钛原子位置对立方BaTiO3电子结构的影响

本文基于密度泛函理论(DFT)的第一原理方法,计算了Ti原子位置对BaTiO3电子结构的影响.Ti的位置变化导致晶格畸变,使电子结构发生变化;从能带结构、能态密度(DOS)、电子密度、Mulliken布居等计算结果分析表明,导带和价带主要由Ti的3d电子和O的2p电子,Ti原子位置的变化,使Ti的3d电子能量分布上移,而O的2p电子能量下移;Ti位置变化,Ti的3d电子与的sp电子形成的杂化轨道更趋向离子化,以致于使OI出现了正电荷,表明发生了的2p电子向Ti的转移;O原子电子的转移使得Ti原子在导带的3d电子能量降低,与O原子在价带的2p电子能量重叠,禁带消失;随着畸变程度提高,转移逐渐增强,使禁带宽度逐渐减小,直至完全消失.     

BST类氧化物铁电薄膜的生长研究

利用脉冲激光分子束外延(PLMBE)并结合反射式高能电子衍射(RHEED)方法,针对BST类氧化物铁电薄膜的生长机理进行了较为系统的实验研究。通过生长模式、生长相图、弛豫时间等的变化规律提出氧化物薄膜的原胞生长机理,通过原位实时监测生长过程获得～300℃的最低层状晶化温度,通过界面形成的压应力、张应力调控薄膜表面的形貌结构,通过不对称介质超晶格的设计获得高性能的铁电极化强度,通过过渡层技术在Si基片上实现了铁电薄膜取向生长等。     

ZnO在Al2O3(0001)表面的吸附与成键

采用基于密度泛函的分子动力学赝势方法, 对ZnO在α-Al₂O₃(0001)表面的吸附进行了理论计算, 研究了ZnO分子在Al₂O₃表面吸附成键过程、吸附能量与成键方位、表面原子结构变化以及表面化学键特性. 结果表明ZnO在表面吸附后消除了吸附前表面Al-O层的弛豫, 化学结合能为434.3(±38.6)kJ·mol^−1. 吸附后ZnO化学键(0.185±0.01 nm)与最近邻的表面Al-O键有30°的偏转角度, Zn在表面较稳定的化学吸附位置正好偏离表面O的六角对称约30°. 通过吸附前后原子布居数、态密度以及成键电子密度的分析, 表明ZnO的O^2−与表面上的Al³⁺所形成的化学键具有强离子键特征; 而Zn²⁺同基片表面O^2−形成的化学键有明显的共价键成分, 主要来自于Zn 4s与O 2p的杂化, 以及部分Zn 3d与O 2p的杂化.     

SrTiO3同质外延过程中的反射高能电子衍射图案分析

在激光分子束外延实验中,用RHEED原位监测了SrTiO3基片初始、退火以及同质外延过程中的表面形态.通过对RHEED图案分析,获取了表面面内的晶格常数振荡与衍射条纹的半高宽振荡现象,前者是由退火重构表面与薄膜之间的界面造成的,后者与二维岛边界的弛豫相关.另外还观察到了等离子体对入射电子束的影响而导致的RHEED强度振荡行为的相位移现象. 关键词： 反射高能电子衍射 SrTiO3 表面晶格常数及衍射强度振荡     

α-Al2O3(0001)表面弛豫及其对表面电子态的影响

在周期边界条件下的κ空间中 ,采用基于密度泛函理论的局域密度近似平面波超软赝势法 ,对最外表面终止层为单层Al的α Al2 O3 超晶胞 (2× 2 ) (0 0 0 1)表面结构进行了弛豫与电子结构计算研究 .结果表明 ,最外表面Al-O层有较大的弛豫 ,明显地影响了表面原子与电子结构 ,布居分析表明表面电子有更大的几率被定域在O原子的周围 ,表现出O的表面态 .进一步分析了表面弛豫前后表面电子密度、态密度变化 ,表面能级分裂主要来自于O的 2 p轨道电子态变化 .通过对比弛豫前后的表面电子局域函数 (ELF)图 ,分析了表面成键特性 .     

四方相BaTiO3铁电性的第一性原理研究

在广义梯度近似下，利用超软赝势对立方相和四方相BaTiO3晶胞中Ti原子沿c轴位移时体系的能量、原子间电子云重叠布局数和各原子上的净电荷等进行了自洽计算.结果显示，当Ti原子沿c轴位移0012nm时，四方相BaTiO3体系能量最低，其自发极化强度为0261C/m2，该结果与实验数据相符合；同时表明，O原子的2p轨道和Ti原子的3d轨道的杂 化是BaTiO3晶体出现铁电性的重要原因. 关键词： 四方相BaTiO3 铁电性 位移 态密度     

热释电薄膜在红外探测器中的应用与研究进展

探讨了热释电效应及热释电薄膜红外探测器的工作模式,特别是探测器单元对热释电薄膜的材料与低温生长要求.为了克服薄膜生长过程中较高的基片温度对ROIC的破坏性影响,一方面发展了离子束辅助沉积、外延缓冲层等多种低温生长技术;另一方面发展了复合探测器结构设计,已研制出了性能良好的铁电薄膜非制冷红外焦平面阵列,其NEDT可达20 mK.     

钛酸钡薄膜生长初期粒子形态及其反应机理的模拟研究

在激光分子束外延生长钛酸钡(BaTiO₃,BTO)薄膜过程中,初期多粒子碰撞反应过程是薄膜形成的关键过程。本文采用密度泛函理论中的广义梯度近似(DFT/GGA),在PW91/DNP水平上研究了Ba、Ti、O、O₂、BaO、TiO₂以及BTO分子在真空中的优先反应形成与演化过程,计算研究了它们碰撞反应及其中间体的形成机理,获得了相应中间体的几何结构、过渡态及反应活化能,并运用前线轨道理论分析了BTO分子形成机理。对比BTO、SrTiO相似文献   

SrTiO3薄膜生长初期Sr,Ti,O原子分子反应机理的理论研究

在激光分子束外延(LMBE)生长SrTiO3(STO)薄膜过程中,激光闪蒸出的Sr,Ti,O原子的微观反应过程及粒子形态是STO薄膜生长初期形成的关键.采用密度泛函理论中的广义梯度近似(DFT/GGA)方法,在PW91/DNP水平上研究了Sr,Ti,O原子在真空中的优先反应过程和形态,计算研究了SrO,TiO2和STO分子形成的反应机理,获得了相应的中间体和过渡态及反应活化能,并运用前线轨道理论分析了STO分子的形成机理.对比计算了STO分子可能的几何构型,得到了比较稳定的构型,其几何特征与STO单胞部分相似.计算研究表明,SrO,TiO2,STO分子是LMBE外延生长STO薄膜初期的主要粒子形态.