第一性原理对(NaP3)n(n=1～5)团簇的几何结构和性质的研究

本文采用第一性原理研究了(NaP3)n(n=1～5)团簇的几何结构、能隙、电荷分布以及态密度.研究结果表明: NaP3团簇为线型结构,是(NaP3)n(n=1～5)团簇中的基本单元,随着n增大,团簇转变为环状结构和空间结构,; (NaP3)3团簇的能隙出现峰值, 表明该团簇较其他团簇有较高的稳定性; (NaP3)3团簇中对于高能量区域的态密度是由Na 3s和P 3p轨道贡献,其中在费米附近的能量主要由P 3p轨道贡献, 对于低能量区域的态密度主要由Na 3s轨道贡献; (NaP3)n(n=1～5)团簇中的Na原子电荷分布均为正值, 表明电荷总体上是从Na原子转移到P原子.     

周期变截面波导中的多缺陷态*

设计了一种具有对称结构的多缺陷周期变截面波导,并在其Bragg禁带中实现了多缺陷态的产生。研究表明,通过调整缺陷的个数和长度可实现对缺陷态数目的选择和缺陷态中心频率的调谐。另外,改变重复周期个数可对缺陷态的带宽进行调节。通过对各缺陷态的声场分布进一步分析,我们发现声压沿波导中心轴呈对称或反对称分布。对称缺陷态的最大声能量总是向长度较小的缺陷处偏移,而反对称缺陷态则相反,总是向长度较大的缺陷处偏移。利用这种偏移特性可实现对多缺陷态的声场调控。这不仅使我们对声缺陷态的认识更加深入,更有利于功能型声波导器件的发展与应用。     

Analysis and design of electromagnetic band gap structures with stratified and inhomogeneous media

In this study, a generalized and easy to use method based on Hill's equation and chain matrix concept is used to analyze the electromagnetic wave propagation in stratified dielectric and inhomogeneous media with arbitrary profiles.Numerical simulations are performed to compute the reflection and transmission of several Electromagnetic Bandgap (EBG) structures for various permittivity profiles and given polarization as well as incidence angles of driving fields.Multilayer structures are analyzed and optimized to enhance their selectivity performances. Obtained results agree excellently well with other published data.     

Cavity resonant mode in a metal film perforated with two-dimensional triangular lattice hole arrays

The transmission property of metallic films with two-dimensional hole arrays is studied experimentally and numerically. For a triangular lattice subwavelength hole array in a 150 nm thick Ag film, both cavity resonance and planar surface modes are identified as the sources of enhanced optical transmissions. Semi-analytical models are developed for calculating the dispersion relation of the cavity resonant mode. They agree well with the experimental results and full-wave numerical calculations. Strong interaction between the cavity resonant mode and surface modes is also observed.     

Formation of copper islands on a native SiO2 surface at elevated temperatures

A combination of in situ X-ray photoelectron spectroscopy analysis and ex situ scanning electron- and atomic force microscopy has been used to study the formation of copper islands upon Cu deposition at elevated temperatures as a basis for the guided growth of copper islands. Two different temperature regions have been found: (I) up to 250 °C only close packed islands are formed due to low diffusion length of copper atoms on the surface. The SiO₂ film acts as a barrier protecting the silicon substrate from diffusion of Cu atoms from oxide surface. (II) The deposition at temperatures above 300 °C leads to the formation of separate islands which are (primarily at higher temperatures) crystalline. At these temperatures, copper atoms diffuse through the SiO₂ layer. However, they are not entirely dissolved in the bulk but a fraction of them forms a Cu rich layer in the vicinity of SiO₂/Si interface. The high copper concentration in this layer lowers the concentration gradient between the surface and the substrate and, consequently, inhibits the diffusion of Cu atoms into the substrate. Hence, the Cu islands remain on the surface even at temperatures as high as 450 °C.     

缺陷对单层MoS_2电子结构的影响

为了研究缺陷对单层MoS_2的电子结构,本文基于密度泛函理论框架下的第一性原理,采用数值基组的方法计算了MoS_2的Mo位缺陷、S位缺陷的能带结构和态密度.结果发现:Mo位缺陷、S位缺陷的MoS_2的能带结构中的价带顶与导带底都在Q点,为直接带隙材料;其中Mo位缺陷体的禁带区域都出现5条新能级,S位缺陷体的禁带区域出现了3条新能级;缺陷体能带结构的能量下降与体系中未成键的电子有关.对于态密度而言,Mo位缺陷体的费米能级处出现了峰值,表明Mo位缺陷会对其光电性质带来影响.同时分析电荷分布发现,Mo缺陷周围存在着负电荷聚集的现象,S缺陷周围存在正电荷聚集的现象.     

激光全息光刻技术在微纳光子结构制备中的应用进展

微纳光子结构研究随着光子学、半导体物理学及微加工技术的发展而逐渐蓬勃开展,并在其结构、理论、制备技术等方面取得了系列进展。受限于目前的微加工技术水平,要成功制备大尺度、高质量的光子材料仍然存在着一定挑战。激光全息光刻技术作为一种简便快捷的微结构制作技术已经发展成为一种经济快速制作大面积微纳超材料及光子晶体模板的重要手段。介绍了激光全息光刻技术的原理,详细阐述了该技术在制作三维面心立方、木堆积结构、金刚石结构光子晶体以及光学周期类准晶、手性超材料、周期性缺陷结构等微纳光子结构中的应用研究进展。激光全息光刻技术成功制作微纳光子结构为光子材料在更多领域的广泛应用提供了基础和方法。     

纳米三明治结构光子超材料中电磁场振荡行为研究

对金属-介质-金属的三层纳米三明治结构中的磁性等离子体模式特性进行了时域有限差分数值计算分析,并给出该类谐振器的品质因数变化规律.基于纳米三明治结构中的磁性等离子体模式对该种结构进行设计,研究几何构型参数以及介质材料折射率对磁性等离子体模式的调控规律.以电感电容等效电路近似理论对纳米三明治结构磁性等离子体模式谐振频率的变化规律进行理论解释,理论解释与数值计算结果符合很好.同时还研究了纳米三明治振荡器对电磁能量的限制,并从热和辐射两方面分析了该类结构的品质因数变化情况,可为基于磁性等离子体模式的新型波导及激光器结构的设计提供指导.     

第一性原理比较研究MnPm(M=Al,Ga,In,2≤n+m≤3)团簇

利用密度泛函理论对MnPm (M=Al,Ga,and In,2≤n+m≤3)团簇的几何和电子结构性质及稳定性进行了研究.结果表明,三原子的MnPm团簇是二重态,而单体则是三重态.富P的MP2团簇是具有C2V对称性的等腰三角形结构,而富M的M2P团簇则是具有Cs对称性的三角形结构.在三原子磷化物团簇中,MP2团簇比M2P团簇稳定,而后者中M-P键的强度比前者强.对于这些小的磷化物团簇,电离势高于裂解能,表明裂解比电离占优势.Ga2P比Al2P和In2P的HOMO-LUMO能隙和电离势都高,归咎于在富金属的M2P团簇中,相对较强的Ga-P键.     

表面氧钝化碳化硅纳米团簇电子结构和光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论(DFT)和广义梯度近似(GGA),对氧钝化条件下4H-SiC纳米团簇的电子结构和光学性质进行了研究。计算了不同直径的4H-SiC纳米球氧钝化后的能带结构、电子态密度和光学性质。团簇的尺度在0.4~0.9 nm之间,构建表面仅存在硅氧双键和表面仅存在碳氧双键的两种模型。研究表明硅氧双键和碳氧双键所引起的缺陷态位于原4H-SiC的价带和导带之间,并且缺陷态与价带顶的能量差随纳米团簇颗粒直径的增大而减小;缺陷态主要是由Si原子外层电子和氧原子外层电子轨道杂化引起的。同时,由于氧的存在,对碳化硅的结构产生一定的影响,这也是缺陷态形成的一个原因。另外,碳氧双键和硅氧双键钝化对4H-SiC纳米团簇的光学性质有着不同的影响。在表面仅存在C=O的情况下,4H-SiC纳米团簇表现出各向同性的性质。在表面仅存在Si=O的情况下,4H-SiC纳米团簇表现出各向异性的性质。