亚纳米尺度测量界面晶格振动的方法:四维电子能量损失能谱技术

本文介绍了近年来发展的四维电子能量损失谱(four-dimensional electron energy loss spectroscopy,4D-EELS)方法的原理及在界面晶格动力学研究方面的应用。详细阐述了四维电子能量损失谱数据采集的需求、方案设计、技术特点等,并对比了该方法与其它散射谱学方法,尤其是振动谱学技术的主要优缺点。该方法的主要特点是在具有较高能量分辨率的同时,可以分别实现较高的空间、动量分辨能力,也可以通过调整实验参数灵活地在二者间取得平衡,从而将色散测量的空间分辨率提高至纳米量级。这一方法的发展使得声子色散的测量不再依赖于中子散射、同步辐射等大科学装置,也不再局限于大单晶样品的测量,能够实现对单个纳米结构甚至单原子尺寸的界面进行色散测量。

Si空位缺陷对β-FeSi_2电子结构和光学性质影响的研究

采用基于密度泛函理论的赝势平面波方法对含Si空位的β-FeSi_2缺陷体系的几何结构、能带结构、态密度和光学性质进行计算.结果表明,Si空位引起了晶格结构发生畸变,能带变窄,在价带与导带之间形成一个独立能带,费米面整体向上发生微小偏移,形成了P型半导体.对光学性质的研究发现,由于Si空位的介入使其邻近原子电子结构发生变化,静态介电常数ε_1(0)增大;ε_2的第一峰的位置向低能端移动,吸收系数发生微小红移.

第一性原理计算Al掺杂的正交相Ca_2Si的电子结构及光学性质

采用基于第一性原理方法对Ca_2Si和Al掺杂Ca_2Si的能带结构、态密度和光学性质进行计算.结果表明Al掺杂引起了晶格结构畸变,晶胞体积增大;Al掺杂Ca_2Si使得费米能级插入价带中,Ca_2Si导电类型变为P型半导体,禁带宽度由未掺杂时的0.26减小到0.144eV,价带主要由Si的3p,Al的3p以及Ca的4s和3d共同贡献,导带主要由Si的3p态贡献;光学性质的结果显示,由于Al掺入,ε1(0)值增大,ε2(ω)向低能端移动,吸收系数、复折射率增大,反射率减小.

Cu掺杂ZnO纳米薄膜的制备与磁性

通过溶胶-凝胶旋涂法,在Si基底上制备Cu-ZnO薄膜,并对其微观结构、表面形貌和磁性进行研究.XRD和SEM结果显示,Cu的掺杂并没有改变ZnO薄膜的六角纤锌矿结构,并且适度的掺杂提高了ZnO纳米薄膜的结晶质量.磁性分析结果显示,掺Cu后的样品均显示出室温铁磁性,在一定掺杂范围内,样品的磁性逐渐增强,当Cu的掺杂量达到质量分数9%时,由于出现了反铁磁性的CuO,导致磁性减弱.综合分析表明,样品室温铁磁性来源于Cu^(2+)-O^(2+)-Cu^(2+)磁交换耦合作用.

从散射波函数方法中导出的非平衡格林函数公式

给出了从Landauer-Buttiker′s散射波函数导出无相互作用介观系统中的非平衡格林函数公式的严格证明.结果表明:尽管散射波函数理论和非平衡格林函数理论基于非常不同的物理思想,但在应用上这2个等价的理论工具是可以互补的.

中学数学教学中的“双美”渗透

对中学数学中的美学进行了初步探讨,从而集中指明了决定数学教学中渗透“双美”的四方面,即“双美”的内容、渗透的意义、特点和途径。

稀土(Y、Ce)掺杂b-FeSi_2光电性质的第一性原理研究

基于第一性原理赝势平面波方法,对稀土(Y、Ce)掺杂β-Fe Si2的几何结构、电子结构和光学性质进行了计算与分析。几何结构的计算表明,Y或Ce掺杂后β-Fe Si2的晶格常数改变,晶胞体积减小。电子结构的计算表明,掺入稀土后β-Fe Si2费米面附近的能带结构变得复杂,带隙变窄;总电子态密度发生了变化,Y的4d轨道电子态密度和Ce的4f轨道电子态密度主要贡献给费米面附近。光学性质的计算结果表明,Y或Ce掺杂后β-Fe Si2的静态介电常数明显提高,介电函数虚部ε2的峰值均向低能方向移动并且减弱,折射率n0明显提高,消光系数k的峰值减弱,计算结果为β-Fe Si2材料掺杂稀土改性的实验研究提供了理论依据。

稀土(La,Y)掺杂Ca_2Si的电子结构及光学性质

基于第一性原理计算了稀土元素La、Y分别掺杂和共掺杂Ca_2Si的几何结构、能带结构、电子态密度及光学性质。计算结果表明,La单掺杂和La/Y共掺杂使得Ca_2Si晶胞体积增大,带隙变窄,而Y掺杂后晶胞体积减小,带隙变宽。La、Y单掺杂和共掺杂后费米能级进入导带,Ca_2Si变为n型半导体,Ca_2Si的介电函数、消光系数和吸收边均向低能方向移动,折射率和反射率均增大。

新型二维半导体材料磷烯掺杂改性研究

采用第一性原理赝势平面波方法,对硼(B)、氮(N)、砷(As)掺杂新型二维半导体材料磷烯的几何结构、电子结构和光学性质进行了计算与分析。计算结果表明:掺杂后,磷烯的结构参数a1、a2、θ1、θ2发生了明显的变化。B掺杂后,磷烯的带隙变窄,且由直接带隙转变为间接带隙半导体;N和As掺杂后,仍是直接带隙半导体,但带隙数值发生改变。B和N掺杂后,出现了新的态密度峰,这是由B原子的2p态电子和1N的2s态电子贡献的。光学性质的计算表明:B和N掺杂后,磷烯的静态介电常数ε1(0)明显减小,表现出介电能力减弱、导电能力增强;介电函数的虚部ε2的峰值减弱,是由于P的3p态电子和B的2p态电子、N的2p态电子发生了轨道杂化,削弱了不同能级间的电子跃迁;吸收系数峰值减弱,说明材料的透射性能增强;损失函数峰值向低能方向大幅移动且峰值大大降低,使得磷烯在紫外光范围的能量损失降低。As掺杂后,对光学性质的影响不像B和N掺杂那样变化显著。希望以上的研究结果能为新型二维半导体材料磷烯的开发与应用提供理论指导。