一种量子级联激光器能带电子温度计算新方法

基于电子动能与温度的关系以及费米黄金定律,对速率方程进行了优化,使其能够计算电子温度,进而实现了更为精准的速率方程求解。与已有的动能平衡法比较,该方法对能带电子温度变化过程进行了详细的描述,故无需采用优化算法求解,所以可以避免因陷入局部最优解而带来的多次计算的收敛值一致性较差的问题。计算结果表明,该方法在选取不同的初始温度时,通过自洽求解,即可解出各能级电子温度,且均可获得一致性较好的收敛值。

浅谈能带电子的有效质量

本文分析了有效质量的物理意义,并对它的张量性质进行了讨论。

Si掺杂锐钛矿相TiO_2的电子能带结构

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法对Si掺杂前、后锐钛矿相TiO2的电子能带结构、电子态密度以及吸收光谱进行计算。结果表明,Si掺杂导致锐钛矿相TiO2的禁带宽度略增大0.048 eV;掺杂前锐钛矿相TiO2的价带和导带主要由O的2p和Ti的3d轨道构成,Si掺杂后其价带和导带主要由Si的3p、Ti的4s和Ti的3d轨道构成;Si掺杂可导致锐钛矿相TiO2的吸收边蓝移。

钙钛矿型YNiO_3电子能带结构的第一性原理

采用第一性原理计算了钙钛矿材料YNiO3正交相、单斜相的电子能带结构。计算结果表明:YNiO3正交相为直接带隙,带隙大小约为0.99 eV;单斜相低能导带向费米面移动进入带隙区,与费米面相交而部分填满,使其具有金属性而导电。同时发现,Ni在正交相中只存在一种组态Ni3+,而在单斜相中则存在Ni2+和Ni4+两种不同的组态,即存在电荷歧化2Ni3+→Ni2++Ni4+。

导电高聚物聚吡啶的电子能带及其结构研究

聚吡啶(简称PPy)易于进行n-型掺杂并使其电导率大大提高,可用于制作高聚物电池的负极,本文将PPy视为准一维体系,采用EHMO/CO方法计算了新合成的导电高分子材料——聚吡啶4种可能构型的电子能带。

一种由自由电子能带模型计算费米能级的方法

对面心立方 (fcc)、体心立方 (bcc)和六角密堆积 (hcp)三种不同结构的晶体 ,在假设它们的原胞中包含8个价电子并将价电子近似为自由电子的情况下 ,采用“自由电子气理论”和“自由电子能带模型” ,研究其根据费米球确定的费米能级EF 与根据自由电子能带模型计算的平均键能Em。研究结果表明 ,由自由电子能带模型计算所得 3种不同结构晶体 (因而电子密度也不一样 )的平均键能Em 等于各自自由电子系统的费米能级EF。平均键能Em 是我们在异质结带阶理论计算中建议的一种参考能级 ,研究结果在深化对平均键能Em 物理实质认识的同时 ,提供了一种借助于自由电子能带模型计算自由电子系统费米能级EF 的新方法。

钛酸铅铁电体电子能带结构的第一性原理研究

采用第一性原理全势线性缀加平面波方法计算了铁电材料PbTiO3(PTO)的顺电相、铁电相的电子结构.计算表明PTO的顺电相是直接带隙,铁电相是间接带隙,对顺电相和铁电相的带隙起主要作用的是Ti的3d态和O的2p态,其大小分别为1.741 eV和1.877 eV.PTO由顺电相到铁电相时,有部分电荷从O转移到Pb和Ti,于是在O与Pb和Ti之间有一个更强的杂化,降低了原子间的短程排斥力,有利于铁电相的稳定.

钙钛矿型PbZrO_3电子能带结构的第一性原理研究

采用第一性原理局域密度近似下的投影缀加平面波方法精确计算并比较了钙钛矿材料PbZrO3低温正交相(反铁电相)、高温立方相(顺电相)的电子能带结构.PbZrO3作为一种重要的反铁电材料,在高密度储能电容器,换能器和可控开关电容等领域具有重要的应用前景,同时关于其反铁电来源和电场驱动下的反铁电相变的理论研究具有重要意义.第一性原理方法可以从微观上揭示结构与性能之间的内在联系,有助于理解一些性质产生的根源.PbZrO3晶体从立方相到正交相的结构相变源于氧八面体ZrO6的扭曲畸变和阳离子Pb2+相对于阴离子O2-的移动.第一性原理计算结果显示:PbZrO3正交相及立方相的能带均为直接带隙绝缘体,带隙大小分别约为2.61eV、2.35eV,两相价带和导带主要是O的2p态及Zr的4d态、Pb的6p态组成;相对于立方相,PbZrO3正交相大约在-5eV附近,Pb的6p态、Zr的4d态及O的2p态有一个强峰,表明O、Zr与Pb的杂化效应比顺电相的增强,这是PbZrO3与BaTiO3同为钙钛矿结构但有不同的铁电行为的原因;由顺电相到反铁电相时,局域的Pb 6s态向低能移动,且O 2p也向低能移动并伴随着能带展开,这与Pb-O之间形成的杂化效应增强有关,它们的杂化起着降低原子间的短程排斥力的作用,有利于反铁电畸变的形成.能量计算结果也表明,反铁电相能量比顺电相的低0.44eV,进一步证实了PbZrO3基态为反铁电相.

势垒区δ掺杂量子阱Si／Ge_（0．3）Si_（0．7）的电子能带结构及电子密度分布

在有效质量近似基础上，采用非均匀网格有限差分法，通过对薛定谔—泊松方程的自洽求解，得到了生长在Ｇｅ０．３Ｓｉ０．７（００１）衬底上的势垒区８掺杂量子阶Ｓｉ／Ｇｅ０．３Ｓｉ０．７的势位及电子密度分布．讨论了量子阶的几何结构参数——阱宽及δ掺杂位置和δ掺杂密度对势阱内电子密度分布的影响．

软X射线发射光谱法研究过渡金属硅化物的价电子能带结构

用软 X射线发射光谱法对 Mn Si、Mn Si1.7这两种组成的过渡金属锰硅化物的价电子能带构造进行了研究 .首先在硅表面上形成了 Mn Si、Mn Si1.7单一相薄膜 ,并用 X射线衍射谱得到证实 .然后测量了这两种锰硅化物的软 X射线发射光谱 Si- Kβ发射光谱和 Si- L2 ,3发射光谱 ,Si- Kβ发射光谱反映的是硅化物的价电子能带的 Si- p部分电子态密度 ,而 Si- L2 ,3发射光谱反映的是硅化物的价电子能带的 Si- s,d部分电子态密度 .Mn Si、Mn Si1.7的 Si- L2 ,3发射光谱具有不同的形状 .这些不同形状的原因 ,对比着这两种硅化物的晶体结构和价电子的能带结构进行了分析与讨论 .

超晶格(Ge_2)_1/(GaAs)_m(110)(m=1-20)的电子能带结构研究

在紧束缚的框架下,利用重整化方法计算了超晶格(Ge_2)_1/(GaAs)_m(110)(m=1-20)的电子能带结构。计算结果表明,对不同m的超晶格(Ge_2)_1/(GaAs)_m(110) 都具有间接能隙结构,而且间接导带底的电子状态具有明显的二维特性。单层超晶格(Ge_2)_1/(GaAs)_1(110)具有非常小的间接和直接禁带宽度。当GaAs层的层数m逐渐增加时,导带的电子状态逐渐由三维特性向二维特性过渡,但是这一过渡对布里渊区内的各点,情况都各不相同。超晶格导带底的横向色散关系当m≥10以后,基本上不再随m的增加而改变。

石墨烯电子能带结构的计算

基于碳原子的sp^2杂化理论和能带理论,运用紧束缚近似方法计算了石墨烯的能带结构,分析了石墨烯二维电子气的性质.

基于多体摄动理论的CaO电子能带结构及光吸收谱的研究

使用多体摄动理论研究了碱土金属氧化物CaO的电子激发态和光吸收谱.运用GW近似方法来改进DFT对电子交换关联的处理,并计算了CaO电子能带结构.考虑到电子与空穴的相互作用,运用二粒子格林函数理论来求解Bethe-Salpeter方程,计算电子-空穴激发态,并在此基础上计算光吸收谱.计算结果 CaO能隙为7.0 e V,与实验结果 7.1 e V符合很好;并且CaO光吸收谱的理论结果与实验数据也相符合.

生长在Ge_xSi_（1－x）（001）衬底上的量子阱Si／Ge_xSi_（1－x）的电子能带结构

根据电子能带的畸变势常数计算了生长在ＧｅｘＳｉ１－ｘ（００１）衬底上的量子阱Ｓｉ／ＧｅｘＳｉ１－ｘ的电子势垒高度，讨论了电子势垒高度随合金组分ｘ的变化情况。并用包络函数方法计算了不同合金组分ｘ时的量子阱的子能带结构。计算结果表明［００１］及［００１］导带底电子量子阱处在Ｓｉ层，而其它四个导带底能谷的电子量子阱处在ＧｅｘＳｉ１－ｘ合金层。两类量子阱的电子势垒高度均随着衬底合金组分ｘ的增加而增加。

自由电子能带中的平均键能与费米能级

根据半导体自由电子能带模型 ,文中在面心立方 (fcc)晶体、体心立方 (bcc)晶体和 6角密堆积 (hcp)晶体中研究自由电子能带的平均键能 Em 和费米能级 EF 的关系 ,并得出自由电子能带的平均键能 Em 相当于费米能级 EF 的研究结果。其结果有助于了解平均键能 Em 的物理实质 ,同时也为自由电子系统提供一种通过自由电子能带计算费米能级 EF(或费米半径 k F)

聚二乙炔电子能带结构的研究

聚二乙炔(polydiacetylenes)具有平面的全共轭主链,并可被制备成宏观大小的单晶,因而是研究聚合物物理、化学性质的理想模型.它的物理、化学性质,特别是作为导电材料的导电机理与其价带及导带的结构密切相关.通过改变聚二乙炔的侧基可以对其主链几何结构及电子能带结构产生影响,进而改变其物理化学性质.

生长在In_xGa_（1－x）As（001）衬底上应变薄层GaAs的电子能带结构

采用经验的紧束缚方法对生长在ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ（００１）衬底上的应变薄层ＧａＡｓ的电子能带结构进行了计算。应变对能带结构的影响按标度定则进行计算，其中标度指数根据对畸变势常数的实验值进行拟合而确定。给出了ＧａＡｓ／ＩｎｘＧａ１－ｘＡｓ（００１）能带结构随衬底合金组分ｘ的变化关系，讨论了应变对能带色散关系的影响。

(HgS/CdS)_nHgS线状超晶格电子能带结构

建立了由两种不同材料构成的沿轴向的线状超晶格体系的薛定谔方程,并对(HgS/CdS)nHgS线状超晶格作具体计算,探讨了势阱和势垒宽度对电子能谱的影响。结果表明:沿轴向方向的线状超晶格系统的电子能谱存在能带结构,低能带的宽度要比高能带的宽度小;势阱宽度增大和势垒宽度减小会使带底的位置降低而带宽增大;圆柱半径在40 左右时,第一禁带宽度最大。

温度对势垒区δ掺杂量子阱Si／Ge_（0．3）Si_（0．7）的电子能带结构的影响

采用有效质量近似下的包络函数方法，对在不同温度下的势垒区δ掺杂量子阱Ｓｉ／Ｇｅ０．３Ｓｉ０．７的势位及电子密度分布进行了自洽计算．详细地研究了温度对势位及电子密度分布的影响．

生长在Si（001）衬底上的Ge_xSi_（1－x）合金的电子能带结构

采用紧束缚方法对生长在Ｓｉ（００１）衬底上的ＧｅｘＳｉ１－ｘ合金形变层的电子能带结构进行了计算，并与ＧｅｘＳｉ１－ｘ合金的能带结构进行了比较．计算结果表明，对大部分合金组分ｘ（０≤ｘ≤０．９），形变层的导带底处在△轴上；当ｘ≥０．９后，导带底处在Ｌ点．形变层的直接能隙Ｅｇ（）及间接能隙Ｅｇ（△）和Ｅｇ（Ｌ）都比同组分ｘ的合金小，其下降量随组分ｘ的增大而增大．形变层的价带顶自旋－轨道分裂值△ｓ。也比相同组分的合金大，其增大值也随合金组分的增加而增加．