含氧空位锐钛矿TiO2光学性质的第一性原理研究

为了研究锐钛矿TiO2晶体中氧宅位对光学性质的影响,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.用第一性原理对含氧空位锐钛矿TiO2晶体进行了结构优化处理.计算了完整的和含氧空位锐钛矿TiO2晶体的电子态密度、复数折射率、介电甬数及吸收光谱的偏振特性.二者比较发现,引入氧空位后,锐钛矿TiO2的电子结构发生了变化,电子总态密度的费米面进入了导带,引起了莫特相变;含氧空位的锐钛矿TiO2晶体的Ti 3d态大约在-6.097 eV处出现了新的劈裂峰值.两种模型的介电函数虚部、吸收光谱以及复折射率的实部,它们的峰值位置一一对应.说明它们之间存在着内在的联系,这些都与电子态密度分布直接相关.理论分析和计算发现二者的介电函数虚部和吸收光谱峰值位置移动是弛豫效应影响的结果,同时,峰值大小变化是电子跃迁的几率来决定的.晶体的各向异性是由晶体结构的对称性决定的.     

SiC衬底上石墨烯的性质、改性及应用研究

大面积高质量石墨烯的制备及其改性对于纳电子器件相关研究有重要意义. 本文综述了近年来SiC衬底上石墨烯的相关研究, 包括外延法制备石墨烯、石墨烯与SiC衬底的作用机理、SiC衬底上石墨烯的改性方法以及外延石墨烯在器件等方面应用的重要进展. 目前, 外延法的工艺较为成熟且制备的较大面积石墨烯品质较好. SiC衬底和石墨烯之间的相互作用与衬底的表面原子种类、表面态、原子成键、钝化程度、电荷转移等密切相关, 其对石墨烯的电子能带、载流子种类产生明显影响. 实验与理论计算的结合可望加深对SiC衬底与石墨烯作用机理的理解, 并指导外延石墨烯改性及其在器件应用方面的进一步研究.     

用MOCVD法在玻璃和Si(100)基片上制备TiO2薄膜

采用大气开放式金属有机化合物化学气相沉积方法(AP-MOCVD),以四异丙醇钛(TTIP)为原料,在不同的实验条件下分别在Si(100)和玻璃基片上制备TiO2薄膜.当气化室温度为140℃,基片温度为350℃时,玻璃基片上生长的薄膜XRD谱中只出现了锐钛矿相(200)晶面的衍射峰,表明此时薄膜高度取向,在Si(100)基片上生长的TiO2薄膜也有取向性.通过SEM观察高度取向的TiO2薄膜表面出现四边形的微结构.     

基于CALYPSO方法研究晶体和团簇结构

对CALYPSO预测方法的原理和核心技术进行了详细的介绍,并应用该方法分别研究了单质锂晶体和硼原子团簇结构的有关粒子空间分布构造问题,从而对CALYPSO方法有了更深入的了解和认识。     

高氧空位浓度对锐钛矿TiO2莫特相变和光谱红移及电子寿命影响的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理研究,通过对锐钛矿TiO₂高氧空位浓度、态密度图及吸收光谱图的分析,发现锐钛矿TiO₂高氧空位浓度的条件下,高氧空位浓度对禁带变窄、吸收光谱红移和电子寿命都有很大的影响,从理论上进一步解释了高氧空位浓度对禁带变窄的原因.同时,锐钛矿半导体在高氧空位浓度时发生莫特相变和锐钛矿氧空位在等离子体中吸收光谱红移实验进行比较,发现锐钛矿TiO₂应适量控制高氧空位浓度对吸收光谱红移好于前者.适量控制高氧空位浓度的锐钛矿TiO 关键词： 锐钛矿 高氧空位浓度 吸收光谱红移 第一性原理     

石英玻璃高温分子动力学模拟中的势函数

根据石英玻璃高温下的分子动力学研究, 分析了势函数中多体势在高温应用下的局限性, 认为离子型对势在模拟石英玻璃高温结构方面优于多体势. 在原子电荷转移方面, 计算并分析了Si和O原子电荷大小对计算原子自扩散系数的影响, 发现用原子电荷转移较少的Morse势函数计算的原子自扩散激活温度比BKS势函数计算的低, 而且在同一温度下, 自扩散系数的计算值也随着原子电荷的减小而增大, 因此, 较小的原子电荷转移应该有利于石英玻璃在高温下的动力学性能的研究.     

对甲基苯磺酸废水光催化氧化处理的正交试验研究(英文)

在TiO2悬浮体系下,采用对甲基苯磺酸模拟废水进行半导体光催化氧化降解静态试验;利用正交试验研究了光催化氧化降解的主要影响因素(pH值、催化剂用量、光照强度、光照时间).结果表明:在一定条件下,催化剂投加量、溶液pH、照射光强度及光照时间均存在一个最佳值;依据其影响对甲基苯磺酸废水光催化降解反应的大小,各因素排列顺序为:光照时间(光照强度(初始pH(催化剂用量.在试验最佳条件下(pH=3,催化剂用量80 mg.L-1,光照强度500 W,光照时间120 min),对甲基苯磺酸能够完全降解.     

Oxygen vacancy in N-doped Cu₂ O crystals:A density functional theory study

The N-doping effects on the electronic properties of Cu2O crystals are investigated using density functional theory.The calculated results show that N-doped Cu2O with or without oxygen vacancy exhibits different modifications of electronic band structure.In N anion-doped Cu2O,some N 2p states overlap and mix with the O2p valence band,leading to a slight narrowing of band gap compared with the undoped Cu2O.However,it is found that the coexistence of both N impurity and oxygen vacancy contributes to band gap widening which may account for the experimentally observed optical band gap widening by N doping.     

First-principles study on the effect of high In doping on the conductivity of ZnO

Based on the density functional theory (DFT), using first-principles plane-wave ultrasoft pseudopotential method, the models of the unit cell of pure ZnO and two highly In-doped supercells of Zn0.9375In0.0625O and Zn0.875In0.125O are constructed, and the geometry optimizations of the three models are carried out. The total density of states (DOS) and the band structures (BS) are also calculated. The calculation results show that in the range of high doping concentration, when the doping concentration is hihger than a specific value, the conductivity decreases with the increase of the doping concentration of In in ZnO, which is in consistence with the change trend of the experimental results.