Si掺杂InN的电子结构和光学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论框架下的第一性原理平面波超软赝势(PWP)方法,结合广义梯度近似(GGA)计算了Si掺杂的InN的电子结构和光学性质,包括能带结构、态密度、介电常数、吸收系数、反射和电子能量损失等.计算表明掺入Si后电子趋于深能级分布,介电函数虚部出现新峰、反射峰的强度有所增强,吸收边和电子能量损失谱有蓝移现象;这些变化与Si掺杂后引起电子密度改变有关.

第一性原理研究ZnS掺V的光学性质和电子结构

运用密度泛函平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),对替代式掺杂钒(V)的闪锌矿(ZnS)的超晶胞电子结构进行了计算。研究了ZnS掺杂的光学性质及其电子结构,通过分析发现,光吸收的计算结果与运用配位场理论得到的计算结果以及实验数据符合较好;同时还对引入杂质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:因为杂质V的引入,态密度出现了几个新的峰,并且本体能带向低能方向偏移了大约2.5 eV,V所带正电荷为0.28,比任何一类Zn原子都要小,S—V键的共价性最强、键长最短。

电子关联对聚乙炔中激子类型的影响

在SSH哈密顿基础上引进弱电子关联,对反式聚乙炔链中光致激子的产生和演化过程实施分子动力学模拟.弱关联强度参数U取值0～1.250 eV,V=U/2取值0～0.625 eV.计算结果表明,关联强度的大小影响链中元激发类型,U<0.555 eV时产生的元激发为孤子-反孤子对,U>0.555 eV时产生的元激发为正负荷电极化子对.为进一步讨论该类型一维系统中不同类型激子的产生、输运、衰减等动态过程,关联强度参数U的选择提供参考.

铁的电子自旋相变对下地幔方镁铁矿光学性质的影响

本文采用第一性原理方法,计算了(Mg0.8125,Fe0.1875)O方镁铁矿理想晶体和含氧离子空位点缺陷晶体在下地幔压力范围内的光学性质.理想晶体吸收谱数据表明,与晶体场理论预测的结果一致,铁在高压下的电子自旋相变将导致方镁铁矿吸收光谱显著蓝移,从而使得近红外区域出现了透明的现象.然而,令人感兴趣的是,含空位缺陷晶体的结果与晶体场理论的结果有本质差别,却与实验观测一致:电子自旋相变将使得近红外区的吸收性显著增强.同时,含空位缺陷晶体的折射率结果显示,压力、波长以及电子自旋相变对下地幔方镁铁矿的折射率有较明显地影响.

压力对β-Si_3N_4的电子结构和光学性质的影响

采用基于密度泛函平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),对不同压强下β-Si3N4的电子结构和光学性质进行了计算,较好地解释了已经报道的实验结果,进一步研究了β-Si3N4其它物理参数随外压力的变化规律.

自旋电子学简介及其研究进展

自旋电子学主要研究电子自旋在固体物理中的作用,是一门结合磁学与微电子学的交叉学科,其研究对象包括电子的自旋极化、自旋相关散射、自旋弛豫以及与此相关的性质及其应用等.基于电子自旋的自旋电子器件能够大大提高信息处理速度和存储密度,而且具有非易失性、低能耗等优点.简单介绍了自旋电子学的概念及其研究内容,综述了自旋电子学目前的研究及应用进展.

用光谱和电子顺磁共振测量值来确定顺磁离子在晶体中的局部结构(英文)

推导了３ｄ５离子在Ｏｈ对称强场图象下包括Ｔｒｅｅｓ和Ｒａｃａｈ修正的全晶体场和自旋－轨道作用矩阵，并将该矩阵应用于ＫＭｇＦ３：Ｍｎ２＋和ＫＺｎＦ３：Ｍｎ２＋．计算结果支持用吸收光谱和电子顺磁共振测量数据确定局部结构，也支持一个近似等价的ＳＣＦ－ＭＯ模型计算．另外，作为一种予测，由ＣｓＣａＦ３：Ｍｎ２＋的光谱算得电子顺磁共振参量为ａ＝４．４７×１０４ｃｍ－１．

掺有Cr^(3+)的LaAlO_3晶体的吸收光谱和电子顺磁共振谱的解释

采用赵敏光提出的双ξd轨道模型,利用完全对角化的方法统一地解释了掺有Cr3+离子杂质的LaAlO3晶体的吸收光谱和电子顺磁共振谱,所得结果与实验符合得很好.还根据实验值拟合得到畸变了的键角为54.86°.研究表明高阶微扰公式是一种近似的方法,微扰公式本身并无法确定被略去的项是否能很快地收敛,因而是不太可靠的,不适用于研究结构畸变,而应采用完全对角化方法.

三角对称晶体场中3d^(3,7)离子电子顺磁共振参量的严格微观表示式及其对半导体ZnO:Co^(2+)的应用(英文)

根据唯象自旋哈密顿和微观相互作用之间的近似等效性，本文导出了３ｄ３，７离子在三角对称四面体场中的基态４Ａ２（Ｆ）的电子顺磁共振参量的微观公式．利用这些公式和对角化１２０阶能量矩阵。

MX线性链上荷电扭折孤子陷获的电子束缚态

本文从 Baeriswl-Bishop 模型出发,研究了线性的 MX 链(M=过渡金属离子,X=卤素离子)的荷电扭折孤子所陷获的电子束缚态.结果表明,在 Peierls 能隙中除了已知的中央能隙态(midgap state)外还存在一个新的浅束缚态.对此浅束缚态与光吸收实验的可能联系,作了简单讨论.

掺氧化钙及相变对高压下立方氧化锆电子结构和光吸收的影响

研究表明,立方氧化锆可作为冲击波实验中的窗口材料.为了使得该材料在常态下保持结构稳定,需添加稳定剂——氧化钙.然而,掺杂会导致其在29 GPa的冲击压力下从立方转变为斜方Ⅱ结构相.因此,该材料在冲击压缩下的电子结构和光学吸收性质以及作为光学窗口的适用压力范围是值得研究的重要问题.本文运用第一性原理的方法,分别计算了在100 GPa范围内两种结构氧化锆的电子结构和光学吸收性质.结果表明:(1)在立方结构相区,冲击压力将导致其吸收边蓝移,而在斜方Ⅱ结构相区,却使得其吸收边红移;(2)在立方结构相区,掺杂将引起能隙变窄(吸收边红移),但对于斜方II相区,却导致能隙变宽(吸收边蓝移);(3)冲击结构相变使得能隙变窄,吸收边红移.本文数据建议,掺氧化钙的立方氧化锆在95GPa的冲击压力范围内可作为光学窗口材料.

下地幔硅酸盐矿物的结构和电子相变对其高压下光学性质的影响

基于第一性原理平面波超软赝势法并结合局域密度近似,计算了(Mg_(0.875),Fe_(0.125))SiO_3钙钛矿和(Mg_(0.9),Fe_(0.1))SiO_3后钙钛矿晶体在高压下的光学性质.计算数据表明:(1)钙钛矿的结构相变将导致其吸收性增强,证实了基于实验数据的推断.(2)后钙钛矿二价铁吸收带的波数位置与实验观测结果相近.(3)在后钙钛矿相区,压力将导致吸收带的强度缓慢增加,但二价铁自旋态的转变对其吸收谱的影响却非常微弱.(4)钙钛矿的结构相变将导致其折射率升高;在后钙钛矿相区,压力及自旋态转变对折射率的影响不明显.(5)波数大约在12500 cm^(-1)以下,后钙钛矿折射率随波数的增加而降低,钙钛矿的折射率则变化不大;波数大约在12500 cm^(-1)以上,钙钛矿折射率随波数的增加而增大,后钙钛矿的折射率则显著上升.

电子相互作用对聚苯胺激子性质的影响

在碱式聚苯胺的Baranowski B櫣ttner Voit模型哈密顿基础上,确定了相互作用强度参量,探讨了电子相互作用对聚苯胺激子性质的影响.自洽变分计算的结果表明:计入长程库仑力后,聚苯胺激子理论吸收峰发生分裂,与实验观测值更为吻合.

顺式聚乙炔中极化子电子态的研究

本文在反式聚乙炔分立模型的基础上,考虑到顺式聚乙炔中的孤子对间存在着吸引力.引入孤子对间的禁闭势,作为顺式聚乙炔的分立模型.对顺式聚乙炔中极化子的电子态的研究发现:电子晶格耦合常数λ=0.4,对不同的禁闭参数r.在导带、价带的顶部或底部存在四个新的电子局域态;λ=0.25,对不同的禁闭参数,能隙中的二个新的局域态不出现.它们均为浅局域态.本文结果支持了最近发现孤子新的电子局域态的结果.本文方法可推广到基态具有非简并的类似系统.

γ-Si_3N_4在高压下的光学性质研究

采用基于密度泛函平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA-PW91),详细计算了不同压力下γ-Si3N4的光学性质(反射系数、吸收系数、复介电常数、折射系数).分析了压力对光学性质的影响,发现在高压条件γ-Si3N4的一些光学性质并不发生太大的变化,表明γ-Si3N4在高压条件下的光学应用是可行的.

(Mg,Fe)SiO_3钙钛矿在高压下光学性质的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法并结合局域密度近似(LDA),计算了(Mg_(0.875),Fe_(0.125))SiO_3钙钛矿在高压下的光吸收和折射率性质.结果表明:(1)计算得到的二价铁吸收带的波数位置以及其吸收带随压力增大出现的蓝移现象与实验观测结果基本一致.(2)压力是导致二价铁吸收带强度降低的一个重要因素,而二价铁自旋态的转变对其吸收带强度的降低没有贡献.因此,实验中观测到的二价铁吸收带强度的降低或许与其自旋态的转变无关.(3)在近红外和可见光区,折射率随着压力增大而降低,随波数增加而缓慢上升.

Si／SiNx／SiO2多层膜的光致发光

采用射频磁控溅射法,制备了具有强光致可见发光的纳米Si/SiNx/SiO2多层膜,利用傅立叶红外吸收(FTIR)谱,光致发光(PL)谱对其进行了研究。用260nm光激发得到的PL谱中观察到高强度的392nm(3.2eV)和670nm(1.9eV)光致发光峰,分析认为它们分别来自于缺陷态≡Si-到价带顶和从导带底到缺陷态≡Si-的辐射跃迁而产生的光致激发辐射复合发光。PL谱中只有370nm(3.4eV)处发光峰的峰位会受退火温度的影响,结合FTIR谱认为370nm发光与低价氧化物—SiOx(x<2.0)结合体有密不可分的关系。当SiO2层的厚度增大时,发光强度有所增强,800℃退火后出现最强发光,认为具有较大SiO2层厚度的Si/SiNx/SiO2结构多层膜更有利于退火后形成Si—N网络,能够得到更高效的光致发光。用量子限制-发光中心(QCLC)模型解释了可能的发光机制,并建立了发光的能隙态(EGS)模型。

Co掺杂ZnO薄膜的结构及光磁性能研究

采用溶胶-凝胶旋涂法在玻璃衬底上制备了Zn1-xCoxO(x=0,0.01,0.03,0.05,0.08,0.12)薄膜.利用显微镜和X射线衍射(XRD)研究了ZnO:Co薄膜的表面形貌和微结构.结果表明,所有ZnO薄膜样品都存在(002)择优取向,尤其是当掺杂浓度为12%时,薄膜c轴择优取向最为显著.振动样品磁强计(VSM)测量表明Zn1-xCoxO薄膜具有室温铁磁性.室温光致发光测量发现,所有样品的PL谱中都出现了较强的蓝光双峰发射和较弱的绿光发射,分析认为这主要是由于Co元素的掺入改变了薄膜的禁带宽度、锌填隙缺陷和氧位错缺陷浓度,其中长波长的蓝光峰和绿光峰都能够通过掺杂进行控制.基于上面的测量结果,探讨了不同波段光发射的机理与掺杂状态之间的关系.

过渡金属掺杂ZnO稀磁半导体的发光特性

ZnO是一种宽带隙Ⅱ-Ⅵ族半导体,具有良好的光电耦合特性和稳定性,在光、电、磁功能集成等新型器件方面可获得重要应用。近来的研究表明,过渡金属掺杂的ZnO基半导体有望成为实现高居里温度稀磁半导体的候选材料,是目前研究的热点。总结了近几年人们在Fe、Co、Ni、Cu、Mn等过渡金属掺杂的ZnO基稀磁半导体的发光特性研究结果,讨论了过渡金属掺杂后ZnO中观察到的可见发光机制,分析认为过渡金属掺杂ZnO的可见光发射主要与这些发光过渡金属引入后所产生的缺陷有关,而紫外发光峰的变化则与过渡金属掺入后ZnO晶体质量与禁带宽度的改变相关。

W型钡铁氧体的溶胶-凝胶法制备及吸波性能研究

利用溶胶-凝胶法制备了W型BaZn1．5Co0.5Fe16O27钡铁氧体。在1000℃得到了单一W相纳米晶，晶粒大小为38nm，在1100℃完全形成了大小均匀的平面六角片状结构，其长度为1～3μm，横向尺寸为143-286nm。对其吸波性能进行了测量，发现有2个强吸收峰：0．90Hz和2．40Hz。吸收性能随烧结温度的升高而下降，在0．90Hz的能量吸收率：1000℃为68％，1100℃为48％；在2．40Hz的能量吸收率：1000℃为94％，1100℃为88％。