价带
- 不同浓度S掺杂2H-CuInO2的第一性原理研究
的研究小组利用“价带化学修饰（Chemical modulation of the valence band，CMVB）”此种思想提出了设计和开发p型透明导电氧化物薄膜的基本思想后，铜铟氧化物（Copper indium oxide即CuInO2，简称CIO）进入广大研究者的视线。此种材料在一定程度上可以解决p型半导体导电性能通常要比n型低3～4个数量级[2]的问题。本文主要采用基于第一性原理的密度泛函理论平面波超软赝势方法, 在不同掺杂浓度下利用S元素对
全面腐蚀控制 2023年5期2023-06-02
- La掺杂氧空位的α-Bi2O3电子结构和光学性质的第一性原理研究
能级，使得电子从价带激发到导带需要的能量减小，电子更容易跃迁，进而提高了光催化活性。东北大学于智清课题组[12]利用第一性原理对氧空位和B离子共掺TiO2的光催化性能进行了研究，发现共掺杂能在提高可见光吸收效率的同时降低光生电子-空穴对的复合效率，有利于提高TiO2的光催化性能，氧空位和B离子共同作用使Ti4+减少且更多低价位的Ti离子出现。在实验研究方面， Malathy等[13]采用沉淀法成功地制备了过渡金属(Ni、Zn)掺杂Bi2O3纳米颗粒，在可见
人工晶体学报 2023年1期2023-02-23
- S掺杂增强CdS/ɡ-C3N4异质结光催化性能的第一性原理研究
带底（CBM）和价带顶（VBM）都在G点，是直接带隙半导体，带隙为1.67 eV，与实验值单层CdS 2.4 eV相比略低［29］，主要是由于密度泛函理论计算带隙时普遍存在误差，但不影响结构的规律性分析.图3（b）中ɡ-C3N4的CBM和VBM分别在K和G点，是间接带隙半导体，带隙为1.4 eV.图3（c）中CdS/ɡ-C3N4异质结价带顶和导带底分别位于G和M点，是间接带隙半导体，带隙为1.00 eV，由于ɡ-C3N4和CdS在价带部分的轨道杂化作用，形
白城师范学院学报 2022年5期2022-12-06
- Ga-Cd-O的电子结构和光学性质的第一性原理计算
位置在G点处，而价带顶则位于Z点，符合间接带隙半导体的特性，因此β-Ga2O3是间接带隙半导体，这与之前的报道相符合[30]。经计算得到的β-Ga2O3带隙宽度为1.973 eV，但它远小于β-Ga2O3的实际禁带宽4.8 eV，这是由于在用DFT理论计算晶体结构时，激发电子的交换相关势被低估了[31]，因此计算出来的禁带宽度要比实际的禁带宽度小。具体到本实验，对β-Ga2O3晶体而言，主要是因为在计算过程中Ga 3 d态的能量过高，造成Ga 3 d态与O
桂林电子科技大学学报 2022年2期2022-07-08
- 基于第一性原理计算的ΙA族元素掺杂p型ZnO光电学特性研究*
带底(CBM)和价带顶(VBM)在同一个k点(G)处，说明ZnO是一种直接带隙半导体。本征ZnO的带隙为0.73 eV，与Xie等[25]计算出的0.74 eV和Osuch等[26]用第一性原理方法计算出的结果0.75 eV基本一致，但明显低于实验值(3.37 eV)。这主要是因为GGA高估了ZnO中Zn3d态电子的能量，导致ZnO与O2p态相互作用增大，带隙缩小。虽然计算值低于实验值，但并不影响G点附近能带结构的电子结构理论分析。图2 本征ZnO的能带结
功能材料 2022年2期2022-03-14
- MnGa合金体的电子结构与磁性质的研究
个区，即导带、浅价带和深能级价带，其中导带和浅价带交错连在一起，形成一个分布较宽的片状能带。由这些能带的分布能量范围可以看出，导带和浅能级价带分布较宽，这些电子的离域性较强，有效质量相对较小。而深能级价带分布较窄，电子的定域性较强，有效质量较大。由总态密度图可以看出，四方MnGa合金的s电子和p电子主要形成导带和浅能级价带，d电子主要形成深能级价带，也贡献导带和浅能级价带。图2 MnGa合金的能带结构(a)与分态密度(b)Fig.2 Band struct
人工晶体学报 2022年1期2022-02-21
- Ni、Cu 掺杂二维CuI 结构的第一性原理计算
.6 eV 的下价带几乎全部由I-s 态贡献;(2)上价带-6.4～0 eV 主要由I-p 态和Cu-d 态贡献,Cu-s 态以及Cu-p 态贡献较小。其中,上价带前半部分-6.4～-3 eV 主要由I-p 态贡献,后半部分-3～0 eV主要由Cu-d 态贡献,这两处尖峰表现出较强的局域性,与本征CuI 的总态密度相符合;(3)在费米能级附近的能带,Cu-d 态和I-p 态做主要贡献。对于1.05～19.41 eV 的导带部分,主要是由I-s 态和Cu-p
电子元件与材料 2021年12期2022-01-12
- Pt-N共掺杂闪锌矿ZnS光催化性质的第一性原理研究
共掺杂体系分别在价带顶和导带底形成杂质能级，且禁带宽度减小，有利于提高锐钛矿TiO2的催化性能. Pt-N共掺杂ZnS的改性研究还未见报道，本研究采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法，分别考察Pt、N单掺杂ZnS、Pt-N不同位置共掺杂ZnS的晶型结构、电子特性和光学性质变化，为ZnS的光催化改性提供参考和依据.2 模型与计算方法本次计算采用闪锌矿ZnS(空间点群F-43M)结构模型，构建2×2×1的超晶胞结构，Pt、N掺杂如图1所示，图中N(0
原子与分子物理学报 2021年4期2021-09-16
- 超快闪烁晶体研究进展
类:第一类是芯带价带发光闪烁晶体,例如BaF2[21]和Cs2LiYCl6[22];第二类是直接带隙半导体,例如ZnO:Ga[23]和PbI2[24];第三类是发光有强热淬灭的闪烁晶体,在室温下具有很弱的闪烁发光和较快的衰减时间,例如YAG:Yb和YAP:Yb[6,7]。从表1中数据可以看到,除了PbI2晶体,其它超快闪烁晶体的快闪烁发光光产额都较低,而且发光波长都较短。而PbI2晶体展现较高的光产额是因为表中的光产额数据是在14 K低温下测得的,室温下的
量子电子学报 2021年2期2021-04-24
- CdMoO4光催化材料的电子结构和光学性质的第一性原理计算
率、光吸收光谱、价带和导带边位置,并在此基础上分析了CdMoO4的主要活性反应物种和光催化反应物理机制.1 计算方法本研究利用Materials Studio软件中的CASTEP模块[8],采用超软赝势来描述离子实和价电子之间的相互作用,运用广义梯度近似泛函处理电子之间的相互作用.晶体结构几何优化过程中能量判据、原子受力判据、应力判据、位移判据分别为5.0 × 10-6eV,0.01 eV/ Å,0.02 GPa,5.0 × 10-4Å.此外,平面波截断能
宁夏大学学报（自然科学版） 2021年1期2021-04-16
- La、Sb共掺杂SnO2电性能的第一性原理研究*
，本征SnO2的价带最高点和导带最低点均位于布里渊区G点处，是直接带隙半导体，计算得到的带隙值为1.079 eV，此计算值小于实验值3.6 eV[19]，原因是密度泛函理论中的广义梯度近似(GGA)在仿真中将Sn 5p电子态的能量高估，没有妥善处理电子间的交换关联相互作用，使得计算带隙值偏小[20]。各个体系的计算参数设置在本次理论计算中保持一致，因此前者不影响对掺杂前后带隙值的对比分析。进行不同掺杂后体系能带图中的价带顶和导带底均位于布里渊区G点处，故掺
功能材料 2021年1期2021-02-25
- 表面修饰调控单层ZnS电子结构和光学性质
现，单层ZnS的价带顶和导带底均位于G点，因此单层ZnS为直接带隙半导体，其计算能隙为2.625 eV，这与Shahrokhi[8]等人计算结果(2.65 eV)基本一致. 当H或F修饰ZnS后，其能带结果发生了显著的变化，其中fH-ZnS和hH-ZnS-hF价带顶由G点转移至K点，半导体由直接带隙转变为间接带隙特征，且fH-ZnS能隙明显增大；其他修饰体系则仍然为直接带隙半导体，且能隙均不同程度减小. 值得注意的是，经过修饰后，ZnS的价带顶能级局域化程
四川大学学报（自然科学版） 2021年1期2021-01-28
- g-C3N4基异质结构光催化剂的研究
的导带(CB)和价带(VB)分别比相对应的半导体B的导带(CB)高，比B的价带(VB)低。因此，在光照下，电子积聚在半导体B的导带(CB)上，空穴将积聚在半导体B的价带(VB)能级上。由于I型异质结光催化剂的电子和空穴都在同一个半导体(B)上聚集，所以导致电子-空穴对不能有效分离。此外，由于在氧化还原电位较低的半导体上发生氧化还原反应，致使光催化剂的氧化还原能力显著降低。Li等[11]研究使用了湿浸渍法来构建二元结构的 CdIn2S4/g-C3N4光催化剂
江西化工 2020年6期2021-01-05
- Cu-X（X=C，Si，Ge，Sn，Pb）掺杂对闪锌矿ZnS 可见光吸收的影响研究
闪锌矿ZnS 的价带顶费米能级附近出现一个3 d 态的峰值，而s 的3p 态也在费米能级附近存在一个峰值，因此，在闪锌矿ZnS 的价带顶形成了一个p-d 杂化峰，该杂化峰相当于一个浅受主能级。由图3（b）可知，Cu-C 掺杂闪锌矿ZnS 后，C原子的2p 态在基体（闪锌矿ZnS）的价带顶处也存在一个电子态密度峰， 该处的电子态与Cu 原子的3d态产生明显的杂化作用， 导致价带顶出现了分裂的杂化态，且杂化态一部分进入了禁带中，减小了带隙宽度。 此外，C 原子
可再生能源 2020年11期2020-11-18
- Cd-S共掺杂ZnO导电性能的第一性原理研究
2p电子轨道贡献价带的最小值，分别由O的2p和Zn的4s电子轨道贡献价带的最大值。其中价态有两个高能区域，能量区域处于-20eV～-15eV，主要由O的2p电子轨道贡献。能量区域处于-5ev～0ev，主要由O的2p和Zn的4s电子轨道共同贡献。为了对共掺杂ZnO体系电子结构的相互影响进行分析，理论计算了单掺杂SO、CdZn和共掺杂CdZn-SO、CdZn-2SO四个体系的电子结构图，由图3可知，掺杂体系均为直接带隙半导体。图3(a)、(b)可知单掺S和Cd
黑龙江工业学院学报(综合版) 2020年8期2020-10-23
- 非金属(C、N、S、P)掺杂对锐钛矿TiO2性质影响的第一性原理研究
光吸收边界红移，价带顶端存在浅施主能级，提高了可见光光催化活性。郑树凯等[19]对P替代Ti、O和P以间隙原子存在时进行了计算，结果表明3种掺杂均使TiO2禁带宽化，但间隙P的存在可以提高其可见光光吸收能力。尽管前人的研究已经取得了一定的成果，但由于实验条件和计算方法差异，很难对各类非金属掺杂TiO2改性同时做出对比评价。因此，本文选用高催化活性的锐钛矿TiO2和常见效果良好的几种非金属(C、N、S、P)进行O置换掺杂，基于密度泛函理论下的广义梯度近似平面
矿业科学学报 2020年5期2020-09-18
- Cu/Ag单掺及Cu-Ag共掺对ZnO光催化性能影响的第一性原理研究
(a)显示ZnO价带主要分为两个区域：0.0～-3.7 eV为上价带区域，-3.7～-6.0 eV为下价带区域。结合图3(b)的分波态密度可知，纯ZnO导带底端主要由Zn4s轨道占据，上价带主要由O2p轨道占据，下价带主要由Zn3d轨道占据。图4为Cu/Ag单掺及Cu-Ag共掺ZnO 2×2×2超晶胞的能带结构。CuZn2、CuZn1-CuZn2和CuZn1-CuZn3模型的带隙宽度分别为0.335 eV、0.285 eV和0.318 eV，都明显低于纯Z
人工晶体学报 2020年6期2020-07-18
- 稀土元素(La,Y)掺杂GaN的第一性原理计算
决定，本征GaN价带顶和导带底都位于G点，形成禁带宽度Eg=2.151 eV的直接带隙半导体，这个计算结果与Lu[18]计算的Eg=1.989 eV基本符合，但与Min等[19]1992年得到的实验值Eg=3.60 eV相比差别较大，误差为40.25 %；与Limpijumnong等[20]于2001年得到的实验值Eg=3.457 eV相比误差为37.8%，这是由于密度泛函理论对禁带宽度的计算值普遍偏低导致的.图2(b)掺入稀土Y后与未掺杂GaN相比，掺入
原子与分子物理学报 2020年3期2020-05-15
- La掺杂6H-SiC电子结构和光学性质的第一性原理研究
带最低点在L点，价带最高点在G点，其禁带宽度2.045 eV,比实验值略小，这是由于计算采用的GGA近似方法低估了激发态电子间的相互作用造成的[17].由(b)中可以得到，掺杂La元素，导带最低点在G，而价带向高能方向移动，在K点取得最大值，而且费米能级穿过价带形成P型间接半导体.其禁带宽度为0.886 eV.图2 (a)6H-SiC的能带结构.(b)La掺杂6H-SiC的能带结构.Fig.2 (a)Band structure of 6H-SiC.(b)
原子与分子物理学报 2020年3期2020-05-15
- 掺Ag浓度对ZnO（100）面吸附S的电学特性影响
以看出，导带底与价带顶对应的是同一K值，因此ZnO 是直接带隙导体。对于四种不同的吸附位置，ZnO（100）面的能带带隙体现了较为显著的差异，可得出，S 原子吸附的位置越稳定，ZnO（100）面的能带带隙越大，于是其（100）面的导电性越弱，电阻率越大。在S 原子的四种吸附位置下，计算ZnO（100）面的电子态密度，如图1所示。可以发现，相比于其他吸附位置，位置A（具有最稳定的吸附性）的s 态与p 态密度分布均体现了较为显著的变化。ZnO（100）面的电子
中小企业管理与科技 2019年25期2019-10-11
- N-Mo-W共掺杂金红石相TiO2的第一性原理研究
级或者导带下移、价带上移等其实效果参差不齐.基于前人工作的结论来看，增加掺杂金属原子种类的方法来提高其催化性质是本文研究的一个出发点，从而我们采用了N与Mo、W两种金属元素进行共掺杂的方法，来计算所得的结果是否具有意义.2 计算模型与方法所建立的模型是基于2X2X2的超胞，列举出了各个掺杂情况下的模型结构如下图1(a-g)所示.依次为本征TiO2，掺杂N，掺杂Mo，掺杂W，掺杂N-Mo，掺杂N-W，掺杂N-Mo-W.在未掺杂时的TiO2的晶格参数为a=b=
原子与分子物理学报 2019年4期2019-09-17
- Cu掺杂对TiO2性质影响的第一性原理研究
以看出，掺Cu后价带费米能级附近产生了特别突出的波峰，说明掺Cu后引入了杂质能级。且价带明显变宽，导带明显变窄，这是由于Cu原子掺入锐钛矿TiO2中，引起了TiO2的晶格缺陷，形成氧空位，使Ti原子核外电子更加活跃，从而影响电子和空穴的复合。根据锐钛矿型TiO2的吸收光波长公式：式中：λ为TiO2吸收光波波长；h为普朗克常数；c为光速；E为禁带宽度。光响应范围由387.8 nm提高到668.2 nm，其吸收的光由紫外线区域进入可见光的区域。由于Cu原子的掺
有色金属设计 2019年2期2019-08-07
- La、Bi共掺杂Ag/SnO2触头材料导电性能的理论分析
nO2的导带底与价带顶都在布里渊区的G点方向，因此本征SnO2材料属于直接能隙半导体材料。选择0eV为费米能级，计算获得的本征SnO2带隙值为1.003eV，而实验值为3.6eV[18]，这是因计算过程中GGA算法的局限性引起的，加之在计算过程中高估了Sn 5p态的能量，由于理论计算的参数设置一致，因而对理论结果对比分析的影响可以忽略不计。在La、Bi单掺杂和La、Bi共掺杂SnO2后，如图2(b)～(d)所示，导带的最低点和价带的最高点均在布里渊区的G点
材料科学与工程学报 2019年3期2019-07-16
- 应力效应对tP10-FeB4的电子结构与光学性质的影响
从图中可以看出在价带顶附近B原子的p态电子随着压强的增大向低等级移动，导带底部的p态电子也有向低能级移动的趋势. 对应于不同的压强70 GPa、100 GPa、150 GPa、200 GPa、250 GPa、300 GPa，价带顶附近p态电子主要分布在-10.97～0 eV，-11.12～0 eV，-11.35～0 eV，-11.74～0 eV，-12.13～0 eV，-12.52～0 eV区域，s态轨道主要分布于-10.67～0 eV，-10.76～0
原子与分子物理学报 2019年5期2019-04-28
- 闪锌矿结构ZnSe的光电性质和有效质量研究
究ZnSe能带及价带顶部附近的有效质量，对于研究ZnSe的光电性质的微观机制具有非常重要的意义。本文主要采用第一性原理进行计算机模拟研究，借助密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)内的超软平面波赝势对闪锌矿结构ZnSe价带顶端附近的电子能带结构进行了研究，并结合有效质量近似理论，计算价带顶端附近电子的有效质量。进一步对ZnSe晶体的光学性质进行研究，挖掘ZnSe晶体的内在性质，并为后续实验制备高质量ZnSe晶体提供理论指
西安工业大学学报 2019年2期2019-04-02
- Al-N共掺SnO2材料电子结构和光学性质
(a)可以看出，价带顶和导带底都位于布里渊区的G点，为直接带隙半导体，带隙值为1.29 eV与其它文献结果一致[14-15]。本征SnO2的计算值明显小于实验值，主要由于采用局域密度近似方法计算时会低估原子d态电子的结合能，导致带隙误差，但不影响其它分析。另外，与本征SnO2的能带结构相比，掺杂模型的价带顶和导带底都向高能方向移动，费米能级进入价带，为n型导电；其次，整个价带区的能级数目比本征时能级数目明显增多，能级增多使得价带上能够发生能级跃迁的电子数增
电子科技 2018年12期2018-11-28
- 光器件应用改性Ge的能带结构模型∗
隙改性Ge导带、价带E-k关系解析模型分别如(4)和(5)式所示,相关参数见文献[14—17].图5给出了低强度双轴张应变Ge导带、价带各能级随应力变化的物理模型.由5(a)可知,低强度张应变Ge半导体导带Γ能谷能级与L能谷能级之间带差减小.图5(b)为导带Γ与L能谷能级之差随应力强度变化的关系,当应力强度达到0.3%时,二者之间的带隙差减小约17%.由图5(c)可知,双轴低强度张应变Ge材料的带边(“重空穴带”)和亚带边(“轻空穴带”)发生分裂；同时随着
物理学报 2018年19期2018-11-03
- nBn型InSb红外器件性能仿真
,势垒层与吸收层价带的差值(Valence Band Offset,VBO)要尽可能小,以免阻挡空穴流动从而影响器件性能。根据Adachi[2]提出的III-V族三元化合物禁带宽度的计算方法可以计算出InSb nBn结构的能带情况,计算时均忽略掺杂引起的费米能级位置改变而引起的不同层间的能带偏差,取InAlSb势垒层铝组分为25%,取InSb和AlSb材料的价带差为-0.41 V[3]。计算结果与文献中InAs[4]、InAs/GaSb SLs[5]及MC
激光与红外 2018年7期2018-08-08
- 交换场和非共振光对单层MoS2能带结构的调控*
调节单层MoS2价带与导带之间的能隙，可以得到新的半金属性和金属性二维材料.[12-14]笔者将利用紧束缚近似下的低能有效哈密顿模型，研究外部磁近邻交换场和非共振圆偏振光对单层MoS2电子能带结构的调控作用.1 模型与方法图1 MoS2纳米场效应管模型Fig. 1 MoS2 Nano Field Effect Transistor Model构建基于单层MoS2的场效应晶体管模型(图1)，其中单层MoS2置于中心区域并受到磁近邻交换场作用和非共振圆偏振光的
吉首大学学报（自然科学版） 2018年3期2018-07-03
- (001)面双轴应变锗材料的能带调控
轴应变Ge材料的价带结构[12-13]，二是采用第一性原理或基于实验参数与经验公式的理论方法等计算张应变Ge材料的能带结构[14-18]，并预测Ge材料转变为直接带半导体所需要施加的张应变值。Ge半导体的禁带宽度与应变之间的关系对材料设计、器件模拟等方面具有重要的理论参考价值，目前在这方面报道较少。本文基于形变势理论详细对(001)面双轴应变Ge材料的能带结构进行理论计算。首先分析了应变对Ge晶体对称性的影响，然后构建应变Ge材料导带结构、价带结构以及带隙
材料科学与工程学报 2018年3期2018-06-26
- 半导体中载流子复合的类型
容。半导体中位于价带的电子受到光激发或热激发时可以跃迁到导带，同时在原来的位置留下一个空穴，从而形成了电子－空穴对。由于这些电子和空穴在电场作用下可以定向移动，所以也称为载流子。位于导带的电子实际上处于一种高能量的亚稳态，它有自发回归到价带从而降低能量的倾向，如果电子跃迁回价带，它将填补空穴，导致电子－空穴对的消失，这个过程就是复合。1 辐射复合导带中的电子直接跃迁回价带，并释放一个光子或多个声子，这个过程称为直接复合。如果只辐射光子，那么这种直接复合也是
山东化工 2018年23期2018-03-29
- Cu,O共掺杂AlN晶体电子结构与光学性质研究∗
隙较大,导带底和价带顶都位于Brillouin区的G点处,且与其他K点带隙比较,G点带隙最小,表明AlN是直接带隙半导体.导带底的态密度变化较大,说明导带底电子有效质量大;价带顶态密度变化较慢,说明价带中空穴有效质量大.AlN的价带由−15.5—−12.8的下价带和−6.3—−0.3的上价带组成,在价带顶附近有简并的重空穴、轻空穴和自旋-轨道耦合所分裂出的劈裂带,与其他III-V族氮化物的能带结构类似.由图2的分波态密度可知,价带主要是N原子2s态与2p态
物理学报 2018年4期2018-03-26
- 近800 nm波长张应变GaAsP/AlGaAs量子阱激光器有源区的设计∗
由于应变的引入使价带轻、重空穴带的简并消除,LD的阈值电流得以降低,量子效率得以提高,但为了补偿引入In后波长的变化,意味着有源区需要更多的Al,因此,器件的可靠性是一个问题.有源区采用无Al的InGaAsP材料后[12],器件的可靠性和寿命得以提高,但在实际的材料外延工艺中,四元系InGaAsP材料的生长窗口很窄,对外延条件的要求较为苛刻,且导带的带阶小,不利于对有源区中电子的限制,器件的温度特性差.采用张应变的GaAsP量子阱作为LD的有源区材料是一很
物理学报 2018年6期2018-03-26
- 第一性原理研究Mn和Cu掺杂六钛酸钾(K2Ti6O13)的电子结构和光学性质∗
6O13的导带和价带明显下移(导带下移1.617 eV,价带下移1.507 eV),因此带隙值减少0.11 eV,这有利于吸收带边红移.同时,Mn掺杂后,在K2Ti6O13的禁带中间出现了杂质能级,此杂质能级与价带和导带之间的能量差分别为1.407 eV和1.122 eV,可作为电子从价带跃迁至导带的桥梁.电子可先被能量较小的光子激发从价带跃迁到杂质能级,然后继续吸收光子从杂质能级跃迁到导带,因此外界只需提供较小的能量就可以将电子激发,从而实现了K2Ti6
物理学报 2018年6期2018-03-26
- Fe, Co, Ni 对NaNbO3的电子结构与光催化性能影响的密度泛函理论研究
些能级将为电子从价带到导带的跃迁提供桥梁，从而使得电子吸收光谱发生红移，对太阳光的光响应范围增大，提高NaNbO3光催化活性。表1 优化得到的NaNbO3及Fe-NaNbO3, Co-NaNbO3和 Ni-NaNbO3的晶胞参数Tab.1 The optimized lattice parameter of NaNbO3, Fe-NaNbO3, Co-NaNbO3 and Ni-NaNbO3表2 优化得到的M-O键长和布居数Tab.2 The optimi
陶瓷学报 2018年1期2018-03-22
- 基于锡组分和双轴张应力调控的临界带隙应变Ge1−xSnx能带特性与迁移率计算∗
合金,由于导带、价带之间存在明显的耦合作用,为了得到准确的能带结构,由微扰理论和空间群对称性,可将Hk转换为一个8阶k·p矩阵,用来建立包含自旋轨道耦合在内的导带和价带能量色散关系,矩阵形式为[16,17]其中式中Δv为价带自旋轨道分裂能;Ec,Ev分别为未应变的导带和价带能量;ħ为约化普朗克常数;m0为电子有效质量;γ1,γ2,γ3为修正的Luttinger参数,它们与6k·p方法中Luttinger参数,的关系为,,其中Eg为带隙宽度,Ep为描述导带与
物理学报 2018年2期2018-03-18
- 金属Fe、Y单掺杂TaON的电子结构和光学性质研究
最低点在G点,而价带的最高点在Y点,属于间接能隙半导体,计算得到的带隙值为1.78 eV(表1),小于试验值2.40 eV[20],文献[21-22]的理论计算结果相近.进一步从电子态密度图3中可以看出,TaON的能带主要可以分为4个部分:能级位于-17.9～16.7 eV的低能价带主要是由局域性很强的O 2s电子态形成;在该能级上方,能级位于-14.4～12.1 eV的中能价带主要源于N 2s电子态的贡献;而费米能级附近能级位于-6.2～0 eV的高能价
四川师范大学学报（自然科学版） 2017年3期2017-06-05
- Modification of CaO-based sorbents prepared from calcium acetate for CO2 capture at high temperature☆
较快地与硅导带和价带交换电荷,促进了电子通过热运动由价带跃迁到导带，导致表面有效产生速度se增大。由式(1)可知，se增大，Js将增大。电子辐射引起的位移效应，在像素单元体耗尽区内产生大量的体缺陷，这些缺陷能级在禁带中起到产生-复合中心的作用，使耗尽区载流子寿命τg显著减小，由式(2)可知，τg显著减小，Jg将显著增大。Compared with CaO–CaAc2,the skeleton supporting structure made by MgO
- Ag3XO4(X=P,As,V)电子结构及光催化性质的第一性原理计算
道成份以及较低的价带边势(2.335 V,vs NHE)有关；对Ag3AsO4而言，其优于Ag3PO4光催化活性的原因基于三个方面：(1)由高分散Ag s-Ag s杂化轨道构成的导带底能带；(2)窄的带隙(1.91 eV)；(3)宽的可见光响应范围以及高的光吸收系数。此外，Ag3XO4(X=P,As, V)均为间接带隙半导体光催化材料，其中，Ag3VO4有用于分解水制氢研究的可能；上述计算结果与实验结果吻合。第一性原理；Ag3XO4(X=P,As,V)；能
物理化学学报 2017年5期2017-05-11
- 固溶体光催化材料的研究进展
程：(1)半导体价带上的电子吸收光跃迁至导带，产生光生电子和空穴对；(2)光生电子和空穴从半导体内部向表面迁移；(3)光生电子和空穴在表面与吸附物分别发生氧化还原反应。一方面，由于宽的本征带隙，传统半导体光催化材料如 TiO2和 SrTiO3等的光响应位于紫外光区，因此这些材料只能吸收和利用很小一部分的太阳能。另一方面，在光催化反应过程中，很大比例的光生电子和空穴在半导体的内部或表面发生复合，以发光和发热的形式散发部分能量。因此，大部分光催化材料太阳能转换
物理化学学报 2017年2期2017-03-10
- 碳掺杂WO3电子结构的第一性原理研究
禁带宽度、导带和价带电位.TiO2因其化学性质稳定、抗光腐蚀能力强、难溶、无毒、低成本，是研究中使用最广泛的光催化材料.但是，TiO2的禁带宽度达3.2eV，光吸收仅限于紫外光区，只能响应占太阳光谱约5%左右的紫外光，太阳能利用率很低.再加上光生电子空穴对的复合率高，太阳能利用效率仅在1%左右.因此，要提高太阳能利用效率，就必须扩大催化剂响应太阳光波长的范围，即减小半导体催化剂的带隙至2 eV 左右.这其中，WO3吸引了人们的注意.WO3是一种n 型催化剂
湖南师范大学自然科学学报 2015年4期2015-12-22
- 石墨烯能带中的重叠矩阵效应:Tight-Binding方法在模拟中的研究
，电子受到激发从价带克服能带间隙跃迁到导带，因此对石墨烯能带的研究是非常有意义的，这对逻辑电路和其他电子设备的应用是必不可少的［4］.认识石墨烯，首先就必须对其的能带有足够清晰的了解. 无论从实验上还是理论上，前人都已经做了相当全面的工作. Konschuh 等人［5］主要研究了考虑自旋-轨道(s，p，和d)耦合的紧束缚模型，重点研究了d 轨道对高对称点(K 点)能带的影响. Harrison［6］从方法学的角度，利用Louie 微扰法，在紧束缚模型中引入
原子与分子物理学报 2015年1期2015-07-13
- 基于密度泛函理论的L21型Ni2MnGe第一原理计算
0 eV之间的下价带范围内,主要由Ge原子s态贡献,在-10.33 eV处有一较小峰出现,峰值为4.04 eV。这一能带同其他价电子能带明显分离,自旋向下的下价带比自旋向上的下价带能量略高。此部分态密度的起伏对应于能带图中最低部分的一条四重简并的能带。在-7.86～-3.80 eV之间,主要由Ni的d态和Mn的d态贡献的,Ni的p态和Mn的s态略有贡献,其中Mn的d态贡献是Ni的d贡献的1.5倍,在-4.77 eV处出现较大峰值,峰值达到20.20 eV,
沈阳师范大学学报(自然科学版) 2015年1期2015-04-21
- N和硫属元素掺杂及共掺杂TiO2第一性原理计算
，S引入杂质带在价带和导带之间，从而电子从价带向导带的跃迁变得容易。时白成等［6］计算分析了阴离子掺杂TiO2的电子性质，认为，带间能级的出现使阴离子取代型S掺杂后吸收光谱发生红移。迄今为止，还没有人运用第一性原理对N和硫属元素掺杂金红石TiO2的性质进行研究。本文通过第一性原理从不同的角度对N和硫属元素掺杂与共掺杂金红石TiO2的性质进行了研究。1 计算方法和模型金红石TiO2结构属于四方晶系，空间群为P42／MNM。本文构造了2×2×2的超晶胞（如第6
山西化工 2014年1期2014-09-11
- 基于能带匹配理论设计CO2光催化还原催化剂的研究进展
基本过程及催化剂价带、导带位置的决定性作用，简述了当今光催化还原CO2过程中存在的催化剂价带、导带不匹配问题，并从特定晶面生长、材料复合、形成p-n结、第一性原理等方面综述了如何利用能带匹配理论来提高光催化还原CO2效率，为光催化还原CO2的材料的选择和设计提供了理论依据。二氧化碳；光化学；还原；能带；半导体据报道，2012年全球二氧化碳排放量又创下了历史新高，达到了356亿吨[1]。据政府气候变化专门委员会发布的最新气候变化评估报告显示，在过去的一百年里
化工进展 2014年11期2014-07-05
- 第一性原理计算Ti掺杂CrSi2的光电特性
rSi2的能带在价带L点的最大值为0eV，而在导带M点的最小值为0.379eV，因此，CrSi2在价带L点到导带M点表现出了间接带隙半导体的性质，带隙宽度为Eg＝0.38eV.与文献［4，8－10］的计算结果和实验结果完全吻合.掺入Ti后电子的能带简并度明显增大，费米能级附近的能带结构变得复杂，费米能级向下移入价带中，Cr11TiSi24变为p型半导体，控制其光电传输行为的是空穴载流子，带隙宽度减小到0.082eV.这是由于Ti的核外电子排布为1s22s2
原子与分子物理学报 2014年1期2014-05-29
- Co掺杂ZnO的电子结构及磁性质
ZnO的总态密度价带主要由Zn的3d和O的2p轨道电子组成，验证了靠近费米能级附近处的价带。计算Co替代立方结构ZnO的Zn的态密度和能带结构，并与本征态下ZnO的态密度和能带结构做比较，发现掺杂后电子态密度无较大变化，导带在Co掺杂浓度为25%时最宽即导电性最强，禁带宽度在掺杂后变窄。由实验得出的Zn1-xCoxO的磁化强度随温度和磁场强度的变化，绘制不同掺杂浓度样品的M-T和M-H曲线，讨论材料的磁化性质，并结合电子结构计算结果。密度泛函理论；电子结构
佳木斯职业学院学报 2014年6期2014-03-08
- 稀土元素(Ce，Pr)掺杂GaN的电子结构和光学性质的理论研究*
且分别在禁带中和价带顶附近引入一个局域的杂质能级;掺入Ce后在介电函数虚部和吸收系数谱的低能区出现新的峰，而掺Pr后使介电峰和吸收边发生红移.2 计算模型和方法2.1 计算模型理想 GaN是六方纤锌矿结构 (如图 1(a))，所属空间群为P63mc，所用晶格常数为实验值a=b=0.3189 nm，c=0.5185 nm，α=β=90°，γ=120°，其中c/a为1.626，比理想六角柱密堆积结构的1.633稍小，c轴方向Ga—N的键长为0.1969 nm，
物理学报 2013年1期2013-04-14
- 堆叠方法与堆叠层数对扶手型石墨烯纳米带电子能带的影响*
分;E+为能量的价带;E-为能量的导带．1．2 少层扶手型石墨烯纳米带1．2．1 AA 堆叠法图1为AA堆叠双层AGNRs，所有1层碳原子直接对应2层碳原子(上下对称)．单位晶包共有2N个碳原子，同层内的碳原子间键长为a=0．142 nm，两层石墨的间距为b=0．335 nm．为解出能量本征值，由薛定谔方程得到的哈密顿矩阵［Hij］是一个4×4矩阵图1 AA堆叠双层AGNRs其中:H11，H12，H21，H22均为2 ×2 的方阵．最后得到本征能量为式(5
浙江师范大学学报（自然科学版） 2012年2期2012-12-17
- 应变对能带结构的影响
下材料带隙变大，价带能级产生分裂。利用合金组分的变化与InGaAs带隙的变化关系，可实现对材料带隙的调节，对器件的研究设计提供参考。InxGa1-xAs；能带结构；晶格常数；应变三元化合物InGaAs由于其独特的电子和光学特性，多年来吸引了人们较大的研究兴趣。InGaAs及其异质结构在半导体激光器、红外探测器、超高速电子器件等方面具有重要的应用价值〔1-5〕。InxGa1-xAs的晶格常数在二元化合物GaAs和InAs之间，在GaAs衬底上外延生长InGa
大理大学学报 2012年4期2012-09-15
- Mg和Zn掺杂CuAlS2电子结构的分析*
增大更多;掺杂在价带顶引入受主态，形成p型电导;Mg掺杂比Zn掺杂的受主能级电离能略小;而Zn掺杂CuAlS2体系总能更低，晶格结构更稳定．CuAlS2，p型掺杂，电子结构，能带结构PACS:71.20.Nr，71.20.－b，61.72.U－，68.55.Ln1.引言MⅠ-MⅢ-MⅥ2(MⅠ=Cu，Ag;MⅢ=Al，Ga，In; MⅥ=S，Se，Te)黄铜矿系化合物［1—3］为直接带隙半导体，是一类优良的光电子材料．其中Cu AlS［4—6］2的室温禁带
物理学报 2011年6期2011-11-02
- 第一性原理研究In，N共掺杂SnO2材料的光电性质*
直接禁带半导体，价带顶随着N浓度的增加发生向低能方向移动，带隙明显增宽;共掺下的介电函数虚部主介电峰只在8.58 eV存在，且主峰位置发生右移，峰值强度显著增大;实部谱中，不同N浓度的两种共掺结构其静介电常数也明显增大，N的2p态与In的5s态之间发生强烈的相互作用;共掺下吸收谱中的吸收峰数目减少，吸收光波段范围增宽．电子结构，态密度，能带结构，光学性质PACS:31．15．A－，71．15．Dx，71．15．Mb1.引言透明导电氧化物Sn O2是一种空间
物理学报 2011年6期2011-11-02
- 不同晶系应变Si状态密度研究*
应变 Si导带、价带态密度模型.结果表明，除单斜和三角晶系导带底态密度外，应力对其余各态密度均有显著影响.本文所得模型数据量化，可为应变Si材料物理的理解及其他物理参数模型的建立奠定重要理论基础.应变Si，KP，态密度PACS:71.20.－ b，71.15.－ m，71.20.mg1.引 言应变Si是当前国内外研究发展重点，在高速/高性能CMOS器件和电路，以及光电子器件中有广阔的应用前景［1—3］.由于晶格失配，弛豫 Si1－xGex衬底上可外延获得应
物理学报 2011年4期2011-10-25
- (001)面任意方向单轴应变硅材料能带结构*
硅材料导带带边、价带带边、导带分裂能、价带分裂能、禁带宽度的影响.研究结果可为单轴应变硅器件应力及晶向的选择设计提供理论依据.单轴应变硅，K·P法，能带结构PACS:71.15.－ m，71.70.Fk1.引 言应变硅由于具有载流子迁移率高、能带结构可调、并与硅的微电子技术相兼容等优异特性，成为提高器件与电路性能的首选方案［1］.在硅中引入应变的方法常见有衬底致双轴应变和工艺致单轴应变.与双轴应变相比，单轴应变以其在低应变和高垂直电场下可以更大程度地改善P
物理学报 2011年2期2011-10-23
- 应变Si PMOSFET电流特性研究*
如图1所示。由于价带的不连续，在应变Si PMOSFET中形成表面沟道的同时，在SiGe/Si界面SiGe一侧会产生一个寄生的掩埋沟道，从图2的能带结构图中可以看到Si/SiGe界面有一个价带差，因此除了表面沟道还会形成一个寄生的掩埋沟道。然而，使用渐变的Si/SiGe界面可以减小价带差，从而消除寄生沟道。这样，表面沟道中的空穴浓度就会增加。图1 应变Si PMOS结构示意图图2 应变Si PMOS能带示意图图1中在弛豫SiGe层上生长的Si产生张应变，轻
电子器件 2010年4期2010-12-21
- ZnO电子结构与光学特质的第一性原理研究
V分别表示导带和价带,BZ为第一布里渊区,K为倒格矢,为普朗克常量, 为动量跃迁矩阵元,ω为角频率,EC（K）,EV（K）分别为导带和价带上的本征能级,n和k分别为反射系数和消光系数,反射率 ,吸收系数 ,以上式子是分析晶体能带结构和光学性质的主要理论基础,它反映了能级间电子跃迁所产生光谱的发光机理.2 结果与分析2.1 ZnO晶体的态密度（DOS）和能带结构根据参数设定,优化出的晶格参数为a=3.260A,c=5.281A,u=0.377 0与实验值a=
河南科技学院学报(自然科学版) 2010年4期2010-10-16
- 拉伸形变下BC3纳米管的能带结构*
米管的导带能级和价带能级逐渐靠近，最终发生能带交叠.压缩形变下能带的交叠程度可达0.5 eV，而拉伸形变下只有0.2 eV.对于扶手椅型BC3纳米管，随着拉伸和压缩的不断增加，BC3纳米管首先由直接半导体转化为间接半导体，进而发生能带的交叠，表现出金属性.在无形变时，扶手椅型BC3纳米管是一种很不稳定的直接跃迁窄带半导体，轻微的压缩形变(et=－0.003)都可以使其转化为间接半导体.对于锯齿型BC3纳米管，由于存在平坦的导带和价带，轻微的拉伸和压缩形变会
物理学报 2010年6期2010-09-08
- N 掺杂SnO2材料光电性质的第一性原理研究*
mi能级较远，与价带其他部分相互作用较弱，且对Fermi能级附近电子态作用影响不大，所以没有对此部分进行讨论.对于本征SnO2，由图2(a)可知，此时价带顶处自旋向上和向下的态密度都静止于Fermi能级处，计算得带隙为1.5 eV，与文献［5］计算的Eg=1.7 eV很接近，说明我们所采用的计算方法、过程的正确性，为下面准确进行N掺杂计算提供了依据.禁带宽度小于实验值是由于引入GGA近似引起的，此种情况在其他文献中同样有所报道［5，15，16］，GGA或L
物理学报 2010年10期2010-09-08
- 氮铁共掺锐钛矿相TiO2电子结构和光学性质的第一性原理研究*
杂同时在导带底和价带顶形成了杂质能级，使TiO2的禁带宽度变窄，光吸收带边红移到可见光区，这些杂质能级可以降低光生载流子的复合概率，提高TiO2的光催化效率;与Fe掺杂TiO2的态密度相比，共掺杂位于价带顶的杂质能级的态密度峰明显增大，导致电子从杂质能级跃迁到导带的概率增加，使其对太阳能的利用率提高;在不考虑杂质能级的情况下，与纯TiO2相比，N，Fe共掺杂TiO2的带边位置只有微小变化，因此N，Fe共掺杂TiO2的强氧化还原能力得以保持.第一性原理计算，
物理学报 2010年7期2010-09-08
- M’型GdTaO4电子结构的第一性原理研究*
’型GdTaO4价带顶主要由O-2p电子构成，导带底由Ta-5d的e轨道电子构成;当Ueff=8 eV时，自旋向上和自旋向下的Gd-4f电子分别局域于价带顶以下6.27 eV和导带底以上3.01 eV处;计算得到M’型GdTaO4的折射率为2.24，与应用半经验的Gladstone-Dale关系得到的结果符合得很好.M’型钽酸钆，第一性原理计算，能带，态密度PACC:7850E，3120A，7125C，7120H1. 引言钽酸钆(GdTaO4)晶体具有密度
物理学报 2010年4期2010-09-08