄,硫空位(V_S)缺陷能级随x值增大逐渐向费米能级移动,在紫外和可见波段的吸收截止波长随着x值增大逐渐红移。采用共沉淀法制备了Zn_1-xCd_xS三元混晶,XRD图谱表明形成了Zn_1-xCd_xS合金相,吸收光谱显示了与理论计算相符的能带和吸收截止边的移动规律,荧光光谱显示与V_S相关的发射峰随x增大逐渐红移,与计算得到的V_S缺陷能级的移动规律相同。     

Photoinduced charge redistribution and its influence on excitonic states in Zn(Cd)Se/ZnMgSSe/GaAs quantum-well heterostructures

The photoinduced charge redistribution in Zn(Cd)Se/ZnMgSSe/GaAs quantum-well heterostructures under different conditions of optical excitation has been investigated using scanning probe microscopy and optical spectroscopy in the temperature range from 5 to 300 K. Excitation of the samples by radiation with a photon energy greater than the band gap of Zn(Cd)Se leads to the accumulation of electrons in quantum wells, which is detected using scanning spreading resistance microscopy. For moderate excitation densities (up to 25 W/cm²) and at temperatures ranging from 80 to 100 K, the density of a quasi-two-dimensional electron gas formed in quantum wells is several orders of magnitude higher than the density of electron-hole pairs generated by the excitation radiation. The excess electron concentration in the quantum well leads to a broadening of the exciton resonances and to an increase in the relative intensity of the donor-bound exciton emission line and also determines the increase in the luminescence quantum yield with increasing excitation intensity. An additional illumination with a photon energy less than the band gap of Zn(Cd)Se decreases the concentration of excess electrons in quantum wells. The influence of the additional illumination is observed at a temperature of approximately 100 K and almost completely suppressed at 5 K. The obtained results are explained in terms of the formation of a potential barrier for electrons at the ZnMgSSe/GaAs interface and by the specific features of recombination processes in the electron-hole system containing impurity centers with different charge states.     

Cd2SnO4薄膜光致发光某些性质的研究

本文研究了Cd2SnO4薄膜光致发光的某些性质.Cd2SnO4膜是利用Cd-Sn合金靶在Ar+O2气氛中反应溅射而成的.实验研究表明,Cd2SnO4膜的发光峰值随着氧浓度的增加移向长波方向.这是因为氧浓度的增加,减少了膜中的氧空位,导致了导带中电子浓度的减小,致使Burstein-Moss效应和电子散射作用相对减弱,从而改变了带隙宽度.     

Mg_2Ge吸收系数和能量损失函数的第一性原理计算

应用密度泛函理论框架下的第一性原理超软赝势平面波方法系统地计算了Mg_2Ge基态的电子结构、电子态密度、弹性常数以及主要光电性质.计算结果表示Mg_2Ge是一种间接带隙半导体,禁带宽度为0.2136 eV;其价带主要由Ge的4s,4p态电子组成,导带则主要由Mg的3s,3p以及Ge的4p态电子组成;静态介电常数ε_1(0)=25.294;折射率n_0=4.5043;吸收系数最大峰值为396560.9 cm~(-1);通过计算弹性常数解释了Mg_2Ge的脆性;并分析了所计算的Mg_2Ge光电性质和其能带结构,为Mg_2Ge提供了在光电应用领域的理论依据和实验指导.     

The impact of Mg content on the structural,electrical and optical properties of MgZnO alloys: A first principles study

The structural, electronic and optical properties of wurtzite MgZnO with Mg concentration ranging from 0 to 0.5 are studied using the first principle calculations. It's found that the lattice constants c and specific volume V of the MgZnO alloys decrease and their band gap widens as Mg concentration increases, which are in agreement with our experimental results. A particular Mg concentration is found to exist at around 0.375, equals to which the corresponding MgZnO alloy has the minimum width of the top valence band. This indicates that Mg concentration may be used to tune the electronic properties of MgZnO alloy. Meanwhile, it's also found that the energy response range of the optical spectrums decreases with the increase of Mg concentration. There are different energy shifts toward high energy (blue shift) of the peaks in the optical spectrums with the increase of Mg concentration, which are explained by the variations of the density of states in details. So the electronic and optical properties of MgZnO may be tuned through Mg concentration, and our research results may provide meaningful references to the development and design of photoelectric devices.     

内蒙古农村地区育龄妇女头发中21种元素含量水平及相互作用

近年来育龄妇女矿物质缺乏的风险增加,特别是农村地区妇女。研究使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和原子荧光光谱法(AFS)测定内蒙古乌兰察布市兴和县健康育龄妇女头发中21种元素含量(Ca,Mg,Cu,Zn,Fe,Mn,Cr,Ti,B,Co,Mo,Si,V,Ni,Cd,Al,Pb,Ba,Sr,Sn和Se)。结果显示,21个元素的浓度水平明显地不同于文献报道的平均水平。育龄女性存在微量营养素缺乏和有毒元素明显过剩的现象。当地矿产及土壤种类导致镁和铝的含量较高而硒含量较低。通过相关分析和逐步多元回归分析研究了元素间的相互作用,性质相似的金属元素具有显著的相互作用,且最强的是镁与钙、铬与硼、硅与铅、锰与铅、铁与锰。研究地区镉、铅没有显著的相关作用,这可能与工业暴露少有关。同时其他因素也影响元素在人体内的代谢水平。多元回归分析发现：Ca＝f(Mg,Se)(Se为负相关,β<0),Fe=f(Cu,Mn,Ti),Zn=f(Ca,Se,Fe,Ni)(Fe,Ni为负相关,β＜0),Cu=f(Pb,Fe,Cd),Al=f(Mg,Pb),Se=f(Zn,Cr,Ca)(Ca为负相关,β＜0)。这些参数可以用于研究生物体内不同元素之间的关系。聚类分析法进一步对不同元素的来源进行分类,结果表明该地铅暴露主要来源于自然环境。研究结果将为改善农村地区育龄妇女宏观和微量元素水平提供可靠的依据,同时,也有助于制定更有效的提高妇女生殖健康和妊娠结局的策略。     

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.     

天然杂质对黄铁矿的电子结构及催化活性的影响

采用密度泛函理论和平面波赝势方法对含天然杂质黄铁矿的电子结构和光学性质进行了计算,并讨论了二十种天然杂质:钴、镍、砷、硒、碲、铜、金、银、钼、锌、铊、锡、钌、钯、铂、汞、镉、铋、铅和锑,对黄铁矿催化活性的影响.结果表明在过渡金属杂质中,杂质能级主要由它们的d轨道产生,而在主族金属及非金属杂质中,杂质能级主要由它们的s或p轨道产生.含铜、钼、砷、金、银或镍的黄铁矿对氧的还原的电催化能力增强.除锌、钼、钌、砷、锑、硒和碲外,其余杂质能增强黄铁矿表面俘获电子的能力,使光生电子和空穴复合的概率减小.光学性质计算表 关键词： 天然黄铁矿 杂质 电子结构 光学性质     

ICP-AES测定云南楚雄糖尿病患者发样微量元素的研究

探讨微量元素与糖尿病间的关联性及临床意义。采用ICP-AES等离子体发射光谱仪测定了楚雄地区糖尿病患者人发中11种元素,采用2,3-二氨基萘荧光法测定发样中的硒元素。选取糖尿病患者120例,对照组35例。糖尿病组发样中常量元素Ca、Mg低于对照组,P高于对照组;除Cd、Cr、Fe外,微量元素Zn、Se、Ni、Mn、Cu等5种元素低于对照组,并有显著差异(P0.01)。糖尿病组间性别比较数据显示男性除发Ni、Mn、P外,其余元素含量均低于女性,其中发锌远低于女性。3个不同年龄段糖尿病人群的微量元素含量变化显示Fe、P2种元素随年龄增加含量增高;Mg、Cd2种元素随年龄增加含量减少;其余各元素变化情况为Fe、P元素在老年组中较高,Cu、Cd、Mg较低;Mn、Cr、Cu元素含量在中年组中较高,而Zn、Se略低;Zn、Se在青年组较高,而Mn、Cr低。城市人群发中Zn、Cd、Cu、Mg、Ca含量比农村人群高;Se元素含量二者间差别也不大,其余元素含量均低于农村人群。楚雄地区糖尿病患者发中Zn、Se、Mg、Mn4种元素水平低,楚雄地区糖尿病患者致病原因可能与地区属低Se水平和患者体内硒水平低有关。