基于第一性原理计算的B掺杂锐钛矿相TiO_2的电子结构研究 被引量：1

1

作者 郑树凯 吴国浩 刘磊 《稀有金属与硬质合金》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期29-32,38,共5页

利用基于密度泛函理论的第一性原理,对B掺杂锐钛矿相TiO2的晶胞参数、B—O键长、电荷布居、能带结构、电子态密度及吸收光谱进行了计算。结果表明,B掺杂使TiO2晶格发生畸变,晶胞体积略有减小;B掺杂后TiO2的禁带宽度仅减小0.02eV,且在其... 利用基于密度泛函理论的第一性原理,对B掺杂锐钛矿相TiO2的晶胞参数、B—O键长、电荷布居、能带结构、电子态密度及吸收光谱进行了计算。结果表明,B掺杂使TiO2晶格发生畸变,晶胞体积略有减小;B掺杂后TiO2的禁带宽度仅减小0.02eV,且在其价带底引入了掺杂能级;B掺杂可促进TiO2在紫外光区和可见光区的光吸收。 展开更多

关键词 锐钛矿相TIO2 B掺杂 第一性原理计算 电子结构 吸收光谱

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B掺杂SrTiO_3电子结构的第一性原理计算 被引量：3

2

作者 刘晨吉 贾云龙 +3 位作者 刘红 吴一 刘磊 郑树凯 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期616-622,共7页

利用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势法,对未掺杂、B替位Sr、B替位Ti、B替位O和B间隙掺杂SrTiO_3的晶格参数、Mulliken电荷布居、能带结构、态密度和光吸收系数进行计算。结果表明:B替位Sr和B替位Ti掺杂对SrTiO_3电子... 利用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势法,对未掺杂、B替位Sr、B替位Ti、B替位O和B间隙掺杂SrTiO_3的晶格参数、Mulliken电荷布居、能带结构、态密度和光吸收系数进行计算。结果表明:B替位Sr和B替位Ti掺杂对SrTiO_3电子结构和光学性质的影响不显著;B替位O掺杂则在SrTiO_3的禁带中引入3条杂质能级,杂质能级上的电子可以吸收能量较小的光子跃迁至导带,光吸收强度从可见光长波段550nm开始逐渐增加,光谱吸收边红移;B以间隙原子的形式掺杂时,SrTiO_3的禁带宽度大幅增大,电子跃迁能增加,光谱吸收边蓝移。 展开更多

关键词 SRTIO3 B掺杂 第一性原理 电子结构

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Cd-O共掺杂ZnTe第一性原理计算 被引量：3

3

作者 李文明 吴一 +2 位作者 刘晨吉 郑树凯 闫小兵 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期405-409,447,共6页

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计算了未掺杂,Cd、O单掺杂及Cd-O共掺杂ZnTe的几何结构、能带结构、态密度分布、光吸收谱和介电常数等性质。结果表明:掺杂后的ZnTe晶格常数发生变化,其中Cd掺杂的ZnTe晶格失配最大... 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计算了未掺杂,Cd、O单掺杂及Cd-O共掺杂ZnTe的几何结构、能带结构、态密度分布、光吸收谱和介电常数等性质。结果表明:掺杂后的ZnTe晶格常数发生变化,其中Cd掺杂的ZnTe晶格失配最大;三种掺杂均使ZnTe禁带宽度减小,并引入杂质能级,其中O掺杂和Cd-O共掺杂的ZnTe的禁带宽度变化较为明显,同时掺杂后ZnTe吸收带边出现不同程度的红移。 展开更多

关键词 ZNTE 共掺杂 密度泛函理论

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单Mo和Mo/S共掺杂锐钛矿相TiO_2的电子结构计算

4

作者 郑树凯 李文明 +1 位作者 闫小兵 李彦波 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2014年第2期94-98,共5页

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算了Mo单掺杂和Mo/S共掺杂锐钛矿相TiO2的能带结构、电子分态密度、电子密度和吸收光谱。结果表明,Mo单掺杂在锐钛矿相TiO2导带底下方引入了两条主要由Mo 4d轨道组成的掺杂能级,而Mo/S共掺杂在TiO2... 利用基于密度泛函理论的第一性原理计算了Mo单掺杂和Mo/S共掺杂锐钛矿相TiO2的能带结构、电子分态密度、电子密度和吸收光谱。结果表明,Mo单掺杂在锐钛矿相TiO2导带底下方引入了两条主要由Mo 4d轨道组成的掺杂能级,而Mo/S共掺杂在TiO2的禁带之内共引入了四条掺杂能级,位于价带顶上方的两条主要由S 3p轨道组成,而位于导带底下方的两条掺杂能级则主要由Mo 4d和S 3p轨道杂化形成。Mo单掺杂和Mo/S共掺杂分别使TiO2的禁带宽度增大0.36 eV和0.43 eV,从而出现吸收带边的蓝移。电子密度图表明,Mo单掺杂对TiO2的晶格影响较小,但Mo/S共掺杂则使TiO2的晶格畸变程度加大。 展开更多

关键词 掺杂 锐钛矿相 第一性原理 电子结构 吸收光谱

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Fe-N-S共掺杂锐钛矿相TiO_2的电子能带结构计算

5

作者 田言 郑树凯 《中国粉体技术》 CAS 北大核心 2014年第1期59-62,共4页

采用第一性原理,分析Fe-N-S共掺杂锐钛矿相TiO2的晶体结构、能带结构、电子态密度及光学特性。结果表明,由掺杂TiO2晶格畸变产生的内部局域场有利于光生电子-空穴对的分离;杂质在价带顶引入的杂质能级可以作为光生空穴的浅势捕获陷阱,... 采用第一性原理,分析Fe-N-S共掺杂锐钛矿相TiO2的晶体结构、能带结构、电子态密度及光学特性。结果表明,由掺杂TiO2晶格畸变产生的内部局域场有利于光生电子-空穴对的分离;杂质在价带顶引入的杂质能级可以作为光生空穴的浅势捕获陷阱,抑制载流子复合;费米能级附近杂质能级作为中间能级,有利于Fe-N-S共掺杂TiO2对可见光的吸收。 展开更多

关键词 锐钛矿 第一性原理 共掺杂

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P掺杂4H-SiC超晶胞的第一性原理计算 被引量：5

6

作者 史茹倩 吴一 +3 位作者 刘红 刘晨吉 郑树凯 王晓媛 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1617-1624,共8页

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,计算本征以及P替位式掺杂,P间隙式掺杂4H-SiC的晶格常数、能带结构、态密度、载流子浓度和电导率。结果表明:P掺杂减小了4H-SiC的禁带宽度,其中P替位C原子掺杂的禁带宽度最小。替... 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,计算本征以及P替位式掺杂,P间隙式掺杂4H-SiC的晶格常数、能带结构、态密度、载流子浓度和电导率。结果表明:P掺杂减小了4H-SiC的禁带宽度,其中P替位C原子掺杂的禁带宽度最小。替位式掺杂导致4H-SiC的费米能级进入导带,使其成为n型半导体,间隙式掺杂使4H-SiC的费米能级接近导带并在其禁带中引入杂质能级。替位式掺杂后,4H-SiC的自由电子主要存在于导带底,而间隙式掺杂4H-SiC中除了导带底外,禁带中的杂质能级也提供了自由电子,因此,电子浓度大幅度增加。掺杂4H-SiC的载流子迁移率主要由中性杂质对电子的散射决定,较本征态的大幅度降低。通过计算4种体系的电导率可知,P替位Si原子掺杂4H-SiC的电导率最大,导电性最好。 展开更多

关键词 4H-SIC P掺杂 第一性原理 电导率

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Lu-F共掺杂ZnO光电性质的第一性原理计算 被引量：3

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作者 张明举 李文明 郑树凯 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期960-966,共7页

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势(PWPP)方法,模拟计算未掺杂,Lu、F单掺杂及Lu-F共掺杂ZnO的几何结构、能带结构、态密度分布、光吸收谱和介电常数等性质。结果表明:掺杂后ZnO的晶格常数发生畸变,晶胞体积增大,禁... 采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势(PWPP)方法,模拟计算未掺杂,Lu、F单掺杂及Lu-F共掺杂ZnO的几何结构、能带结构、态密度分布、光吸收谱和介电常数等性质。结果表明:掺杂后ZnO的晶格常数发生畸变,晶胞体积增大,禁带宽度不同程度地减小;在光学性质方面,F单掺杂较Lu单掺杂和Lu-F共掺杂时在可见光区的吸收系数和反射低,反映前者在可见光范围具有较高的透射率。 展开更多

关键词 ZNO 第一性原理 共掺杂 电子结构 光学性质

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Cl掺杂Cu_2O的第一性原理计算 被引量：1

8

作者 彭健 任荣康 +5 位作者 李健宁 张明举 牛猛 马蕾 闫小兵 郑树凯 《微纳电子技术》 北大核心 2017年第3期157-161,180,共6页

为了探究Cl杂质对Cu_2O体系的影响机理,采用基于密度泛函理论的第一性原理,通过Cl原子代替O原子建立同等条件下不同浓度的Cu_2O1-xClx模型,并对Cu_2O的晶体结构进行优化,计算并分析体系的几何结构、能带结构、态密度和光学特性。计算结... 为了探究Cl杂质对Cu_2O体系的影响机理,采用基于密度泛函理论的第一性原理,通过Cl原子代替O原子建立同等条件下不同浓度的Cu_2O1-xClx模型,并对Cu_2O的晶体结构进行优化,计算并分析体系的几何结构、能带结构、态密度和光学特性。计算结果表明:Cl掺杂导致Cu_2O的晶格常数变大,并在Cu_2O禁带中形成了一条主要由Cl 3p轨道组成的浅施主杂质能级。该能级跨越费米面,使电子可以经过杂质能级跃迁至导带,减少了电子跃迁所需要的能量,使Cu_2O呈现半金属性;随着掺杂浓度的增大,禁带宽度依次减小为0.444,0.424,0.221 eV,从而出现吸收带边的红移;不同浓度Cl掺杂下,Cu_2O对可见光的吸收能力得到极大改善。 展开更多

关键词 Cl掺杂 第一性原理 能带结构 态密度 吸收系数

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Sr-F共掺杂CeO_2紫外屏蔽性能的第一性原理计算 被引量：1

9

作者 张明举 李文明 +1 位作者 吴一 郑树凯 《中国粉体技术》 CAS 北大核心 2016年第4期67-70,共4页

采用基于密度泛函理论(DFT)下的的第一性原理,通过Sr原子代替Ce原子、F原子替代O原子,建立同等条件下纯净的、Sr单掺杂、Sr-F共掺杂的2×2×1模型,并对其晶体结构进行优化,计算并分析了体系的几何结构、能带结构、态密度和紫外... 采用基于密度泛函理论(DFT)下的的第一性原理,通过Sr原子代替Ce原子、F原子替代O原子,建立同等条件下纯净的、Sr单掺杂、Sr-F共掺杂的2×2×1模型,并对其晶体结构进行优化,计算并分析了体系的几何结构、能带结构、态密度和紫外屏蔽特性。计算结果表明:掺杂导致晶格体系发生畸变,体积增大;引入了杂质能级,能带变密,禁带宽度增大;CeO_2紫外屏蔽增强,吸收谱线蓝移,紫外吸收阈值取决于O原子的2p轨道电子激发到Ce原子4f轨道空带。 展开更多

关键词 Sr-F共掺杂 紫外吸收 第一性原理

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S掺杂CeO_2的第一性原理计算

10

作者 张明举 李文明 +3 位作者 吴一 刘晨吉 闫小兵 郑树凯 《中国粉体技术》 CAS 北大核心 2016年第2期89-93,共5页

为了探究S杂质对CeO_2体系的影响机理,采用基于密度泛函理论的第一性原理,通过S原子代替O原子建立同等条件下不同浓度的CeO_(2-x)S_x模型,并对CeO_2的晶体结构进行优化,计算并分析体系的几何结构、能带结构、态密度和光学特性。结果表... 为了探究S杂质对CeO_2体系的影响机理,采用基于密度泛函理论的第一性原理,通过S原子代替O原子建立同等条件下不同浓度的CeO_(2-x)S_x模型,并对CeO_2的晶体结构进行优化,计算并分析体系的几何结构、能带结构、态密度和光学特性。结果表明:S掺杂后CeO_2的晶格常数发生改变;S掺杂使体系的导带和价带均向低能方向移动,随着掺杂浓度的增大,禁带宽度先减小后增大,并在禁带中引入3条杂质能级;CeO_2吸收边红移,并且随着掺杂浓度的增大,对可见光的吸收增强,对紫外光的吸收减弱。 展开更多

关键词 第一性原理 S掺杂 杂质能级 光学性质

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Co掺杂亚稳相γ-Bi_2O_3光电性质的第一性原理计算 被引量：3

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作者 孙瑞民 贾晓硕 +2 位作者 徐健强 王宁宁 曹天宇 《广州化工》 CAS 2018年第16期17-20,共4页

采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法研究了Co掺杂前、后亚稳相γ-Bi_2O_3的电子能带结构、电子态密度以及光学性质。计算结果表明,Co掺杂后Bi原子电荷布居数部分增大,部分减小,O原子布居数均下降;同时在禁带中引... 采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理平面波超软赝势方法研究了Co掺杂前、后亚稳相γ-Bi_2O_3的电子能带结构、电子态密度以及光学性质。计算结果表明,Co掺杂后Bi原子电荷布居数部分增大,部分减小,O原子布居数均下降;同时在禁带中引入杂质能级,使γ-Bi_2O_3的禁带宽度变小;Co掺杂导致对近紫外光吸收增加,对可见光吸收减弱,吸收边蓝移。 展开更多

关键词 CO掺杂 电子结构 光学性质 第一性原理

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Al-N共掺杂3C-SiC介电性质的第一性原理计算 被引量：9

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作者 周鹏力 郑树凯 +4 位作者 田言 张朔铭 史茹倩 何静芳 闫小兵 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期100-105,共6页

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法,建立了未掺杂,Al,N单掺杂和Al-N共掺杂3C-SiC的4种超晶胞模型,并分别对模型进行了几何结构优化,对比研究了其能带结构,态密度分布和介电常数.计算结果表明:Al掺杂会增大SiC的晶格常数... 采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势法,建立了未掺杂,Al,N单掺杂和Al-N共掺杂3C-SiC的4种超晶胞模型,并分别对模型进行了几何结构优化,对比研究了其能带结构,态密度分布和介电常数.计算结果表明:Al掺杂会增大SiC的晶格常数,而N对SiC的晶格影响很小.Al掺杂会导致费米能级进入价带,使3C-SiC成为p型半导体,且带隙宽度略为加宽.N掺杂后的SiC其导带和价带均向低能端发生移动,带隙稍有减小.本征3C-SiC几乎不具备微波介电损耗性能.但是可以通过进行Al掺杂或N掺杂加以改善,Al掺杂后的效果尤为突出.计算发现Al-N共掺杂后的3C-SiC材料在8.2—12.4 GHz范围内其微波介电损耗性能急剧下降,与实验结果相符合,并对这一结果进行了讨论分析. 展开更多

关键词 Al-N共掺杂 3C-SIC 介电性质 第一性原理

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