氧空位对ZnO基(110)二维膜材料电子结构的影响研究

在密度泛函理论方法的基础上,系统研究了本征氧化锌和氧空位氧化锌的(110)二维膜材料的形成和电子结构性质.计算分析结果表明,ZnO的本征(110)二维膜比氧空位的(110)二维膜稳定性高,ZnO的(110)二维膜有失去氧的倾向.本征ZnO的(110)膜为直接带隙型材料,带隙宽度为2.3 eV,氧空位(110)膜为间接带隙型材料,带隙宽度为1.877 eV.氧空位的(110)膜导带向下移动,并且导带中的能级简并化.氧空位(110)膜材料的导带底能级有2个能谷,分别位于1.877 eV和1.88 eV,这些位置的能级有效质量比本征膜大幅度增大,这些位置的电子速度普遍较低. ZnO的(110)膜产生氧空位之后,Zn的s电子参与形成其价带顶能级.氧空位(110)膜材料中Zn-O键的混合型结合倾向增大.     

半导体超晶格系统中的磁电调控电子自旋输运研究

通过采用转移矩阵方法求解自旋电子隧穿过程,理论研究了半导体超晶格系统中电子自旋输运的磁电调控行为.结果表明：仅对超晶格系统施以磁调制,隧穿系数将出现自旋分裂,随磁场增强,电导自旋极化率变大且展宽于费米能区;若选取不变磁场情况,同时施以间隔周期电场调制,超晶格的电子极化率将有更为显著地提高.进一步发现,随电场强度的改变,电子自旋输运行为显然存在两个明显不同区域,下自旋电子将在不同调制区域表现为不同的变化趋势.然而,若对周期磁超晶格施加间隔两周期的电调制,自旋电导输运的临界行为消失,电导极化率在高能区的共振峰 关键词： 半导体超晶格 自旋输运 磁电调控     

Y2O3:Bi,Yb减反转光薄膜的制备及其性能研究

采用脉冲激光沉积(PLD)方法在湿法腐蚀后的Si(100)衬底上制备了Y₂O₃:Bi,Yb减反转光薄膜。所制备的薄膜在300~800nm波长范围内的平均反射率最低至5.28%,同时在晶体硅太阳能电池最佳响应范围内的980nm附近表现出了良好的下转光特性。与非减反下转光薄膜相比较,具有减反结构的Y₂O₃:Bi,Yb下转换薄膜的转光强度有了明显的提升。随着衬底腐蚀时间在一定范围内的延长,Bi³⁺和Yb³⁺的发射峰强度线性增大。该减反转光薄膜为太阳能电池效率提高提供了一种简单可行的方法。

     

周期性分流微通道的结构设计及散热性能

微通道散热器在集成电路中具有重要应用,但目前传统的长直微通道散热过程导致温度不均匀,散热效率较低.本文设计了一种周期性分流微结构并与传统微通道进行集成,实现了一种高效率的周期性分流微通道散热器.基于以上周期性分流微通道,系统研究了单根微通道内微结构数目、微结构的排布方式及结构参数对其散热性能的影响.结果表明,引入的分流微结构可增大换热面积、打破原有层流边界层、促进冷/热冷却液混合、显著改善微通道散热性能.在100 W/cm2的热流密度下,入口端冷却液流速为1.18 m/s时,单根微通道内引入9组微结构后,其最高温度下降约24 K,热阻下降约44%,努塞尔数增大约124%,整体传热性能(PEC)达1.465.进一步地,微结构采用交错渐变的周期排布方式,沿流动方向逐渐变宽的扰流元使得冷却液被充分利用,减少了高/低温区的存在且缓解了散热面沿流动方向存在的温度梯度,压降损失相较于均匀排布也有一定程度的降低,有效提升了散热效率.本文提出的周期性分流微通道将在大功率集成电路及电子冷却领域中具有广阔的应用前景.     

Er∶YbF3转光薄膜的制备及衬底温度对其光学性能的影响

采用脉冲激光沉积(PLD)方法在Si(100)衬底上成功制备了具有上下转换的Er∶YbF₃转光薄膜。研究发现,所制备的Er∶YbF₃转光薄膜实现了上下转换两种机制的结合,能有效地把紫外光和红外光转换到非晶硅太阳能电池最佳响应范围内的656 nm处。进一步分析了衬底温度对薄膜相结构及光学性能影响的物理机制。当衬底温度高于500 ℃时,薄膜会随着温度的升高而结晶性变强,但有杂相生成。研究结果表明,Er∶YbF₃转光薄膜的光学性能在衬底温度为500 ℃时最佳,有望应用到非晶硅太阳能电池上使其光电效率提高。     

不同基底的GaN纳米薄膜制备及其场发射增强研究

采用脉冲激光沉积 (PLD) 方法在Si及SiC基底上制备了相同厚度的GaN纳米薄膜并对其进行了微结构表征及场发射性能测试分析. 结果表明: 基底对于GaN薄膜微结构及场发射性能具有显著的影响. 在SiC基底上所制备的GaN纳米薄膜相对于Si基底上的GaN纳米薄膜, 其场发射性能得到显著提升, 其场发射电流可以数量级增大. 场发射显著增强应源于纳米晶微结构及取向极化诱导增强效应. 本研究结果表明, 要获得优异性能场发射薄膜, 合适基底及薄膜晶体微结构需要重点考虑. 关键词： 基底 GaN 纳米薄膜 场发射     

含孔缺陷石墨烯纳米条带的电学特性研究

本文系统地研究了不同形状(三方、四方及六方) 的孔缺陷对锯齿形石墨烯纳米条带电学特性的影响. 结果表明: 孔缺陷形状对于石墨烯纳米条带的电导及电流特性影响显著, 其可能源于不同形状的孔缺陷边界对于电子散射的不同; 另外, 当缺陷悬挂吸附氢或氮原子, 将引起孔缺陷形状改变, 因此不同孔缺陷吸附对于石墨烯纳米条带的电学特性的影响也各不相同. 本研究将为石墨烯基电子器件失效分析及石墨烯孔结构器件设计提供有价值的理论指导. 关键词： 石墨烯 孔缺陷 电学特性     

TiO2材料(100)典型晶面的形成与电子结构的研究

在超软赝势密度泛函理论基础上计算分析了TiO2基(100)晶面低维材料的形成、电子结构和光学性质.结果表明,TiO2基(100)晶面低维材料的形成焓大于TiO2块体材料的形成焓,其稳定性比TiO2块体材料低.TiO2基(100)晶面低维材料带隙为2.760 eV,高于其体材料,其带隙为间接型.其价带顶和导带底主要分别由O p电子和Ti d电子形成,并且Ti的d电子和O的p电子在-2.5 eV处有局域作用.TiO2基(100)晶面低维材料电子局域化程度增大,Ti和O之间的离子性结合程度增强.TiO2基(100)晶面低维材料在140.8 nm处有最强的反射峰,其反射系数达23.9;,其在34.5 nm处有强的选择性吸收,并且在33.3 nm和138.9 nm处有最强的能量损失.     

Site occupation of doping La3+ cations and phase transition in Na0.5Bi0.5TiO3–BaTiO3 solid solution

The effects of La doping on the ferroelectric properties of 0.92Na0.5Bi0.5TiO3-0.08BaTiO3(NBT-BT) solid solution have been studied both experimentally and theoretically.The experimental results show that an abnormal ferro-toantiferroelectric phase transition is induced by La doping in NBT-BT.The first-principles calculations indicate that La3+ cations selectively substitute for the A site in NBT-BT as donors.Furthermore,the computed binding energy reveals that La cations is most likely to substitute Ba 2+or Na+,not Bi3+,at A site as donors in NBT-BT,as supported by our Raman spectra.The ferro-to-antiferroelectric phase transition of La-doped NBT-BT is believed to originate from the lattice aberrance and redistribution of valence electrons,thus strengthening the bonding of A-O,enhancing the hybridization between the A cation d orbital and O 2p orbital,and resulting in the deflection of the polar direction of NBT-BT lattice.     

Anomalous spin of the Chern-Simons-Georgi-Glashow model

With the Coulomb gauge, the Chern-Simons-Georgi-Glashow (CSGG) model is quantized in the Dirac formalism for the constrained system. Combining the Gauss law and Coulomb gauge consistency condition, the difference between the Schwinger angular momentum and canonical angular momentum of the system is found to be an anomalous spin. The reason for this result lies in the fact that the Schwinger energy momentum tensor and the canonical one have different symmetry properties in the presence of the Chern-Simons term.