Hf、N以不同比例掺杂ZnO的第一性原理计算

基于第一性原理密度泛函理论,计算分析了Hf、N以不同掺杂比例掺杂ZnO(Zn_(16)O_(16))形成Zn_(15)O_(16-x_HfN_x(x=1,2,3,4)体系的结构参数、电子结构、Mulliken电荷布居和光学方面的性质.计算结果表明,掺杂体系晶胞体积不同程度增大;x=1时体系的费米能级上移进入导带使其呈现n型半导体特征,吸收峰和反射峰红移较小,尤其是反射峰,主要表现为强度的变化;但x=2,3,4体系的费米能级均在价带顶附近,且随掺杂比例的增大,掺杂体系的费米能级进入价带的深度逐渐增大,N 2p态的贡献作用也越来越显著,使掺杂体系呈现p型半导体特征,吸收峰和反射峰均有较大的红移,这将有利于ZnO体系在可见光领域的应用.

软胶体粒子形成束晶的动力学模拟

利用广义指数模型描述软胶体粒子,结合分子动力学模拟研究软胶体粒子形成束晶的动力学过程.通过等温压缩和等密度降温2个不同的过程,研究了束晶形成过程中结构变化特征和动力学路径对结构的影响规律.研究发现,与蒙特卡洛模拟结果相比,分子动力学模拟得到的结构随着密度的变化有明显的迟滞现象,这是由于考虑了真实的动力学因素引起的差异.此外,在相同温度和压力下通过不同的动力学路径得到的相结构不完全相同,这是由于动力学形成过程会对相结构产生很大的影响.

表面图案诱导两嵌段共聚物形成穿孔层状结构的模拟

利用耗散粒子动力学方法研究了两嵌段共聚物在表面圆形图案诱导下的相行为.通过调节圆形诱导图案的半径和嵌段共聚物薄膜的厚度,体系出现了非常丰富的穿孔层状相结构(PLS).经过区分将这些结构分为4类,并用PLS-Ⅰ,PLS-Ⅱ,PLS-Ⅲ,PLS-Ⅳ表示.绘制了这些结构与圆形图案半径和薄膜厚度关系的相图,并分析了这些结构出现的原因和规律,为设计和发展嵌段共聚物功能薄膜材料提供理论支持.

铌掺杂钛酸钡的电子结构与光学特性的第一性原理计算

基于第一性原理密度泛函理论框架下的平面波超软赝势计算方法,计算了铌(Nb)掺杂钛酸钡的电子结构和光学性质,并进行了分析.计算结果表明:与掺杂前的钛酸钡结构相比,电子结构方面,Nb掺杂后,费米能级穿过导带,使材料具有n型半导体的特性.从态密度图中可以得出,在费米能级附近的态密度主要由稀土元素贡献.光学性质方面,随着Nb的掺杂浓度的增加,静折射率增大,有效地增强了BTO对光的吸收,提高了其光电转换效率;从能量损失中看出掺杂后能量损失谱峰出现红移现象.

铁电体Ba_(1-x)Sn_xTiO_3的电子结构及光学性能的第一性原理研究

利用第一性原理密度泛函理论,计算了不同浓度Sn掺杂BaTiO_3的电子结构和光学性质.计算结果表明,掺杂Sn元素后,体系的禁带宽度减小,能态密度向低能方向移动,费米能级进入价带,体现出p型半导体的特征.在光学性质上,与未掺杂的BaTiO_3相比,掺杂后体系静折射率和静态介电常数减小;能量损失峰明显往低能区移动,且随着掺杂浓度的增大能量损失强度也有所增加.

Y掺杂BaTiO_3的电子结构及光学性质的第一性原理研究

利用第一性原理密度泛函理论,计算了不同浓度Y掺杂Ba Ti O3的电子结构和光学性质.计算结果表明:掺杂Y元素后,体系的禁带宽度增大,能态密度向低能方向移动,费米能级进入导带,体现出n型半导体的特征,改善了Ba Ti O3的导电性.在光学性质上,无入射光情况下的纯Ba Ti O3静态介电常数值为4.69,掺杂后静态介电常数改变比较大,尤其是高浓度掺杂后远远大于纯Ba Ti O3,这意味着其可能是一种新的介电材料.掺杂后,体系的能量损失峰明显向低能区移动,随着掺杂浓度的增大,能量损失强度也有所增加.

N、Hf单掺和共掺ZnO电子结构的第一性原理计算

基于第一性原理密度泛函理论,计算分析了纯ZnO,N、Hf单掺和共掺后ZnO体系的晶格常数、能带结构和态密度.计算结果表明:单掺时较纯ZnO体系的体积呈增大趋势,共掺时比N单掺略大;带隙宽度也呈现类似变化.此4种体系相比,N、Hf共掺的ZnO具有相对稳定的结构,相对较窄的带隙,与Hf单掺相比较弱的n型体系.

Zn_(1-x)Hf_xO的电子结构和光学性质的第一性原理计算

基于第一性原理密度泛函理论,计算分析了Zn_(1-x)Hf_xO(x=0,0.0312,0.0417,0.0625和0.1250)体系的晶格结构、电子结构,Mulliken电荷布居和光学性质。计算结果表明,随着Hf掺杂摩尔百分比的增大,晶体体积膨胀,费米能级进入导带,其附近的导带部分主要由杂质原子Hf的5d态贡献,Hf-O离子键成分作用凸显,故Hf的掺杂引入施主能级进而形成n型ZnO材料的可能性较大。且通过比较吸收谱、反射谱和折射谱,发现适量掺入Hf原子可使ZnO体系在高能区的透过率增加,能量损失谱出现红移。这些性质均与实验中Hf掺杂有类似结果,由此可知适量掺杂Hf的ZnO体系有望在制备光电子器件等领域发挥作用。

Co掺杂BaTiO_3的电子结构及光学性质的第一性原理计算

基于第一性原理密度泛函理论和剪刀近似操作计算分析了CoxBa1-xTiO_3(x=0,0.125,0.25,0.5)的电子能带结构、态密度和光学性质.计算结果表明:随着Co掺杂量的增加,Ba Ti O_3带隙发生变化,能带结构类型由间接跃迁变为直接跃迁,费米能级穿过价带,体现了p型半导体特征,静介电常数变大,反射率有了很大程度的变化,静折射率变化较大.