Na掺杂CuInSe2电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理全电子势线性缀加平面波方法（FPLAPW）,对金属Na掺杂CuInSe2晶体的几何结构进行了优化,从理论上给出了Na掺杂CuInSe2晶体结构参数并对掺杂前后总态密度及分态密度进行了对比分析,讨论了Na掺杂对CuInSe2晶体性能的影响。     

稀土金属Yb掺杂MgF2电子结构和光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理平面波超软赝势方法,研究稀土金属Yb掺杂MgF2晶体的几何结构、电子结构和光学性质。发现Yb掺杂螈凡晶体在导带底出现杂质能带,且掺杂后晶体在108．67nm和323．8nm两处出现较强的吸收峰,该结果与实验吻合较好。另外,通过分析得出Yb掺入扩大了F-s态且使F-s态与P态发生重叠Mg易晶体掺杂后的优越性能主要源于Yb4f-5d态之间的跃迁,该机理与过渡金属掺杂有本质的不同。     

C掺杂TiO2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)的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了C元素掺杂TiO2晶体的几何结构、电子结构和光学性质。通过对比发现,由于C原子的掺入,体系的禁带宽度减小。结合态密度进行分析,给出了禁带宽度减小的主要物理机制,并给出了掺杂后材料的光学性质,提出了C掺杂TiO2体系在光学元器件方面的潜在应用。     

单原子催化剂Ir1/MoS2表面上NH3吸附理论研究

采用密度泛函理论与周期性平板模型相结合的方法,对单原子催化剂Ir在MoS2表面的fcc、hcp两个吸附位和NH3在单原子催化剂Ir1/MoS2上的四个吸附位的6种吸附模型进行了构型优化和能量计算,得到了Ir原子最稳定的吸附位以及NH3的优势吸附位;并对最佳吸附位进行了电荷密度差和态密度分析.结果表明:Ir1/MoS2体...     

N掺杂2TiO（001）面调制效应的第一性原理研究

采用基于周期性密度泛函理论的第一性原理,文章计算了N吸附于锐钛矿2TiO 晶体表面和掺杂于2TiO （001）的表面及次表面后晶体结构的变化及形成能,并讨论了能带结构及态密度的变化。通过形成能的比较发现, N最佳掺杂位为2TiO （001）表面空穴位,且掺杂后在2TiO 表面形成新的成键结构。通过对能带的观测可以发现由于N的掺杂使得2TiO 出现明显的半金属性。     

Nb,Fe单原子掺杂单层MoSe2电子结构及光学性质的理论研究

文章基于密度泛函理论,研究了本征及Nb,Fe单原子掺杂单层MoSe₂的电子结构及光学性质。计算发现,本征单层MoSe₂和Nb-MoSe₂为直接带隙半导体,Fe-MoSe₂为间接带隙结构;Fe-MoSe₂较本征单层MoSe₂导电性大大提高,实现了由半导体向半金属的过渡。由态密度分析得出了本征及Nb,Fe单原子掺杂单层MoSe₂能量状态主要由Mo 4d,Se 4p轨道电子所贡献的结论,并对各原子掺杂体系轨道电子的能量贡献和掺杂类型做了探讨。此外,还详细分析了费米能级附近的自旋态密度、杂质带、磁性之间的联系。光学性质方面,比较了本征单层MoSe₂与各掺杂体系的复介电常数和光吸收系数,在红外光区Fe-MoSe₂的吸收系数高于本征单层MoSe₂。本征单层MoSe₂的光吸收系数为9.69×10⁴ cm^-1,是区域最大吸收峰。上述研究表明,通过对单层MoSe₂的Nb,Fe掺杂可使电子输运特性得到了增强,为高活性自旋电子和光电子器件设计和研究开辟了新的前景。     

MoS2/SnS2异质结催化性能增强的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,系统研究了单层MoS2、单层SnS2和MoS2/SnS2异质结体系的几何结构、电子结构和功函数等性能.结果表明,MoS2/SnS2异质结的带隙明显小于单层MoS2 (001)和单层SnS2(001),这有利于降低光子激发能,提高光吸收能力.通过计算MoS2/SnS2异质结的差分电荷...     

碳掺杂硅原子链电子输运性质的第一性原理计算

运用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法,对5个Si原子构成的链耦合在Au（100）之间所形成的三明治结构的纳米结点的电子输运性质进行了第一性原理计算,结果得到在两极距离为20.556 A时,几何结构最稳定,此时平衡电导为0.711G0（=2e2/h）;在此稳定结构中,把中间的一个Si原子替换成C原子后,其平衡电导为1.344Go.电子主要是通过Si原子链的p电子轨道进行传输的.在-1.0～1.0V的电压范围内,随着正负偏压的增大,电导减小;在相同电压下,掺C后的Si链的电导比未掺杂Si链的电导大,即掺C能有效提高Si链的电子传输性能.     

Co掺杂ZnO的电子结构及磁性质

本论文选择目前研究较少的ZnO立方闪锌矿结构,基于密度泛涵理论的超软赝势法(USPP),结合局域密度近似(LDA),应用Material Studio5.5软件采用LDA+U方法进行计算。计算本征态下ZnO(1*1*1,2*1*1,2*2*1不同超晶胞)的电子态密度,能带结构,分析得出本征态ZnO的总态密度价带主要由Zn的3d和O的2p轨道电子组成,验证了靠近费米能级附近处的价带。计算Co替代立方结构ZnO的Zn的态密度和能带结构,并与本征态下ZnO的态密度和能带结构做比较,发现掺杂后电子态密度无较大变化,导带在Co掺杂浓度为25%时最宽即导电性最强,禁带宽度在掺杂后变窄。由实验得出的Zn1-xCoxO的磁化强度随温度和磁场强度的变化,绘制不同掺杂浓度样品的M-T和M-H曲线,讨论材料的磁化性质,并结合电子结构计算结果。     

正交CaTiO3电子结构及光学性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论,采用第一性原理投影缀加波方法(PAW),应用广义梯度近似(GGA)处理交换关联能,计算了正交CaTiO3块体材料的晶格参数、电子能带结构、态密度和光学性质。几何优化结果获得的晶格参数和原子坐标与已有的理论和实验数据很吻合。研究表明,正交CaTiO3是带隙为2.43 eV,价带顶和导带底都在Γ点的直接带隙半导体,价带顶和导带底主要由Ti-3d,O-2p态杂化而成。另外,计算了正交CaTiO3的吸收光谱,发现在波长较短的紫外光波段有一强烈吸收峰,基于能带和态密度分析了吸收光谱与电子跃迁间的关系,为正交CaTiO3的应用提供了理论依据。     

CaF_2电子结构与光学性质的计算

根据密度理论, 采用平面波赝势和广义梯度方法, 在对C aF2 晶体结构进行了几何优化的基础上, 计算了电子结构与光学性质. 计算结果表明, 两个 价带的宽度分别为1. 873eV 与4. 549eV, 静态介电常数为??1 ( 0) = 1. 9335, 具有很宽的透光范围、很低的反射系数.     

Al、P掺杂Si原子链电子输运性质的第一性原理计算

运用密度泛函理论结合非平衡格林函数的方法对直线硅原子链及其分别掺杂Al、P原子的电子输运性质进行了第一性原理计算.结果发现未掺杂Si原子链的平衡电导为1.237 G_0,电子主要通过p轨道电子形成的π键进行输运;掺杂Al能改变Si原子链的电子输运行为,使LUMO隧穿共振峰离费米面更远,平衡电导减小为0.491 G_0;掺杂P原子使Si原子链的LUMO峰离费米面更近,平衡电导增加为1.621 G_0,更有利于改善Si原子链的电子输运性能.     

Co 掺杂 TiO2纳米管吸附 CO 的密度泛函研究

采用密度泛函理论（DFT ）研究了Co原子在（0,3）和（6,0）这两种 TiO2纳米管上掺杂的稳定结构及CO在掺杂Co原子的TiO2纳米管上的吸附情况．从吸附结构、电子特性以及投影态密度（PDOS）等方面分析发现,由于Co原子掺杂而在导带底和价带顶产生的杂质态使纳米管的带隙明显减小．CO分子通过它的C端与Co原子结合,进而吸附在掺杂后的TiO2纳米管上．此外,通过分析 Mulliken原子电荷发现,Co的掺杂能够促进CO分子和纳米管之间的电子转移,从而增强了纳米管对CO的响应和吸附能力．     

Mn掺杂MgF2光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论（DFT）第一性原理平面波超软赝势方法计算Mn掺杂MgF2晶体的几何机构、电子结构和光学性质。结果表明,经过胁掺杂MgF2的浓度为12．5％时,体系的结构并没有发生明显的结构畸变或相变。但体系的能带结构,尤其是费米面附近的能带结构有重要的影响。对吸收光谱和介电常数有所调制,结果与实验测量大致吻合。     

c掺杂-Si3N4的电子结构和光学性质

运用密度泛函平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),对替代式C掺杂卢β-Si3N4的超晶胞电子结构进行了模拟计算,分析了β-Si3N4:C的电子结构和光学性质.对C掺杂前后电子结构的异同以及价键的一些性质进行了对比分析发现,由于C的掺杂,价带宽度展宽,导带宽度和禁带宽度均变窄;态密度出现了几个新的峰,平均峰值有所减小.通过对比分析光吸收系数发现,相对于β-Si3N4的光吸收系数,β-Si3N4:C的吸收系数有所降低,并且向长波方向移动,100nm处的吸收峰向长波方向移动约11.8 nm.     

C掺杂β-Si3N4的电子结构和光学性质

运用密度泛函平面波赝势方法（PWP）和广义梯度近似（GGA）,对替代式C掺杂β-Si3N4的超晶胞电子结构进行了模拟计算,分析了β-Si3N4：C的电子结构和光学性质．对C掺杂前后电子结构的异同以及价键的一些性质进行了对比分析发现,由于C的掺杂,价带宽度展宽,导带宽度和禁带宽度均变窄;态密度出现了几个新的峰,平均峰值有所减小．通过对比分析光吸收系数发现,相对于β—Si3N4的光吸收系数,β-Si3N4：C的吸收系数有所降低,并且向长波方向移动,100nm处的吸收峰向长波方向移动约11．8nm．     

掺硫GaSe电子结构及光学性质的第一性原理研究

基于第一性原理密度泛函理论,采用局域密度近似的赝势平面波方法计算了掺硫元素红外光学材料Ga Se晶体的物性,包括晶体结构参数优化、微观电子结构和宏观光学性质.计算的纯Ga Se晶格常数的结果与其他实验值较吻合,随着硫含量的增加Ga Se1-xSx晶格常数呈减小趋势.计算得到的电子带结构表明,Ga Se1-xSx是直接带隙半导体材料,能带带隙宽带随着硫含量增加而逐步增加.通过分析计算所得的Ga Se1-xSx光吸收曲线发现该系列晶体具有良好的光学质量,随组分比增加,固溶体Ga Se1-xSx吸收曲线低能端光吸收限蓝移.     

关于 AlN（0001）／NbB2（0001）层间作用力稳定性的第一性原理研究

AlN（0001）／NbB2（0001）层间相互作用力的稳定性由第一性原理的总能量密度泛函理论表征。其计算结果表明最稳定的NbB2（0001）的结构以B为终端原子层。本文把有着不同终端的AlN（0001）层和NbB2（0001）层连接在一起去构成所有的AlN（0001）／NbB2（0001）相互作用层模型,并且计算他们之间的层间相互作用能量来确定相对稳定的模型。得出的结论是在AlN（0001）／NbB2（0001）结构中由Al在B上层的层间相互作用形式是最稳定的结构。     

C掺杂碱土金属硫化物的半金属铁磁性和结构稳定性的第一原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理,在广义梯度近似下,计算了C掺杂碱土金属硫化物X4CS3的晶格常数、体积、总能量和磁矩,并且计算了X4CS3(X=Mg,Ca和Sr)的磁矩、体积、能带结构和态密度的半金属性随压强的变化情况.从目前的研究结果来看,X4CS3的总能量在自旋时的值比无自旋时的值要小,这说明铁磁态要比非铁磁态更加稳定.随着压强的增大,X4CS3的磁矩随之降低.Mg4CS3曲线变化比Ca4CS3和Sr4CS3要更加平稳,说明Mg4CS3铁磁态更加稳定.当压强大约在140 GPa时,Sr4CS3磁矩趋近于零,由铁磁态向非铁磁态转变,存在二级相变;而Mg4CS3和Ca4CS3的二级相变点还没有找到.根据能带和态密度图可知,压强的增加破坏了X4CS3的半金属性.     

Ta2O5能带结构与性质的第一性原理模拟

Ta2O5是一种在薄膜材料中具有重要用途的晶体材料。采用第一性原理平面波赝势法,分别计算了本征态Tazos晶体以及存在0空位（Vo）、Ta空位（VTa）、0反替位Ta（Ota）和O间隙（Oi）本征缺陷时Ta2O5晶体的态密度和能带结构,得到了不同的带隙值并对计算结果进行了分析,该结果表明0反替位Ta（OTa）缺陷存在时对Tazos晶体能带结构的带隙值影响最大,其次是O空位（Vo）。