Co掺杂4H-SiC电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法研究Co掺杂4H-SiC的电子结构和磁性。计算结果表明:Co掺杂引入了空穴,产生自旋极化。Co掺杂4H-SiC的价带顶和导带底分别由Co的3d态和C的2p态占据,而Si的2p轨道作用较小。通过计算10种可能的掺杂位置,确定了铁磁性最稳定的组态。由于Co_0:3d-C:2p-Co_6:3d链之间存在一定的耦合关系,Co与C原子间强烈的d-p轨道杂化使得Co掺杂4H-SiC处于较稳定的铁磁基态。Co的引入使得基体空穴增加,缺陷调节下空穴载流子的远程交换(RKKY)机制导致了铁磁性的出现。

Fe、La掺杂LiNbO3电子结构和光学性质的第一性原理

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,研究本征LiNbO3晶体以及Fe、La掺杂LiNbO3的电子结构及光学性质。计算LiNbO3晶体在不同掺杂体系下的折射率、反射率、吸收函数、能量损失谱以及光电导率等光学性质。结果表明:本征LiNbO3晶体没有磁性,但可以通过Fe原子的诱导产生自旋极化。Fe掺杂LiNbO3体系产生的总磁矩为8.54μB,其主要是由Fe的3d轨道自旋极化引起的,而Fe原子提供的磁矩为3.40μB。掺杂原子可以有效调控LiNbO3晶体的电子结构和光学性质,为改善LiNbO3晶体的性能提供了可靠的理论依据。

Cu掺杂SnO2（110）面对CO气敏机理的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了有毒气体CO在本征和Cu掺杂SnO2(110)面不同原子位的吸附,通过对吸附能的比较得出了最佳吸附位置及吸附结构。计算结果表明,本征SnO2(110)面对CO的吸附很弱。而对于Cu掺杂SnO2的(110)面,掺杂浓度选2.7%和5.4%两组,分别用Sn15CuO24和Sn14Cu2O24表示。通过比较本征和不同Cu掺杂浓度下SnO2(110)面上CO的吸附能和电荷布居,发现Cu掺杂可显著提高CO的吸附性能,其中Cu掺杂浓度为5.4%的Sn14Cu2O24表面的吸附活性位点增加,吸附效果最好。

N掺杂6H-SiC电子结构的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法，对本征6H-SiC和Si空位、C空位、N掺杂6H-SiC的电子结构及磁性进行了计算。计算结果表明：本征6H-SiC和单一的N掺杂6H-SiC均没有磁性，但可以通过Si空位的引入产生自旋极化。在N和Si空位共掺杂6H-SiC的结构中，Si空位近邻的C原子自旋向上与自旋向下的态密度图明昆不对称，主要是由与Si空位近邻的C-2p轨道的自旋极化引起的。N和2个Si空位共掺杂6H-SiC的结构呈现反铁磁性。

第一性原理计算Al原子及空位掺杂6H-SiC的电子结构和磁性能（英文）

基于密度泛函理论的第一性原理,研究了6H-SiC的不同掺杂体系如碳空位(V_C)掺杂体系、硅空位(V_(Si))掺杂体系及(Al,V_(Si))共掺杂体系的电子结构和磁性。结果表明:单独的V_C或V_(Si)掺杂体系具有微弱的磁性,而(V_C,V_(Si))共掺杂体系呈现出强烈的磁性,其原因归结于V_C和V_(Si)之间强烈的耦合效应,致使碳原子附近的空位产生强烈的自旋极化。虽然在Al原子单独掺杂6H-SiC的体系中没有发现磁性,但是(Al, V_(Si))共掺杂体系具有明显的磁性,表明磁性并非源于Al原子的3p轨道,而是来源于C原子的2p轨道。研究结果为6H-SiC在稀磁半导体自旋电子器件上的潜在应用提供理论依据。