纳米级自旋电子学材料取得重要进展

因为纳米级的自旋电子学器件需要在纳米尺度上仍能在较高温度下保持优异性能的高自旋极化率材料，故与半导体相容的半金属铁磁体近来受到高度重视．文章介绍作者在这个方向上研究工作的最新重要进展：通过大规模系统的高精度第一原理计算，作者发现三个3d过渡金属硫系化合物的闪锌矿相具有优异的半金属铁磁性，并且其结构性能适合做成具有足够厚度的薄膜或层状材料，便于应用于纳米级自旋电子学器件。     

半导体所在GaAs纳米线结构相变的研究方面取得重要成果

作为传统的Ⅲ-V族半导体,GaAs体材料的稳定相是闪锌矿结构。但是当进入到纳米尺度时,由于表面积相对增加,又由于纤锌矿结构的表面能较低,使得GaAs纳米线上容易出现纤锌矿结构,互相竞争的结果往往是两相共存,还夹着很多平面缺陷(planar defect)。因此如何得到纯闪锌矿或者纯纤锌矿结构的     

高压下ZnS的电子结构和性质

运用密度泛函理论体系下的平面波赝势(PWP)和广义梯度近似(GGA)方法，计算研究了闪锌矿结构的ZnS晶体在不同的外界压强下的电子结构. 通过分析发现，随着外界压强的增大，晶格常数和键长在不断缩小，从S原子向Zn原子转移的电荷越来越少，Zn—S键的共价性逐渐增强，Zn原子和S原子的态密度都有不同程度的变化，而且还有向低能量移动的趋势. 当外界压强达到24GPA时，ZnS从直接带隙半导体变成间接带隙半导体，而且随着压强的增大，间接带隙逐渐变小，直接带隙逐渐增大. 关键词： 闪锌矿结构 态密度 能带结构 密度泛函理论     

闪锌矿GaN弹性性质、电子结构和光学性质外压力效应的理论研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波赝势方法,结合广义梯度近似(GGA)下的RPBE和局域密度近似(LDA)的CA-PZ交换-关联泛函对闪锌矿结构的GaN在高压的性质进行了系统研究. 计算结果表明:弹性常数、体模量、杨氏模量和能隙都具有明显的外压力效应,计算结果与实验值和理论值很好的符合. 同时利用计算的能带结构和态密度系统分析了GaN的介电函数、折射率、反射率、吸收系数和能量损失函数等光学性质及其外压力效应. 分析结果为GaN的设计与应用提供了理论依据. 关键词： 第一性原理计算 电子结构 光学性质 闪锌矿GaN     

Co掺杂闪锌矿ZnO的磁性和光学性质

采用自旋极化密度泛函理论方法对Co掺杂闪锌矿ZnO的能带结构、态密度、磁学和光学属性进行了研究.计算结果显示:Co掺杂闪锌矿ZnO的基态是反铁磁态,具有金属性特征;而铁磁态具有半金属性特征.铁磁耦合在费米能级附近出现了明显的自旋劈裂现象,表现出明显的不对称性和强烈的Co 3d和O 2p杂化效应.磁矩主要来源于Co 3d轨道电子以及部分近邻耦合的O 2p轨道电子,大小与Co原子的掺杂位置有关.光学性质计算结果显示,Co掺杂闪锌矿ZnO在可见光范围内都有较强的光吸收能力,吸收峰在高能区发生了红移现象.理论计算结果表明,Co掺杂闪锌矿ZnO或许是一种优异的磁光材料.     

闪锌矿结构杂质振动特性的研究

本文给出闪锌矿结构中替位杂质的声子谱。系统分析了杂质诱发的局域模,禁带模和共振模的形成规律及特性。除了TA带上方的准局域模外,还发现了在TA声学带下方的新的低频共振模式。 关键词：     

基于闪锌矿晶体中受激电磁耦子散射产生可调谐太赫兹波的理论研究

基于受激电磁耦子散射原理,采用已报道的利用非线性光学参量振荡方法产生可调谐太赫兹波的实验条件作为理论分析的实验模型,以GaAs,GaP, InP,ZnTe晶体为代表,计算分析了在闪锌矿晶体中参量振荡产生太赫兹波的吸收、增益特性,对输出THz波的调谐特性给出了详尽分析.分析太赫兹波高效耦合输出的腔型结构,并与掺氧化镁铌酸锂晶体组成的太赫兹波参量振荡器做对比. 关键词： 太赫兹波 太赫兹波参量振荡 电磁耦子 闪锌矿晶体     

Si(001)衬底上闪锌矿ZnO的制备与分析

采用分子束外延方法在室温下于Si(001)表面上生长ZnO材料。实验发现:样品为闪锌矿和六角结构的ZnO混合多晶薄膜,其表面分布着一系列具一定取向的近似长方形的纳米台柱结构。在不同参数的高温退火后,这些梯形台柱将变小,形成梯形纳米环,或分解为较小的纳米柱及其团簇结构等。分析表明:ZnO混合多晶薄膜的形成,以及表面纳米台柱的演变,与Si(001)衬底、较低温的生长温度及热效应等因素相关联。     

闪锌矿Ga_(1-x)Al_xN电子结构和光吸收的第一性原理

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法,计算了不同浓度Al(x=0,0.125,0.250,0.375,0.500)掺杂闪锌矿GaN体系的电子结构和光学吸收谱。结果表明:Al掺杂导致系统的晶格常数减小,禁带宽度增大,吸收谱蓝移,可以达到日盲区紫外线探测器的要求。     

Optical Properties of Zinc-Blende InGaN/GaN Quantum Well Structures and Comparison with Experiment

Optical properties of zinc-blende InGaN/GaN Q W structures are investigated using the multiband effective-mass theory. The transition wavelength values at 300 K ranged from 440 to 570nm in the investigated range of the In composition and the well width. The theoretical wavelengths show reasonable agreement with the experimental results. The optical gain decreases with the increasing well width. This is mainly due to the reduction in the quasi-Fermi-level separation because the optical matrix element increases with the well width.