禁带宽度及其与发光二极管发光颜色的关系

在晶体中,电子所能具有的能量值是一段一段的,称为能带。一种晶体具有许多能带。被电子占满了的能带叫做满带,没有完全占满的或空的能带叫做导带。在这些能带之间,有一段一段电子不能具有的能量值,都叫做禁带(也叫能带间隙或带隙)。但是通常所说的禁带只指最高的满带和最低的导带之间的那一个禁带,这个范围的大小就叫做禁带宽度。     

闪锌矿结构CdTe和ZnTe能带结构和有效质量的第一性原理计算

基于第一性原理全电子势线性缀加平面波方法(FPLAPW)，计算了闪锌矿结构半导体材料ZnTe，CdTe的能带结构.结合闪锌矿对称化合物的有效质量近似理论，对第一性原理的计算结果进行拟合后，得到了ZnTe，CdTe在带隙附近的电子结构.此外还讨论了晶体场分裂能、自旋-轨道相互作用的分裂能和电子、空穴的有效质量及相应的Luttinger参数，结果与实验值相符合. 关键词： FLAPW 电子结构 有效质量     

絕緣晶体中受空間电荷限制的电流——它的物理基础和可能的应用

一、真空电子管、半导体与絕缘体固体的能带理論告訴我們:导电电子在固体中的运动,形式上与电子在真空中的运动一样;把电子在真空內运动規律中的电子貭量換了一个“有效质量”,这些規律就能被用来描述固体中的导电电子的运动。整个晶体对这个电子的作用,就集中地表現在这个“有效     

自旋对弱耦合库仑束缚磁极化子基态能量的影响

采用改进的线性组合算符和LLP正则变换方法,在计及反冲效应的情况下讨论了自旋对弱耦合库仑束缚磁极化子基态能量的影响。以GaP晶体为例进行计算,结果表明自旋对极化子基态能量的影响并不能总是忽略不计。自旋能是否可以忽略取决于能带电子的有效质量与自由电子的质量之比、晶体本身的性质、外磁场强度等因素。     

高氧空位简并锐钛矿TiO2半导体电子寿命的第一性原理研究

为了研究锐钛矿TiO2晶体中高氧空位浓度对电子寿命的影响,利用基于局域密度泛函理论框架下的广义梯度近似平面波超软赝势方法,用第一性原理对含高氧空位浓度的锐钛矿TiO2晶体进行了结构优化处理、能带分布和态密度分布计算,表明在温度一定和高氧空位浓度的条件下,锐钛矿TiO2的电子寿命随氧空位浓度的增大而减小;电子浓度的大小对电子寿命无影响.同时,锐钛矿TiO2晶体中高氧空位浓度时,发现有莫特相变的现象.     

光子晶体耦合腔波导的色散特性

理论研究表明，在基于光子晶体的耦合腔波导中，杂质带的色散性质取决于相邻缺陷间局域电磁场的特性，而非缺陷间距离的大小.在第一布里渊区中出现的杂质带的反常色散实际上是能带折叠的结果.通过计算结构的有效折射率，证实了杂质带色散是正常色散. 关键词： 光子晶体 反常色散 耦合腔 杂质带     

Holstein极化子能带和有效质量的温度依赖性

使用正则变换方法,考察了一维Holstein极化子能带和有效质量的温度依赖性。结果表明,对于一定的电子声子耦合强度,Holstein极化子能带宽度随温度升高而变窄,有效质量随温度升高而增大。特别是当电子声子耦合强度足够大时,极化子能带宽度在很小的温度范围内会迅速地变为零,我们认为这种情况实际上是极化子从能带状态向自陷局域态的迅速转变,这与通常的相变现象有点相类似。当电子声子耦合常数越大时,极化子有效质量随温度的升高而增加得越快。很显然,研究电子声子相互作用,对理解固体的光学和输运等性质将有重要的意义。     

磁性Weyl半金属的实现及其巨反常霍尔效应

作为一个重要的电输运现象,反常霍尔效应的发现已有近140年的历史。长期以来的研究表明,反常霍尔效应在不同的条件下呈现出迥异的主导机制。一是由杂质原子散射所引起的外禀过程,一是晶体能带的贝利曲率所驱动的内禀行为。作为动量空间里的赝磁场,贝利曲率源于布洛赫电子的带间相互作用,对其在整个布里渊区内的积分即为体系的反常霍尔电导]。当贝利曲率由拓扑材料中具有拓扑保护特征的能带所产生时,体系内禀的大反常霍尔效应更能抵抗缺陷和热扰动的破坏,具有更高的稳定性,更有利于器件应用。本世纪之初,物理学家发现磁性材料动量空间中的磁单极子可以产生内禀的反常霍尔效应[4]。现在看来,其中的磁单极子就是人们后来发现的外尔半金属中的外尔点。这为反常霍尔效应的研究提供了全新的能带拓扑理论认识。     

GaP中N和NNi对等电子陷阱态的压力行为

 半导体中的局域电子态和半导体的能带结构密切相关，揭示局域电子态和能带结构之间的内在关系是当前半导体电子理论的重要方面。而压力光谱实验对研究这种相互关系提供了重要手段。本文对GaP中深、浅两组能级的不同压力行为作了系统的实验研究。实验观察到无论在室温还是在低温，压力小于3.3 GPa时，以N陷阱束缚激子的发光过程为主，大于3.3 GPa时则以自由激子零声子过程为主，并且所有与N有关的陷阱态都具有压力的非线性行为。根据有效质量随压力的变化提出能谷中不同能量态具有不同的压力关系。基于有效质量随压力变化的能带格林函数方法，对N和NNi对的压力系数作了模型计算，其结果和陷阱态的压力行为符合得相当好。证实了带结构，尤其是能谷曲率随压力的变化是决定陷阱态压力行为的主要因素。     

双周期厚度调制的一维光子晶体的电磁模

计算了厚度调制的双周期一维光子晶体的能带. 当一维光子晶体的厚度被周期性地调制时， 原来的能带分裂为许多子能带，其中一些很窄的子能带进入了原来的单周期光子晶体的带隙 内. 这些窄带内的电磁模的场强具有双周期性分布的特点，并有较强的局域性. 在较宽的子 能带中的电磁模是扩展的. 关键词： 光子晶体 双周期 电磁模     

极化子有效质量与温度的关系

本文计及离子晶格的原子结构,用紧束缚法导出了极化子的自陷能和有效质量,给出了有效质量与温度的关系。 关键词：     

晶格振动对激子运动的影响

在本文中用Haga研究极化子时提出的微扰法讨论晶格振动对激子运动的影响。把作者过去的工作推广到电子和空穴质量不相等的普遍情形。在忽略反冲效应中不同波矢的声子之间的相互作用时,导出了激子的基态能量、有效质量、约化质量和内部势能。指出:激子的有效质量和电子、空穴与声子的相互作用有关;激子的约化质量不仅和电子、空穴与声子的相互作用有关,而且还和电子空穴质量比有关;激子形成自陷态的条件并非由电子、空穴与声子相互作用的大小,而是由电子、空穴质量比决定。形成激子自陷的条件是电子、空穴质量比0.261<μ_e/μ_h<3.83。在μ_e/μ_h<0.261或μ_e/μ_h>3.83的情形,激子极化晶体中并不形成自陷态。 关键词：     

卷曲效应对单壁碳纳米管电子结构的影响

利用计入卷曲效应的单壁碳纳米管(SWCNT)的能量色散关系,计算最低导带的电子速度及有效质量,并与不计入卷曲效应的结果进行了比较.计算结果表明:卷曲效应对电子速度及有效质量的影响与SWCNT的类型密切相关,金属锯齿型SWCNT对卷曲效应最为敏感,其次是扶手椅型SWCNT,最不敏感的是半导体锯齿型SWCNT.由此可以推断,卷曲效应对金属锯齿型SWCNT电子结构及低偏压输运特性影响最大,其次是扶手椅型SWCNT,影响最不明显的是半导体锯齿型SWCNT.这些结果与实验测量及密度泛函理论计算结果完全一致. 关键词： 单壁碳纳米管 卷曲效应 电子速度 电子有效质量     

Influence of magnetic quantization on the effective electron mass in Kane-type semiconductors

Summary We study the effective electron mass at the Fermi level in Kane-type semiconductors on the basis of fourth order in effective mass theory and taking into account the interactions of the conduction electrons, heavy holes, light holes and split-off holes, respectively. The results obtained are then compared to those derived on the basis of the well-known three-band Kane model. It is found, takingn-Hg_1−x Cd _x Te as an example, that the effective electron mass at the Fermi level in accordance with fourth-order model depends on the Fermi energy, magnetic quantum number and the electron spin respectively due to the influence of band nonparabolicity only. The dependence of effective mass on electron spin is due to spin-orbit splitting parameter of the valence band in three-band Kane model and the Fermi energy due to band nonparabolicity in two-band Kane model. The same mass exhibits an oscillatory magnetic-field dependence for all the band models as expected since the origin of oscillations in the effective mass in nonparabolic compounds is the same as that of the Shubnikov-de Hass oscillations. In addition, the corresponding results for parabolic energy bands have been obtained from the generalized expressions under certain limiting conditions.     

晶体电子在稳恒磁场中的能谱与有效质量近似的适用性

晶体电子在稳恒磁场中的能谱是具有无穷嵌套自相似结构的Ｈｏｆｓｔａｄｔｅｒ“蝴蝶”，在介绍该能谱的基础上对固体物理教材中采用有效质量近似分析回旋共振和德·哈斯－范·阿尔芬效应的适用性条件进行了分析。     

Strain Effect on the Absorption Threshold Energy of Silicon Circular Nanowires

In this work,the influence of strain on threshold energy of absorption in Silicon circular nanowires is investigated.For this purpose,we first have used the density functional theory(DFT) to calculate the electron and hole effective masses.Then,we have obtained absorption threshold energy with two different procedures,DFT and effective mass approximation(EMA).We have also obtained the band structures of Si nanowires both DFT and EMA.The results show that:i) the expansive strain increases the hole effective mass while compressive strain increases the electron effective mass,ii) the electron and hole effective masses reduce with decreasing the wire size,iii) the absorption threshold energy decreases by increasing strain for compressive and tensile strain and its behavior as a function of strain is approximately parabolic,iv) the absorption threshold energy(for all sizes) obtained using EMA is greater than the DFT results.     

On the electronic structure of Ag chalcogenides

The electronic structure of Ag chalcogenides in the α phase, which exhibit an interesting, electronic semiconducting behaviour as well as the fast ion transport, is discussed on the basis of an energy band structure calculation. As a simplest way of simulating the effect of the Ag ions on the electronic states, some hypothetical crystalline compounds are constructed such as the perovskite, the sodium chloride and the flourite structures. The absolute magnitude of the calculated conduction electron effective mass is quite small irrespectively of the structures, about 10% of the free-electron mass, in semiquantitative agreement with experiments. A deviation from an effective mass approximation near the conduction band bottom is found to be appreciable, and to explain reasonably well experimental results. An origin of these features of the conduction band is a rather strong hybridization of the Ag 5s band and the chalcogen s band. The calculation also shows that the hybridization of the Ag 4d band and the chalcogen p band can affect the absolute magnitude of the hole effective mass appreciably, and that the energy band gap depends sensitively on these s-s and d-p hybridization effects.     

Application of band theory to experimental eigen-state energies of In0.53Ga0.47As quantum wells lattice-matched to InP

Nonparabolic band structure of InGaAs/InAlAs multi-quantum wells was studied theoretically and experimentally. The electron effective mass was derived even from eigen-states and this nonparabolicity was explicitly determined as a function of energy. Electron eigen-state energies applying Kane’s bulk band theory fitted very well with our experiments in the multi-quantum wells.     

Electronic structure and optic absorption of phosphorene under strain

We studied the electronic structure and optic absorption of phosphorene (monolayer of black phosphorus) under strain. Strain was found to be a powerful tool for the band structure engineering. The in-plane strain in armchair or zigzag direction changes the effective mass components along both directions, while the vertical strain only has significant effect on the effective mass in the armchair direction. The band gap is narrowed by compressive in-plane strain and tensile vertical strain. Under certain strain configurations, the gap is closed and the energy band evolves to the semi-Dirac type: the dispersion is linear in the armchair direction and is gapless quadratic in the zigzag direction. The band-edge optic absorption is completely polarized along the armchair direction, and the polarization rate is reduced when the photon energy increases. Strain not only changes the absorption edge (the smallest photon energy for electron transition), but also the absorption polarization.     

基于光子带隙结构材料的分析及应用

光子与电子相比有更高的传输速度,且能量损耗小,以光子代替电子作为信息的载体是长期以来人们的一个梦想,光子禁带材料的出现,使人们操纵和控制光子的梦想成为可能．本文概述了光子禁带材料——光子晶体的基本概念、理论基础,并阐述了由其特有性质所带来的应用．